[发明专利]一种低衰减的紫外光纤束器件及其制备方法

说明书

本发明属于光学器件技术领域，具体为一种低衰减紫外光纤束器件及其制备方法。本发明紫外光纤束器件由多根按顺序紧密堆积方式排列的紫外光纤束缚在外圈的空心毛细管中组成；多根紫外光纤插入空心毛细管中，对毛细管进行热融、拉锥，使得多根紫外光纤束缚在拉锥毛细管中形成紧密排列的紫外光纤束，然后对所述紫外光纤束进行高压载氢处理，形成低衰减紫外光纤束器件。本发明所制备的紫外光纤束器件具有耐高温、低衰减的特征，可以提高有效提高紫外光纤束传输功率，满足紫外光传输应用需求。

技术领域

本发明属于紫外光纤技术领域，具体涉及一种紫外光线束器件及其制备方法。

背景技术

紫外光纤束，其本身可以用在多个领域，比如传像素光纤束，比如传光照明光纤束，比如紫外固化应用 以及半导体应用中的紫外光线束曝光领域，光刻领域等等。而紫外光线束，其光纤合束方式，由于受到其材料的限制和合束材料后，由于其材料的原因，导致无法在高温下的长期使用，如果碰到高功率的连续光波能量或者高脉冲能量的反射光，光纤束往往会在一段时间的使用后被分解或者打坏；在这种情况下，需要一个能够承受紫外高功率或高脉冲能量的光纤束连接器。同时经过后期处理，让它光纤芯层和包层中富含氢离子，可以降低紫外光传输的衰减，并延长光纤的使用寿命。

目前市场上现有的紫外光纤束，主要用无机胶或有机胶胶连将光纤连接成需要形状和类型的光纤束。由于光源端的紫光光源为相干性较好的激光光源，其脉冲中心的能量值很大，一般在千焦到万焦级别，其输出光谱很窄，所以需要纯度比较高的掺氟纯硅芯光纤作为传输导体，而由于其输出总功率较小，需要多束紫外光纤合束并线传输，在光纤束的另一端，通过圆形或者方形的输出端头，输出方形或者圆形的需求光斑，该输出端头类似光阑，可以做到对输出光路的整形和限制，使光纤束输出后达到一个需要的圆形或方形光斑。

同时胶连的光纤束在输出光后会由于其长期的应用，高功率的光能长期在端面的散射和反射造成了大量的光子对端面的磨损，部分高功率激光反射回光纤束胶连处，会对光纤束产生开裂并且损毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传输功率高的具有耐高温、低衰减特性的紫外光线束器件及其制备方法。

本发明提供的耐高温、低衰减紫外光纤束器件，由多根按顺序紧密堆积方式排列的紫外光纤束缚在外圈的空心毛细管中组成；所述多根紫外光纤插入空心毛细管中，对毛细管进行热融、拉锥，使得多根紫外光纤束缚在拉锥毛细管中形成紧密排列的紫外光纤束，然后对所述紫外光纤束进行高压载氢处理，形成低衰减紫外光纤束器件。

具体地，本发明提供的低衰减紫外光纤束器件，由如下制备方法得到：

（1）准备多根紫外光纤，剥除紫外光纤的涂覆层，得到清洁的紫外光纤裸纤，备用；

（2）将多根紫外光纤裸纤依次插入到空心毛细管中，进行有序堆积排列；

（3）对内含多根紫外光纤的毛细管放入光纤熔融拉锥机中，对其和堆积在管内的紫外光纤，利用氢氧焰作短时间 （例如为20-30秒）加热，即进行高温热熔，使其加热部分玻璃化，其紫外光纤束头部部分熔解，并合成一束紫外光纤；这里的氢氧焰的温度一般在2500-3000度，可以直接对毛细管以及光纤进行热熔；

同样的，如果利用氢氧焰作长时间（例如为50-60秒）加热，即进行热融拉锥，使加热部分完全玻璃化，光纤束直径变小，变为锥形；热融拉锥后得到紧密束缚于毛细管中的缩小的紫外光纤束；

（4）对得到的紫外光纤束进行高压载氢处理，补充紫外光纤中氢离子含量，减小衰减。

本发明中，所述对紫外光纤束进行高压载氢处理，包括如下步骤：

（1）为了更好的让紫外光纤可以通过载氢离子对光纤进行修复和优化，可以在封闭空间对高温热融或热融拉锥后的紫外光纤束通过电离辐射源，比如γ射线，进行小剂量预辐射处理；所述一般为 10⁴戈瑞 到 2×10⁴ 戈瑞之间；

（2）将预辐射后的紫外光纤束送入100-120 Bar 的高压氢气室；