CN101718895A - 一种光纤插芯及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤插芯以及生产工艺，光纤插芯的耦合端和连接端均设有直孔，所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，所述连接端的直孔和耦合端的直孔通过光纤插芯内部的弯曲连接孔连接。该工艺是首先使用射出成型或等静压成型工艺使陶瓷粉或工程塑料成型，制作光纤插芯毛坯，再对光纤插芯毛坯进行烧结，形成中间品光纤插芯；然后对中间品光纤插芯进行研磨，即制成成品光纤插芯。本发明光纤插入光纤插芯后，其耦合端光纤与连接端光纤成一定的角度关系，耦合端能适应激光器的发射角，从而能大幅度提高光纤的耦合效率，进而降低光学次模块的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体地指一种光纤插芯及其生产工艺。
技术背景
本领域技术人员所公知，常用的拔插式光纤接口适配器，由于用于固定光纤的陶瓷或其它材料制作的插芯都是水平直孔，使光纤接口适配器的耦合端与连接端不存在角度关系，而发射光信号的激光器一般具有一定的发射偏斜角度，导致光发射次模块(TransmitterOptical Subassembly；TOSA)和光双向次模块(Bi-directional OpticalSubassembly；BOSA)封装时光信号损失较大，耦合光功率不高。特别是生产以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network；EPON)、千兆比特无源光网络(Gigabit-Capable Passive OpticalNetwork；GPON)等光模块时，为了提高耦合效率，一般采取定制特殊发射偏斜角的激光器或采用大功率激光器，这样就导致了光通信设备的生产和使用成本增加。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种能提高光纤耦合效率的光纤插芯及其生产工艺。
为实现此目的，本发明所设计的光纤插芯，其光纤插芯的耦合端和连接端均设有直孔，所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，所述连接端的直孔和耦合端的直孔通过光纤插芯内部的弯曲连接孔连接。
所述耦合端的横截面与所述连接端直孔的轴线垂直，所述耦合端的横截面与耦合端直孔的轴心垂直面的夹角为θ2角。
所述θ1角的范围为1°～10°。
所述θ2角的范围为0°～30°。
所述光纤插芯内部的弯曲连接孔的弯曲半径范围为1～25mm。
所述耦合端直孔的直径Φd1的范围为50～900um，所述连接端直孔的直径Φd2的范围为50～900um，且Φd1≥d2，所述耦合端直孔的长度d1≥Φd1×0.3，所述连接端直孔的长度d2≥Φd2×0.7，所述耦合端直孔圆柱度范围为0.01～10um，所述连接端直孔圆柱度范围为0.01～10um。
所述连接端直孔端面倒角范围为0°～60°，连接端直孔端面球面曲率半径范围为0～25mm。
所述光纤插芯为圆柱形，所述连接端直孔与所述圆柱形光纤插芯同轴，并且，连接端直孔与圆柱形插芯的同轴度范围为0.01～5um，所述圆柱形光纤插芯的外直径Φd为2.5mm±0.0005mm或1.25mm±0.0005mm，所述圆柱形光纤插芯的圆柱度范围为0.01～10um。
光纤插芯的生产工艺为，首先使用射出成型或等静压成型工艺使陶瓷粉或工程塑料成型，制作光纤插芯毛坯，再对光纤插芯毛坯进行烧结，形成中间品光纤插芯；然后对中间品光纤插芯进行研磨，即制成成品光纤插芯，该工艺过程中光纤插芯毛坯需要满足以下要求：
1)所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，该θ1角的范围为1°～10°；
2)所述耦合端的横截面与所述连接端直孔的轴线垂直，所述耦合端的横截面与耦合端直孔的轴心垂直面的夹角为θ2角，θ2角的范围为0°～30°；
3)耦合端直孔的直径Φd1的范围为50～900um，连接端直孔的直径Φd2的范围为50～900um，且Φd1≥d2；
4)圆柱形光纤插芯的外直径Φd为2.5mm±0.0005mm或1.25mm±0.0005mm；
5)所述耦合端直孔的长度d1≥Φd1×0.3，所述连接端直孔的长度d2≥Φd2×0.7；
6)光纤插芯内部的弯曲连接孔弯曲半径范围为1～25mm；
研磨后的成品光纤插芯还满足以下要求：
1)光纤插芯为圆柱形，所述连接端直孔与所述圆柱形光纤插芯同轴，并且，连接端直孔与圆柱形插芯的同轴度范围为0.01～5um，圆柱形插芯、连接端直孔和耦合端直孔的圆柱度范围为0.01～10um；
2)连接端直孔端面倒角范围为0°～60°，连接端直孔端面球面曲率半径范围为0～25mm。
该工艺还包括对所述研磨后得到的成品光纤插芯进行检验。
本发明的优点：光纤插入光纤插芯后，其耦合端光纤与连接端光纤成一定的角度关系，耦合端能适应激光器的发射角，从而不需要定制特殊发射角的激光器或大功率激光器就能大幅度提高光纤的耦合效率，一般相对于常规同轴耦合光纤可以提高20～30％的耦合光功率，进而降低光学次模块的生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如1图所示的一种光纤插芯，其光纤插芯的耦合端和连接端均设有直孔，所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，所述θ1角的范围为1°～10°，所述连接端的直孔和耦合端的直孔通过光纤插芯内部的弯曲连接孔连接，所述光纤插芯内部的弯曲连接孔的弯曲半径范围为1～25mm。所述耦合端的横截面与所述连接端直孔的轴线垂直，所述耦合端的横截面与耦合端直孔的轴心垂直面的夹角为θ2角，所述θ2角的范围为0°～30°。θ1角对应于激光器对光轴的倾角。θ2角根据光信号在光纤中的回波损耗来确定。所述光纤插芯内部的弯曲连接孔的弯曲半径至少大于所用光纤的最小弯曲半径。
上述技术方案中，所述耦合端直孔的直径Φd1的范围为50～900um，所述连接端直孔的直径Φd2的范围为50～900um，且Φd1≥Φd2，所述耦合端直孔的长度d1≥Φd1×0.3，所述连接端直孔的长度d2≥Φd2×0.7，所述耦合端直孔圆柱度范围为0.01～10um，所述连接端直孔圆柱度范围为0.01～10um。连接端直孔端面倒角范围为0°～60°，连接端直孔端面球面曲率半径范围为0～25mm。所述光纤插芯为圆柱形，所述连接端直孔与所述圆柱形光纤插芯同轴，并且，连接端直孔与圆柱形插芯的同轴度范围为0.01～5um，所述圆柱形光纤插芯的外直径Φd为2.5mm±0.0005mm或1.25mm±0.0005mm，所述圆柱形光纤插芯的圆柱度范围为0.01～10um。连接端直孔的直径Φd2设计为对应带涂覆层的裸光纤外直径尺寸，耦合端直孔的直径Φd1设计为对应带保护包层的光纤外直径尺寸；也可以整个内孔设计为带保护包层的光纤外直径尺寸，所以有Φd1≥d2。d1、d2的长度限制是为了在光纤穿入光纤插芯后，保证光纤与连接端外圆的同轴度关系及耦合端的角度关系达到稳定的状态。
下面介绍本发明光纤插芯的生产工艺：
该工艺是首先使用射出成型或等静压成型工艺使氧化锆陶瓷粉或其他类似金属或工程塑料成型，制作光纤插芯毛坯，再对光纤插芯毛坯进行烧结，形成中间品光纤插芯；然后对中间品光纤插芯进行研磨，即制成成品光纤插芯，该工艺过程中光纤插芯毛坯需要满足以下要求：
1)所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，该θ1角的范围为1°～10°；
2)所述耦合端的横截面与所述连接端直孔的轴线垂直，所述耦合端的横截面与耦合端直孔的轴心垂直面的夹角为θ2角，θ2角的范围为0°～30°，θ2角也可在光纤插芯穿入光纤后研磨成型；
3)耦合端直孔的直径Φd1的范围为50～900um，连接端直孔的直径Φd2的范围为50～900um，且Φd1≥Φd2；
4)圆柱形光纤插芯的外直径Φd为2.5mm±0.0005mm或1.25mm±0.0005mm；
5)所述耦合端直孔的长度d1≥Φd1×0.3，所述连接端直孔的长度d2≥Φd2×0.7；
6)光纤插芯内部的弯曲连接孔弯曲半径范围为1～25mm；
研磨后的成品光纤插芯还满足以下要求：
1)光纤插芯为圆柱形，所述连接端直孔与所述圆柱形光纤插芯同轴，并且，连接端直孔与圆柱形插芯的同轴度范围为0.01～5um，圆柱形插芯、连接端直孔和耦合端直孔的圆柱度范围为0.01～10um；
2)连接端直孔端面倒角范围为0°～60°，连接端直孔端面球面曲率半径范围为0～25mm。
该工艺还包括对所述研磨后得到的成品光纤插芯进行检验。
上述技术方案中，θ1角优选3.7°±0.5°，4°±0.5°，θ2角优选8°±1.0°，6°±1.0°，4°±1.0°，弯曲半径根据光纤弯曲性能及产品空间尺寸确定，优选25mm、15mm、10mm、7.5mm、5mm。
下面介绍本发明使用方法，使用时在需要光纤插芯的光通信设备上接入光纤插芯，并使光纤贯穿该光纤插芯得耦合端直孔、内部弯曲连接孔和连接端直孔，由于激光器发出光的光轴总有一定的偏斜，本发明通过光纤插芯内部成相应弯曲角度的设计，使其内部的光纤具有对应的角度来祢补激光器发出光的光轴的偏斜。
本发明可以应用于TOSA或BOSA或其他大功率工业激光产品。
Claims (10)
1.一种光纤插芯，其特征在于：光纤插芯的耦合端和连接端均设有直孔，所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，所述连接端的直孔和耦合端的直孔通过光纤插芯内部的弯曲连接孔连接。
2.根据权利要求1所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述耦合端的横截面与所述连接端直孔的轴线垂直，所述耦合端的横截面与耦合端直孔的轴心垂直面的夹角为θ2角。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述θ1角的范围为1°～10°。
4.根据权利要求3所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述θ2角的范围为0°～30°。
5.根据权利要求4所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述光纤插芯内部的弯曲连接孔的弯曲半径范围为1～25mm。
6.根据权利要求5所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述耦合端直孔的直径Φd1的范围为50～900um，所述连接端直孔的直径Φd2的范围为50～900um，且Φd1≥Φd2，所述耦合端直孔的长度d1≥Φd1×0.3，所述连接端直孔的长度d2≥Φd2×0.7，所述耦合端直孔圆柱度范围为0.01～10um，所述连接端直孔圆柱度范围为0.01～10um。
7.根据权利要求6所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述连接端直孔端面倒角范围为0°～60°，连接端直孔端面球面曲率半径范围为0～25mm。
8.根据权利要求1或2或4或5或6或7所述的一种光纤插芯，其特征在于：所述光纤插芯为圆柱形，所述连接端直孔与所述圆柱形光纤插芯同轴，并且，连接端直孔与圆柱形插芯的同轴度范围为0.01～5um，所述圆柱形光纤插芯的外直径Φd为2.5mm±0.0005mm或1.25mm±0.0005mm，所述圆柱形光纤插芯的圆柱度范围为0.01～10um。
9.一种权利要求1所述光纤插芯的生产工艺，其特征在于：该工艺是首先使用射出成型或等静压成型工艺使陶瓷粉或工程塑料成型，制作光纤插芯毛坯，再对光纤插芯毛坯进行烧结，形成中间品光纤插芯；然后对中间品光纤插芯进行研磨，即制成成品光纤插芯，该工艺过程中光纤插芯毛坯需要满足以下要求：
1)所述连接端的直孔的轴线和耦合端的直孔的轴线成θ1角，该01角的范围为1°～10°；
2)所述耦合端的横截面与所述连接端直孔的轴线垂直，所述耦合端的横截面与耦合端直孔的轴心垂直面的夹角为θ2角，θ2角的范围为0°～30°；
3)耦合端直孔的直径Φd1的范围为50～900um，连接端直孔的直径Φd2的范围为50～900um，且Φd1≥Φd2；
4)圆柱形光纤插芯的外直径Φd为2.5mm±0.0005mm或1.25mm±0.0005mm；
5)所述耦合端直孔的长度d1≥Φd1×0.3，所述连接端直孔的长度d2≥Φd2×0.7；
6)光纤插芯内部的弯曲连接孔弯曲半径范围为1～25mm；
研磨后的成品光纤插芯还满足以下要求：
1)光纤插芯为圆柱形，所述连接端直孔与所述圆柱形光纤插芯同轴，并且，连接端直孔与圆柱形插芯的同轴度范围为0.01～5um，圆柱形插芯、连接端直孔和耦合端直孔的圆柱度范围为0.01～10um；
2)连接端直孔端面倒角范围为0°～60°，连接端直孔端面球面曲率半径范围为0～25mm。
10.根据权利要求9所述的光纤插芯的生产工艺，其特征在于：该工艺还包括对所述研磨后得到的成品光纤插芯进行检验。
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