CN103056729A - 利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置及其工艺方法，所述装置包括固定在底板上的依次横向连接的振镜、光栅和激光器，光栅横向贯穿固定板和连接轴后，与振镜连接；固定板的纵向一侧固定在底板上。基于本发明的装置，利用CO₂高能脉冲激光束发出激光束，经过光栅处理、光斑扩束整理及聚焦后，通过计算机的控制形成激光光带辐射在光纤端面或玻璃表面，进行扫描抛光。本发明的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置及其工艺方法，属于激光提升传统的机械研磨抛光光纤端面及玻璃表面抛光质量的创新技术，可有效降低光纤端面及玻璃表面粗糙度，减少抛光时间及耗材，达到提高抛光质量和降低损耗的目的。

Description

利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置及其工艺方法

技术领域

本发明涉及激光领域，具体来说，涉及一种利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置及其工艺方法。

背景技术

随着光通信行业的迅猛发展，作为现代通讯信号的传播介质，光纤以其传输速度快，传输容量大，保密性强等优势需求量快速增加。与此同时由于互联网的普及很多国家把光纤接入网当做国家战略予以重视，光通信行业需要大量的光纤连接器件。同时为了提高光纤连接及光信号传输的效率，对光纤的端面质量要求越来越高。这直接关系到光纤连接的插入损耗和反射减衰量。一般插入损耗要求在0.05dB一下，对于反射减衰量，通常的PC连接器一般要求在25dB以上，高精度的要求在45dB或60dB以上。

目前光纤端面抛光的工艺仍然采用传统的机械式研磨法，将光纤固定在圆盘上与研磨接触，在一定的压力下转动摩擦进行抛光，因光纤本身坚硬易碎抛光的过程中可能存在一下问题：抛光时间长，轻微划痕无法清除，表面粗糙度较高，残留有机械摩擦时产生的粉末，以及一些油污。这些都是影响光纤光学性能和通信效果的重要因素。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用激光抛光玻璃表面的装置及其工艺方法，以提高光纤端面及玻璃表面抛光质量，提升抛光加工效率，减少对环境的影响。

本发明的技术方案是：

一种利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置，包括固定在底板上的依次横向连接的振镜、光栅和激光器，

光栅横向贯穿固定板和连接轴后，与振镜连接，

固定板的纵向一侧固定在底板上。

优选的，所述连接轴连接于设置在振镜正方向侧面的连接板上；底板分别在振镜的前方和激光器的后方设有与底板垂直的前盖和后盖。所述激光器与底板间，还设置有托板；前盖、固定板和后盖通过设置在贴近于各盖板侧面的若干个固定块固定。

一种基于以上所述的装置利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的工艺方法，具体工艺步骤如下：

利用CO₂高能脉冲激光束发出激光束，经过光栅处理、光斑扩束整理及聚焦透镜聚焦后，在计算机对激光能量输出、频率输出和扫描速度等参数的控制下，通过伺服电机的高速运行形成激光光带，对已经过机械式抛光处理的光纤端面及玻璃表面进行扫描加工。

优选的，所述CO₂高能脉冲激光束的激光波长为10.64μ微米，并涵盖光纤端面及玻璃表面能够吸收的其他波段的激光，能量密度为0.1-5J/cm²，峰值功率为0.01-10Kw。

优选的，所述光纤端面或玻璃表面先经过机械式抛光处理，粗糙度Ra＜200nm。

优选的，所述激光光带对光纤端面或玻璃表面辐射的入射角度为0-85°。

原理：高能量的激光辐射在已经过机械式抛光(粗糙度为Ra＜200nm)的光纤端面或玻璃表面，并经过计算机的控制系统对激光能量及激光频率激光扫描速度进行控制使之达到，最佳状态。在非接触的状态下使光纤端面及玻璃表面吸收激光光能，在瞬间高能的作用下使光纤端面或玻璃表面微熔，消除微观不平及表面划痕，同时使表面残留的粉末汽化。使整个光纤表面或玻璃表面光洁度等级迅速提高。达到机械抛光模式无法达到的抛光效果。

本发明还具有以下优点：

1、本发明属于激光提升传统的机械研磨抛光光纤端面及玻璃表面抛光质量的创新技术。

2、可有效降低光纤端面及玻璃表面粗糙度，减少抛光时间及耗材，达到提高抛光质量和降低损耗的目的。

3、设计结构精巧，抛光速度快，抛光效率高，单只端面抛光时间小于一秒。

附图说明

图1是本发明的利用激光抛光的装置的结构示意图。

图2是本发明的激光束处理的流程示意图。

图中标号说明：1.前盖，2.振镜，3.连接板，4.连接轴，5.固定板，6.光栅，7.激光器，8.后盖，9.底板，10.托板，11.固定块。

具体实施方式

结合图1所示，一种利用激光抛光玻璃表面的装置，包括固定在底板上的依次横向连接的振镜2、光栅6和激光器7，

光栅6横向贯穿固定板5和连接轴4后，与振镜2连接；连接轴4连接于设置在振镜2正方向侧面的连接板3上；

固定板5纵向固定在底板9上。

底板9分别在振镜2的前方和激光器7的后方设有与底板9垂直的前盖1和后盖8，前盖1和后盖8通过设置在贴近于盖板的内侧的两个固定块11固定在底板上，固定板5通过设置在架设于底板9上固定板的两侧各两个固定块11固定在底板9上。

所述激光器7放置于底板9上面的托板10上。

结合图2所示，由高能量脉冲CO2激光器(波长入为10.64微米)，发出高能量的激光束，经过特殊光栅的处理、光斑扩束整理，在计算机控制下，通过伺服电机的高速运行产生光带，经过聚焦透镜聚焦后，以0-85°的入射角度对光纤端面及玻璃表面进行扫描加工。

扩束整理和聚焦步骤之间还设有X、Y扫描系统，主要用于扩大加工范围(可达140mm×140mm)，这样可以满足常用光纤研磨夹具的工作范围(光纤研磨夹具的范围通常小于110mm×110mm)。经过机械研磨后，直接在本抛光系统上抛光，达到使用方便，提高效率的目的。

所述CO₂高能脉冲激光束的激光波长为10.64微米，并涵盖光纤端面及玻璃表面能够吸收的其他波段的激光，能量密度为0.1-5J/cm²，峰值功率为0.01-10Kw。

高能量的激光辐射在经过机械式抛光(粗糙度为Ra＜200nm)的光纤端面或玻璃表面，并经过计算机的控制系统对激光能量及激光频率激光扫描速度进行控制使之达到，最佳状态。

在非接触的状态下使光纤端面及玻璃表面吸收激光光能，在瞬间高能的作用下使光纤端面或玻璃表面微熔，消除微观不平及表面划痕，同时使表面残留的粉末汽化。使整个光纤表面或玻璃表面光洁度等级迅速提高。达到机械抛光模式无法达到的抛光效果。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.利用激光抛光玻璃表面的装置，其特征在于，包括固定在底板上的依次横向连接的振镜(2)、光栅(6)和激光器(7)，

光栅(6)横向贯穿固定板(5)和连接轴(4)后，与振镜(2)连接，

固定板(5)的纵向一侧固定在底板(9)上。

2.根据权利要求1所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置，其特征在于，所述连接轴(4)连接于设置在振镜(2)正方向侧面的连接板(3)上。

3.根据权利要求1所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置，其特征在于，底板(9)分别在振镜(2)的前方和激光器(7)的后方设有与底板(9)垂直的前盖(1)和后盖(8)。

4.根据权利要求1所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置，其特征在于，所述激光器(7)与底板(9)间，还设置有托板(10)。

5.根据权利要求1所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的装置，其特征在于，所述前盖(1)、固定板(5)和后盖(8)通过设置在贴近各盖板侧面的若干个固定块(11)固定。

6.一种基于权利要求1所述的装置利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的工艺方法，其特征在于，利用CO₂高能脉冲激光束发出激光束，经过光栅处理、光斑扩束整理及聚焦后，通过计算机的控制形成激光光带辐射在光纤端面或玻璃表面，进行扫描抛光。

7.根据权利6所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的工艺方法，其特征在于，激光束经过聚焦透镜聚焦后在计算机的控制下，通过伺服电机的高速运行形成激光光带，对光纤端面及玻璃表面进行扫描抛光。

8.根据权利6或7所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的工艺方法，其特征在于，所述光纤端面或玻璃表面先经过机械式抛光处理，粗糙度Ra＜200nm。

9.根据权利6所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的工艺方法，其特征在于，所述CO₂高能脉冲激光束的激光波长为10.64微米，并涵盖光纤端面及玻璃表面能够吸收的其他波段的激光，能量密度为0.1-5J/cm²，峰值功率为0.01-10Kw。

10.根据权利1所述的利用激光抛光光纤端面及玻璃表面的工艺方法，其特征在于，所述激光光带对光纤端面或玻璃表面辐射的入射角度为0-85°。

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