CN103331523A - 一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，该方法采用包括水冷机、固体激光器、安装有控制程序的计算机、加工头、保护气体、硅胶垫、散热底座和工作台的固体激光系统，具体包括如下步骤：首先依次开启水冷机、固体激光器和计算机；在计算机的控制程序中输入夹持光纤设计参数；将硅胶垫放置于工作台上，并对准调焦；开启保护气体，运行计算机中的控制程序；夹持光纤硅胶垫制备完成。利用本发明公开的硅胶垫固体激光制备方法可方便快速的加工所设计的夹持光纤参数，制备好的硅胶垫可放置于尺寸配套的机械器件中，即实现了实际应用中光纤端头的夹持和固定。

Description

一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法
技术领域
本发明涉及一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法。
背景技术
光纤一般由纤芯和包层构成，两者共同形成对光信号的传输和约束，实现光的传输。包层是一层高分子结构层，对纤芯提供一定的机械保护，纤芯主要成分为二氧化硅，是一种脆性易碎材料，抗弯曲能力和韧性较差。因此在实际应用中，需要对光纤端头进行固定和夹持。
硅胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O，硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能强、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度和弹性，这些特点使其适用于作为夹持光纤端头的部件，即硅胶垫。由于一般裸光纤的外径在百微米量级，需要在几毫米厚的硅胶垫上打穿几百微米的孔，常规的接触式机械加工手段难以实现。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明提供了一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，以实现夹持光纤所需的具有高精度微型通孔的硅胶垫的制备。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，该方法采用包括水冷机1、固体激光器2、安装有控制程序的计算机3、加工头4、保护气体5、硅胶垫6、散热底座7和工作台8的固体激光系统，具体包括如下步骤：
步骤1：首先依次开启水冷机1、固体激光器2和计算机3；
步骤2：在计算机3的控制程序中输入夹持光纤设计参数；
步骤3：将硅胶垫6放置于工作台8上，并对准调焦；
步骤4：开启保护气体5，运行计算机3中的控制程序；
步骤5：夹持光纤硅胶垫制备完成。
上述方案中，步骤1中所述水冷机1用于给固体激光器2恒温制冷；步骤1中所述固体激光器是准连续调Q激光器，输出激光波长1064nm，最大平均输出功率35W，重复频率3～50kHz，峰值功率为4×104W～6×104W，峰值功率密度为6×108W/cm2～8×108W/cm2。
上述方案中，步骤2中所述夹持光纤设计参数包括：孔径的大小、个数及位置分布、硅胶垫的直径大小。
上述方案中，步骤3中所述将硅胶垫6放置于工作台8上，并对准调焦，包括：将散热底座7置于工作台8上，硅胶垫6置于散热底座7上，利用固体激光器2中的红光指示光对准硅胶垫6的水平位置，调整工作台8的高度使激光焦点落在硅胶垫6上表面上。
上述方案中，步骤4中所述保护气体5是压缩空气或惰性气体，该惰性气体为氮气、氩气或氦气。步骤4中所述开启保护气体5，是将保护气体5对准激光作用位置吹气，流量5L/min，用于吹走硅胶垫6气化产生的粉尘，并加快硅胶垫6本身的散热，避免热量的积累而出现燃烧的情况。
上述方案中，步骤4中所述运行计算机3中的控制程序包括：控制矢量图形的激光扫描速度的快慢和重复次数，重复多次切透硅胶垫，避免由于热量的积累而发生燃烧的现象。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，固体激光特点为非接触式加工，避免了和硅胶垫的接触，不会导致硅胶垫变形，从而影响加工精度，且有速度快、无污染等特点，通过计算机控制技术实现了夹持光纤所需的具有高精度微型通孔的硅胶垫的制备。
2、本发明提供的采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，采用的固体激光器是准连续调Q激光器，输出激光波长1064nm，最大平均输出功率35W，重复频率3～50kHz，具有易维护，体积小，寿命长等特点。
3、本发明提供的采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，将保护气体对准激光作用位置吹气，流量5L/min，保护气体可采用压缩空气，也可以是惰性气体如氮气、氩气、氦气等，用于促进硅胶垫气化粉尘的去除，并加快硅胶垫本身的散热，避免热量的积累而出现燃烧的情况。
4、本发明提供的采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，通过计算机控制程序，控制矢量图形的激光扫描速度的快慢和重复次数，使其即可以重复多次切透硅胶垫，又可避免由于热量的积累而发生燃烧的现象，实现夹持光纤设计参数的硅胶垫制备。
附图说明
图1是本发明采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法流程示意图；
图2是本发明采用的固体激光系统的示意图，在图中：1、水冷机；2、固体激光器；3、安装有控制程序的计算机；4、加工头；5、保护气体；6、硅胶垫；7、散热底座；8、工作台；
图3是本发明采用计算机控制程序输入夹持光纤设计参数形成的矢量图，在图中：10、孔径的大小；20、个数及位置分布；30、硅胶垫的直径大小；
图4是本发明制备的夹持光纤硅胶垫示例的实物图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参阅图1所示，图1是本发明采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法流程示意图，该方法采用图2所示的固体激光系统，该固体激光系统由水冷机1、固体激光器2、安装有控制程序的计算机3、加工头4、保护气体5、硅胶垫6、散热底座7、工作台8等构成，具体包括如下步骤：
步骤1：如图2所示，首先依次开启水冷机1、固体激光器2和安装有控制程序的计算机3。水冷机1用于给固体激光器2恒温制冷，固体激光器2峰值功率可达到6×104W，峰值功率密度可达到8×108W/cm2；
步骤2：在安装有控制程序的计算机3中输入夹持光纤设计参数，该设计参数包括：孔径的大小10、个数及位置分布20、硅胶垫的直径大小30。如图3所示，例如夹持7根200um光纤，输入的孔径大小10为180um，位置分布20为6个孔距离中心孔1.3mm，并呈360°等分，所需的硅胶垫直径大小30为5.5mm；
步骤3：将硅胶垫6放置于工作台8上，并对准调焦，如图2所示，将散热底座7置于工作台8上，硅胶垫6置于散热底座7上，利用固体激光器2发出的红光指示光对准硅胶垫6的水平位置，调整工作台8的高度使激光焦点落在硅胶垫6上表面上；
步骤4：开启保护气体5，运行计算机3中的控制程序，其中侧吹气体为压缩空气，流量5L/min，用于吹走硅胶垫6气化产生的粉尘，并加快硅胶垫6本身的散热，避免热量的积累而出现燃烧的情况。运行计算机3的控制程序，程序可控制加工头4、固体激光器2的开关和矢量图形的运行次数，加工头4由两轴扫描振镜和聚焦镜构成，由程序的矢量图形转变为电压信号控制两轴扫描振镜的转动和激光的开关，根据硅胶垫6的厚度和激光的功率密度控制矢量图形的扫描速度和重复次数，使其即可以重复多次切透硅胶垫6，又可避免由于热量的积累而发生燃烧的现象，实现夹持光纤设计参数的硅胶垫6制备；
步骤5：等计算机3的控制程序运行完毕，如图4所示，用于夹持光纤的硅胶垫6即制备完成。此夹持光纤的硅胶垫6可放置于尺寸配套的机械器件内，即实现了实际应用中光纤端头的夹持和固定。
在本发明中，固体激光器2是准连续调Q激光器，输出激光波长1064nm，最大平均输出功率35W，重复频率3～50kHz，具有易维护，体积小，寿命长等特点。本发明采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的过程中，需降低固体激光器的重复频率，加大平均输出功率，使固体激光器峰值功率达到4×104W～6×104W，并通过调整工作台的高度，使激光焦点准确落在硅胶垫上表面上，使峰值功率密度达到6×108W/cm2～8×108W/cm2，此时才达到足够的能量使硅胶垫气化。
将保护气体对准激光作用位置吹气，流量5L/min，保护气体可采用压缩空气，也可以是惰性气体如氮气、氩气、氦气等，用于促进硅胶垫气化粉尘的去除，并加快硅胶垫本身的散热，避免热量的积累而出现燃烧的情况。
通过计算机控制程序，控制矢量图形的激光扫描速度的快慢和重复次数，使其即可以重复多次切透硅胶垫，又可避免由于热量的积累而发生燃烧的现象，实现夹持光纤设计参数的硅胶垫制备。
利用本发明提供的采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，可方便快速的加工所设计的夹持光纤参数，制备好的硅胶垫可放置于尺寸配套的机械器件中，即实现了实际应用中光纤端头的夹持和固定。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用固体激光系统制备夹持光纤用硅胶垫的方法，其特征在于，该方法采用包括水冷机(1)、固体激光器(2)、安装有控制程序的计算机(3)、加工头(4)、保护气体(5)、硅胶垫(6)、散热底座(7)和工作台(8)的固体激光系统，具体包括如下步骤： 
步骤1：首先依次开启水冷机(1)、固体激光器(2)和计算机(3)； 
步骤2：在计算机(3)的控制程序中输入夹持光纤设计参数； 
步骤3：将硅胶垫(6)放置于工作台(8)上，并对准调焦； 
步骤4：开启保护气体(5)，运行计算机(3)中的控制程序； 
步骤5：夹持光纤硅胶垫制备完成。 
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述水冷机(1)用于给固体激光器(2)恒温制冷。 
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述固体激光器(2)是准连续调Q激光器，输出激光波长1064nm，最大平均输出功率35W，重复频率3～50kHz，峰值功率为4×104W～6×104W，峰值功率密度为6×108W/cm2～8×108W/cm2。 
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述夹持光纤设计参数包括：孔径的大小、个数及位置分布、硅胶垫的直径大小。 
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中所述将硅胶垫(6)放置于工作台(8)上，并对准调焦，包括： 
将散热底座(7)置于工作台(8)上，硅胶垫(6)置于散热底座(7)上，利用固体激光器(2)中的红光指示光对准硅胶垫(6)的水平位置，调整工作台(8)的高度使激光焦点落在硅胶垫(6)上表面上。 
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中所述保护气体(5)是压缩空气或惰性气体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。 
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤4中所述开启保护气体(5)，是将保护气体(5)对准激光作用位置吹气，流量5L/min， 用于吹走硅胶垫(6)气化产生的粉尘，并加快硅胶垫(6)本身的散热，避免热量的积累而出现燃烧的情况。 
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中所述运行计算机(3)中的控制程序包括：控制矢量图形的激光扫描速度的快慢和重复次数，重复多次切透硅胶垫，避免由于热量的积累而发生燃烧的现象。 
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