CN104793291A - 一种光纤石英端帽熔接夹具及其熔接系统和方法 - Google Patents

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刘礼华
方玄
张恩隆
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金爱红
朱明�
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Abstract

本发明涉及一种光纤石英端帽熔接夹具及其熔接系统和方法，石英端帽夹具（4）上设置有内孔一（4-1）、内孔二（4-2）和内孔三（4-3），所述内孔一（4-1）的孔径大于内孔三（4-3）的孔径，所述内孔二（4-2）为锥形孔，所述内孔一（4-1）和内孔三（4-3）之间通过内孔二（4-2）相贯通，石英端帽（5）的倒角角度小于内孔三（4-3）的锥度。本发明涉及一种光纤石英端帽熔接夹具及其熔接系统和方法，能够对石英端帽与光纤进行高质量熔接。

Description

一种光纤石英端帽熔接夹具及其熔接系统和方法
技术领域
本发明涉及一种夹具，尤其是涉及一种在光纤与石英端帽熔接过程中使用的夹具及其熔接系统和方法，属于光纤技术领域。
背景技术
随着高功率光纤激光器的发展,以及高功率半导体激光光束质量的不断改善,高功率传能光纤的需求正在日益增加；大芯径光纤在传输高功率激光应用过程中存在以下关键技术难点需要突破:1)大芯径传能光纤的研发，目前国内所用的这类光纤主要是nufurn公司生产的掺氟光纤双包层光纤，国内尚未见类似产品；2)高功率激光镀膜技术，光纤在传输大功率激光是都需要在端面镀一层增透膜，减少激光对端面的损伤，提高传输效率；3)模式剥离，通过对光纤包层表面做特殊处理，将泄漏到包层内部的高功率激光导出,避免高功率激光对涂覆层的损伤。
为此，通过在光纤两端熔接大直径石英端帽,并在端帽两端进行镀膜处理可解决光纤端面功率密度高、损耗大以及夹持不方便等问题。而常规的电极放电熔接方式无法完成石英端帽与光纤的连接，因此本公司于2014.02.17申请了申请号为201410052539.1，专利名为“光纤端帽熔接装置及其熔接方法”的发明专利，其中关键技术在于光纤两端熔接石英端帽，但是该专利以及现有技术中均没有提及如何对石英端帽与大芯径光纤进行定位固定，而其恰恰对熔接质量有重要影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够对石英端帽与光纤进行高质量熔接的光纤石英端帽熔接夹具及其熔接系统和方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种光纤石英端帽熔接夹具，石英端帽夹具上设置有内孔一、内孔二和内孔三，所述内孔一的孔径大于内孔三的孔径，所述内孔二为锥形孔，所述内孔一和内孔三之间通过内孔二相贯通，石英端帽的倒角角度小于内孔三的锥度。
本发明一种光纤石英端帽熔接系统，所述系统包含有夹持大芯径传能光纤的光纤夹具、夹持石英端帽的石英端帽夹具以及汇聚于同一点的二氧化碳激光，石英端帽夹具上设置有内孔一、内孔二和内孔三，所述内孔一的孔径大于内孔三的孔径，所述内孔二为锥形孔，所述内孔一和内孔三之间通过内孔二相贯通，石英端帽插置于内孔一内，石英端帽的倒角角度小于内孔三的锥度；所述大芯径传能光纤的端面抵置于石英端帽夹具的熔接面上，且大芯径传能光纤与石英端帽夹具的接触点位于二氧化碳激光的汇聚点上。
本发明一种光纤石英端帽熔接系统，所述系统还设置有观测镜一和观测镜二，所述观测镜一位于石英端帽夹具旁，用于对大芯径传能光纤与石英端帽夹具的接触点进行观测，所述观测镜二通过石英端帽夹具的内孔三对石英端帽夹具的熔接点进行观测。
本发明一种光纤石英端帽熔接系统，所述系统还设置一反射镜，使得观测镜二经反射镜的通过石英端帽夹具的内孔三进行观测。
本发明一种光纤石英端帽熔接系统，所述大芯径光纤夹具包含有光纤限位件，所述光纤限位件上设置有V槽一和V槽二，且V槽一和V槽二位于同一直接上，所述光纤限位件上压合有光纤压紧件，且光纤压紧件上设置有避空槽。
本发明一种光纤石英端帽熔接方法，所述方法包含有以下步骤：
步骤1、标定二氧化碳激光汇聚点的位置；
步骤2、上下调整石英端帽，使得石英端帽上端面与二氧化碳激光汇聚点位于同一水平面上；
步骤3、前后左右调整石英端帽，使得石英端帽的中心与二氧化碳激光的汇聚点相重合，；
步骤4、通过光纤夹具插入大芯径传能光纤至石英端帽中心；
步骤5、通过二氧化碳激光进行熔接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用光纤夹具和石英端帽夹具夹持光纤与石英端帽，可以实现基于二氧化碳激光作为热源的新型熔接工艺；通过采用本发明的夹具，同时配套特定的二氧化碳激光光路设计，能够实现光纤与石英端帽的高质量熔接；同时，随着大功率光纤激光器的快速发展，未来的大功率光纤光缆跳线市场广阔，制作此类跳线必须采用石英端帽的熔接方式，熔接过程中夹具不可或缺，因此本发明具有较好的经济与社会效益。
附图说明
图1为本发明一种光纤石英端帽熔接夹具的应用状态示意图。
图2为本发明一种光纤石英端帽熔接夹具的结构示意图。
图3为本发明一种光纤石英端帽熔接夹具中插入端帽时的局部结构示意图。
图4为本发明一种光纤石英端帽熔接夹具在应用时配套使用的光纤夹具的结构示意图。
其中：
反射镜1、观测镜一2、观测镜二3、石英端帽夹具4、石英端帽5、二氧化碳激光6、光纤夹具7、大芯径传能光纤8；
内孔一4-1、内孔二4-2、内孔三4-3；
光纤限位件7-1、光纤压紧件7-2、避空槽7-3、V槽一7-4、V槽二7-5。
具体实施方式
参见图1~4，本发明涉及的一种光纤石英端帽熔接夹具，石英端帽夹具4上设置有内孔一4-1、内孔二4-2和内孔三4-3，所述内孔一4-1的孔径大于内孔三4-3的孔径，所述内孔二4-2为锥形孔，所述内孔一4-1和内孔三4-3之间通过内孔二4-2相贯通，且使用时，内孔一4-1内插置有石英端帽5，石英端帽5的倒角角度小于内孔三4-3的锥度，从而限定石英端帽5的高度，且避免对其造成损伤，并确保了端面的光洁度；所述内孔三4-3便于对熔接点进行观测；
一种光纤石英端帽熔接系统，所述系统包含有夹持大芯径传能光纤8的光纤夹具7、夹持石英端帽5的石英端帽夹具4以及汇聚于同一点的二氧化碳激光6（二氧化碳激光6由二氧化碳激光发生器产生），所述大芯径传能光纤8的端面抵置于石英端帽夹具4的熔接面上，且大芯径传能光纤8与石英端帽夹具4的接触点位于二氧化碳激光6的汇聚点上；所述系统还设置有观测镜一2和观测镜二3，所述观测镜一2位于石英端帽夹具4旁，用于对大芯径传能光纤8与石英端帽夹具4的接触点进行观测，所述观测镜二3通过石英端帽夹具4的内孔三4-3对石英端帽夹具4的熔接点进行观测，优选的，可设置一反射镜1，使得观测镜二3经反射镜1的反射进行观测；同时，大芯径光纤夹具7包含有光纤限位件7-1，所述光纤限位件7-1上设置有V槽一7-4和V槽二7-5。且V槽一7-4和V槽二7-5位于同一直接上，V槽一7-4和V槽二7-5为分别适配大芯径包层与涂覆层直径大小的V形槽，所述光纤限位件7-1上压合有光纤压紧件7-2，且光纤压紧件7-2上设置有避空槽7-3，确保光纤夹具紧固部位为光纤熔接的前端；
一种光纤石英端帽熔接方法，所述方法包含有以下步骤：
步骤1、标定二氧化碳激光6汇聚点的位置；
步骤2、上下调整石英端帽5，使得石英端帽5上端面与二氧化碳激光6汇聚点位于同一水平面上，该步骤通过观测镜二3进行观测；
步骤3、前后左右调整石英端帽5，使得石英端帽5中心与二氧化碳激光6汇聚点相重合，该步骤通过观测镜一2进行观测；
步骤4、通过光纤夹具7插入大芯径传能光纤8至石英端帽5中心；
步骤5、通过二氧化碳激光6进行熔接（二氧化碳激光6采用斜向发射，随后汇聚于同一汇聚点，从而使得熔接更为均匀，最后的熔接效果更佳）；
通过上述步骤，即可完成石英端帽夹具4与大芯径传能光纤8的熔接操作；
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤石英端帽熔接夹具，其特征在于：石英端帽夹具（4）上设置有内孔一（4-1）、内孔二（4-2）和内孔三（4-3），所述内孔一（4-1）的孔径大于内孔三（4-3）的孔径，所述内孔二（4-2）为锥形孔，所述内孔一（4-1）和内孔三（4-3）之间通过内孔二（4-2）相贯通，石英端帽（5）的倒角角度小于内孔三（4-3）的锥度。
2.一种光纤石英端帽熔接系统，其特征在于：所述系统包含有夹持大芯径传能光纤（8）的光纤夹具（7）、夹持石英端帽（5）的石英端帽夹具（4）以及汇聚于同一点的二氧化碳激光（6），石英端帽夹具（4）上设置有内孔一（4-1）、内孔二（4-2）和内孔三（4-3），所述内孔一（4-1）的孔径大于内孔三（4-3）的孔径，所述内孔二（4-2）为锥形孔，所述内孔一（4-1）和内孔三（4-3）之间通过内孔二（4-2）相贯通，石英端帽（5）插置于内孔一（4-1）内，石英端帽（5）的倒角角度小于内孔三（4-3）的锥度；所述大芯径传能光纤（8）的端面抵置于石英端帽夹具（4）的熔接面上，且大芯径传能光纤（8）与石英端帽夹具（4）的接触点位于二氧化碳激光（6）的汇聚点上。
3.如权利要求2所述一种光纤石英端帽熔接系统，其特征在于：所述系统还设置有观测镜一（2）和观测镜二（3），所述观测镜一（2）位于石英端帽夹具（4）旁，用于对大芯径传能光纤（8）与石英端帽夹具（4）的接触点进行观测，所述观测镜二（3）通过石英端帽夹具（4）的内孔三（4-3）对石英端帽夹具（4）的熔接点进行观测。
4.如权利要求3所述一种光纤石英端帽熔接系统，其特征在于：所述系统还设置一反射镜（1），使得观测镜二（3）经反射镜（1）的通过石英端帽夹具（4）的内孔三（4-3）进行观测。
5.如权利要求2、3或4所述一种光纤石英端帽熔接系统，其特征在于：所述大芯径光纤夹具（7）包含有光纤限位件（7-1），所述光纤限位件（7-1）上设置有V槽一（7-4）和V槽二（7-5），且V槽一（7-4）和V槽二（7-5）位于同一直接上，所述光纤限位件（7-1）上压合有光纤压紧件（7-2），且光纤压紧件（7-2）上设置有避空槽（7-3）。
6.一种光纤石英端帽熔接方法，其特征在于：所述方法包含有以下步骤：
步骤1、标定二氧化碳激光汇聚点的位置；
步骤2、上下调整石英端帽，使得石英端帽上端面与二氧化碳激光汇聚点位于同一水平面上；
步骤3、前后左右调整石英端帽，使得石英端帽的中心与二氧化碳激光的汇聚点相重合，；
步骤4、通过光纤夹具插入大芯径传能光纤至石英端帽中心；
步骤5、通过二氧化碳激光进行熔接。
7.如权利要求6所述一种光纤石英端帽熔接方法，其特征在于：所述步骤3通过如权利要求3中所述的观测镜二（3）进行观测。
8.如权利要求6所述一种光纤石英端帽熔接方法，其特征在于：所述步骤4通过如权利要求3中所述的观测镜一（2）进行观测。
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