CN105765427A - 弯曲光纤的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弯曲光纤的制造方法。所述方法能够在几乎不使光纤的直径缩小的情况下获得所需曲率半径。构成被红外激光脉冲光加热的加热区段的多个照射区域沿着准备好的光纤的长度设置。在各个照射区域中，光纤在用前述红外激光脉冲光照射而被软化的弯曲部分中以指定角度弯曲。通过在各个照射区域的弯曲部分中弯曲光纤，能够获得在上述加热区段中具有预定曲率半径的弯曲光纤。

Description

弯曲光纤的制造方法
技术领域
本发明涉及一种弯曲光纤的制造方法。
背景技术
在以高密度封装电子元件的情况下，在电子元件附近使用的诸如光纤等光传输介质也需要以较小的轮廓进行封装。
例如，专利文献1公开了以与光学组件的中心线成角度θ的方式将涂覆光纤附接在光学组件上的技术。该技术通过显著减小涂覆光纤的曲率半径而允许由涂覆光纤和光学组件构成的光纤组件构造为具有较小的尺寸。
此外，例如，专利文献2公开了在沿着光纤纵向移动电弧放电的照射位置的同时连续加热光纤的技术，从而使光纤弯曲。该技术允许光纤以所需曲率半径进行弯曲。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请待审公开No.2004-325622
专利文献2：国际公开WO2010/044273
发明内容
技术问题
本发明的发明人对常规的光纤弯曲加工技术进行了研究并且发现下述问题。具体而言，前述专利文献1中所述的技术是在光学组件的端部的一点处给予涂覆光纤角度θ。出于这个原因，应力集中在涂覆光纤的弯折部分中，从而容易造成涂覆光纤直径缩小的问题。前述专利文献2中所述的技术是沿着光纤纵向连续加热光纤，从而实现光纤的弯曲加工。出于这个原因，光纤被过度加热，从而容易造成光纤直径缩小的问题。
为了解决上述问题而完成了本发明，并且本发明的目的在于提供一种能够抑制光纤直径缩小并实现所需曲率半径的弯曲光纤的制造方法。
解决技术问题的方案
本发明的实施例涉及一种通过用红外激光脉冲光照射来反复进行局部弯曲加工而获得的弯曲光纤的制造方法，光纤由石英玻璃构成且具有第一端面以及与第一端面相反的第二端面。具体而言，根据本发明实施例的第一方面的弯曲光纤的制造方法包括：准备光纤，该光纤由石英玻璃构成且具有第一端面以及与第一端面相反的第二端面；以及准备加热源，该加热源用于输出具有最大热功率位于光纤光轴上的热功率分布的激光(例如，红外激光脉冲光)。在设定于光纤的第一端面与第二端面之间的被加热区段中重复进行弯曲光纤并移动照射位置的过程，由此在光纤的被加热区段中以预定曲率半径弯曲光纤。在弯曲光纤的过程中，用激光照射光纤的照射区域，并且在用激光进行照射期间，光纤在照射区域的用激光照射而被软化的弯曲加工部中弯曲。弯曲加工部的沿着光纤纵向的宽度小于照射区域的宽度。在移动照射位置的过程(其在弯曲光纤的过程之后执行)中，被激光照射的照射位置沿着光纤的纵向移动预定移动量。预定移动量是这样的量：在用于形成光纤中的下一照射区域和包括在下一照射区域中的下一弯曲加工部的下一激光照射中，在弯曲光纤的过程中的照射区域与下一照射区域部分地重叠，并且在弯曲光纤的过程中的弯曲加工部与下一弯曲加工部分离开。
根据本发明实施例的第二方面的弯曲光纤的制造方法也适用于前述第一方面并且至少包括第一弯曲步骤和第二弯曲步骤。在第一弯曲步骤中，在通过照射红外激光脉冲光来加热光纤的第一照射区域的同时，使光纤在第一照射区域(第一部位)的通过照射红外激光脉冲光而被软化的第一弯曲加工部中以第一角度(弯曲角度)弯曲。在第二弯曲步骤中，在通过照射红外激光脉冲光来加热光纤的与第一照射区域不同的第二照射区域(第二部位)的同时，使光纤在第二照射区域的通过照射红外激光脉冲光而被软化的第二弯曲加工部中以第二角度(弯曲角度)弯曲。光纤的被红外激光脉冲光照射的被加热区段由包括第一照射区域和第二照射区域在内的多个照射区域构成，并且通过至少执行一次第二弯曲步骤可以实现这种构造。当准备好的光纤经过n(不小于2的自然数)次弯曲步骤，第一次执行的弯曲步骤与第一弯曲步骤对应。第n次执行的弯曲步骤与第二弯曲步骤对应，并且第(n-1)弯曲步骤中的照射区域与第一照射区域对应。光纤以这种方式在多个照射区域中的每一个照射区域中弯曲，从而获得在加热区段中具有预定曲率半径的弯曲光纤。
作为适用于第一方面和第二方面中的至少任一方面的第三方面，第一弯曲加工部和第二弯曲加工部优选地沿着光纤的纵向分离开。作为适用于第一方面至第三方面中的至少任一方面的第四方面，第一弯曲步骤将光纤弯曲成：均与第一弯曲加工部相邻的非软化部的中心轴线之间形成第一角度。在第二弯曲步骤中，在沿着光纤纵向相对于第一照射区域的形成位置而言移动的位置处形成第二照射区域，并且光纤弯曲成：均与第二弯曲加工部相邻的非软化部的中心轴线之间形成第二角度。在多个照射区域中的从最靠近第一端面的照射区域到最靠近第二端面的照射区域的范围内，由沿着光纤纵向延伸的区段限定被加热区段。
作为适用于第一方面至第四方面中的至少任一方面的第五方面，第一弯曲步骤和第二弯曲步骤中的每一者均优选地在以下状态执行：负载部件被附接在光纤的相对于第一照射区域和第二照射区域而言的第一端面侧，并且光纤的相对于第一照射区域和第二照射区域而言的第二端面侧被固定。
作为适用于第一方面至第五方面中的至少任一方面的第六方面，红外激光脉冲光优选地包括波长超过1.5μm的激光。
作为适用于第一方面至第六方面中的至少任一方面的第七方面，用于照射第一照射区域的红外激光脉冲光具有以下功率分布：第一弯曲加工部中的热功率高于除第一弯曲加工部之外的其余部分中的热功率。用于照射第二照射区域的红外激光脉冲光也优选地具有以下功率分布：第二弯曲加工部中的热功率高于除第二弯曲加工部之外的其余部分中的热功率。
作为适用于第一方面至第七方面中的至少任一方面的方面第八方面，作为用于照射多个照射区域中的每一个照射区域的红外激光脉冲光的照射条件，通过控制用于照射一个照射区域的红外激光脉冲光的脉冲个数和多个照射区域中的每一个照射区域的中心距离，可以以预定曲率半径弯曲光纤的被加热区段。作为适用于第一方面至第八方面中的至少任一方面的第九方面，通过设定均被红外激光脉冲光照射的多个照射区域的数量，可以以预定曲率半径弯曲光纤的被加热区段。
作为适用于第一方面至第九方面中的至少任一方面的第十方面，光纤可以是具有沿着预定轴线延伸的多个芯部的多芯光纤。在这种情况下，多芯光纤优选地弯曲成：多个芯部中的相邻芯部不位于由与预定轴线垂直的直线限定且与第一弯曲加工部和第二弯曲加工部中的每一者的弯曲方向一致的弯曲轴线上。
本发明的有益效果
根据本发明的实施例，能够在有效抑制光纤的直径缩小并使光纤以所需曲率半径弯曲的同时获得弯曲光纤。
附图说明
图1是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的准备步骤的视图。
图2是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的负载部件附接步骤的视图。
图3中的(a)和图3中的(b)是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的第一弯曲步骤的视图。
图4中的(a)和图4中的(b)是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的第二弯曲步骤的视图。
图5是用于说明通过根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法而获得的弯曲光纤的整体结构的视图。
图6中的(a)至图6中的(c)是用于说明弯曲加工部中的角度、被加热区段中的弯曲角度和被加热区段中的曲率半径的视图。
图7是多芯光纤的横截面图。
图8是示出根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的红外激光脉冲光的热能分布与光纤位置的关系的曲线图。
图9是示出常规的弯曲光纤制造方法中的电弧放电的热能分布与光纤位置的关系的曲线图。
图10是示出通过根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法实现的光纤的弯曲状态与位置的关系的曲线图。
图11是示出通过常规的弯曲光纤制造方法实现的光纤弯曲状态与位置的关系的曲线图。
图12是示出根据本发明实施例的弯曲光纤的外观的实例的照片。
图13是示出根据本发明实施例的弯曲光纤的多个样本的弯曲角度和曲率半径的测量结果的表。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的各实施例。在附图的描述中，相同的元件将用相同的附图标记表示，而不重复说明。
根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法具有准备步骤、附接步骤、第一弯曲步骤和第二弯曲步骤。应注意的是，可以多次执行第二弯曲步骤，下文所公开的第n弯曲步骤(n是不小于2的自然数)应当包括第二弯曲步骤。
图1是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的准备步骤的视图。准备步骤用于准备光纤1和负载部件10(配重)。该图1示出了沿着光纤轴线方向的截面。
光纤1是单芯光纤，其中，沿着光纤轴线方向延伸的芯部被包层3包围。芯部2的折射率高于包层3的折射率。芯部2的与光纤轴线垂直的横截面形状为圆形。芯部2和包层3均主要由石英玻璃组成并且根据需要掺杂有用于调节折射率的杂质。例如，芯部2是掺杂有GeO2的石英玻璃，而包层3是纯石英玻璃。作为另一实例，芯部2可以是纯石英玻璃，而包层3可以是掺杂有元素F的石英玻璃。图1所示的弯曲加工之前的光纤1具有第一端面1a以及与第一端面1a相反的第二端面1b，并且包括第一端面1a的一侧端部的中心轴线AX1和包括第二端面1b的另一侧端部的中心轴线AX2呈现为位于相同直线上的光纤轴线。
负载部件10是具有通孔10a的筒状体，通孔10a的直径与光纤1的外径相等。负载部件10可以是诸如用于连接器的插芯等筒状体。负载部件10可以由在激光照射下保持不熔化的任何材料制成。负载部件10可以具有除筒状体以外的形状，但就加工期间防止诸如扭转等意外变形而言，负载部件10优选地为筒状体。此外，负载部件10可以是包括弯曲加工后的光纤1(弯曲光纤)在内的成品的一部分。负载部件10可以在弯曲加工后被暂且从光纤1上移除。在这种情况下，将要变为成品的一部分的组件可以被安装在如下端部上作为成品的一部分：该端部包括弯曲加工之后的光纤1的第一端面1a。
图2是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的附接步骤的视图。在该附接步骤中，将包括光纤1的第一端面1a的一端侧插入到负载部件10的通孔10a中。在该插入状态下，光纤1的包括第一端面1a的一侧端部的外周表面与负载部件10的通孔10a的内周表面接合，从而负载部件10被安装在光纤1的包括第一端面1a的一端侧上。此外，光纤1的包括第二端面1b的另一端侧固定在固定部20上。这样，负载部件10和光纤1保持为处于悬臂状态。
图3中的(a)和图3中的(b)是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的第一弯曲步骤的视图。如图3中的(a)所示，在第一弯曲步骤中，光纤1的未被负载部件10覆盖的第一照射区域(第一部位)S1被来自加热源100且经过电扫描仪110的红外激光脉冲光L照射。第一照射区域S1通过这种照射被红外激光脉冲光L加热，并且第一照射区域S1的一部分(第一弯曲加工部C1)变软。只要作为照射区域的第一照射区域S1沿着光纤轴线方向的长度不小于光纤直径的就足够了。这意味着：由于红外激光脉冲光L通常是圆形的点束光，因此当从红外激光脉冲光L的照射方向观察时，光纤1需要沿径向整个被照射区域覆盖。即，红外激光脉冲光(激光)的光点直径(沿光纤1的纵向的宽度)优选地为等于光纤1的直径或不小于该直径的至少两倍。负载部件10的负载以及光纤1本身的重量作用在以这种方式通过照射红外激光脉冲光L而被软化的第一弯曲加工部C1上。出于这个原因，如图3中的(b)所示，光纤1在第一照射区域S1中所包括的第一弯曲加工部C1周围(具体而言，在中心点O1(其为在软化的第一弯曲加工部C1中红外激光脉冲光的热功率变为最大的位置)处的中心周围)以第一角度θ1(弯曲角度)弯曲。
在此，图3中的(a)所示的用于光纤1的加热源100可以是输出包括波长超过1.5μm的激光的光、或者输出能够进行热加工的红外波段至近红外波段的激光的任何激光源，并且优选地为CO2激光源。在图3中的(a)和图3中的(b)的实例中，激光脉冲光源被示出为加热源100。通过利用激光，光纤1可以被弯曲成特别接近负载部件10。由于弯曲步骤不会使负载部件10附着在光纤1上，因此还能够移除负载部件10。当来自加热源100的红外激光以脉冲方式施加时，每个脉冲的热影响不太可能残留在光纤1上。
需要避免因过度加热而使光纤1自身熔化或过度软化。熔化会使光纤1的直径缩小，从而导致机械强度减小。过度软化会使光纤1仅通过一次弯曲便以90°弯曲，从而导致光损耗。因此，需要预先检查和获取照射部分的每个区域的照射时间、重复频率、脉冲宽度、脉冲能量和脉冲峰值功率之间的关系，并适当地选择优选的参数值。
图4中的(a)和图4中的(b)是用于说明根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的第二弯曲步骤的视图。在第二弯曲步骤中，如图4中的(a)所示，未被负载部件10覆盖的区段(其为光纤1的与第一照射区域S1不同的第二照射区域(第二部位)S2)被来自加热源100且经过电扫描仪110的红外激光脉冲光照射。具体而言，电扫描仪110使红外激光脉冲光的传播路径沿箭头B所示的方向移动，从而使第二照射区域S2定位成从第一照射区域S1沿光纤1的纵向进行移动。第二照射区域S2通过这种激光照射被加热，并且第二照射区域S2的一部分(第二弯曲加工部C2)变软。作为照射区域的第二照射区域S2是不同于第一照射区域S1的照射区域，并且如图4中的(a)所示，第二照射区域S2是沿着从光纤1的第一端面1a朝向第二端面1b的方向从第一照射区域S1移动一定距离的照射区域。负载部件10的负载以及光纤1本身的重量作用在以这种方式通过照射红外激光脉冲光L而被软化的第二弯曲加工部C2上。出于这个原因，如图4中的(b)所示，光纤1在第二照射区域S2中所包括的第二弯曲加工部C2周围(具体而言，在中心点O2(其为在软化的第二弯曲加工部C2中红外激光脉冲光的热功率变为最大的位置)处的中心周围)以第二角度θ2(弯曲角度)弯曲。
在以这种方式沿着从光纤1的第一端面1a朝向第二端面1b的方向以指定间隔移动红外激光脉冲光L的照射位置的同时，进行红外激光脉冲光L的照射，由此光纤1在被加热区段(包括均被红外激光脉冲光照射的多个照射区域)中弯曲。照射位置的移动量可以不超过各个照射区域的沿光纤轴线方向的长度。照射位置的移动量是照射区域的中心位置之间的间隔。即，在图4中的(b)的实例中，照射位置的移动量等于作为照射区域的第一照射区域S1与第二照射区域S2之间的中心距离d，更具体而言，等于第一照射区域S1中所包括的第一弯曲加工部C1的中心点O1与第二照射区域S2中所包括的第二弯曲加工部C2的中心点O2之间的中心距离d。因此，在第一弯曲加工部C1与第二弯曲加工部C2之间存在非软化部ST1。将说明图4中的(b)的实例，在第二弯曲加工部C2的第一端面1a侧上存在非软化部ST1(在下文中称为第一端面侧非软化部)，以及在第二弯曲加工部C2的第二端面1b侧上存在第二端面侧非软化部ST2。
如图3中的(a)和图4中的(a)所示那样，可以通过使用电扫描仪110来改变红外激光脉冲光的光路，或者可以通过使用移动台来移动加热源100相对于光纤1的位置，以实现照射位置的移动。此外，可以使用具有杆的旋转台来通过杆以及照射部的运动使光纤弯曲。旋转台的实例是专利文献2中所述的实例。
在完成第一弯曲步骤和第二弯曲步骤这两者之后的阶段中的光纤在光纤1的被加热区段(包括第一照射区域S1和第二照射区域S2)中弯曲，并且光纤的弯曲角度θ是第一角度θ1和第二角度θ2之和。在本实施例的弯曲步骤中，光纤1弯曲成：将包括第一端面1a的一侧端部的中心轴线AX1、第一端面侧非软化部ST1的中心轴线、第二端面侧非软化部ST2的中心轴线、以及包括第二端面1b的另一侧端部的中心轴线AX2中的每一者在弯曲加工之前和之后定位在相同平面上。
在第一弯曲步骤之后，在包括第二弯曲步骤的第n弯曲步骤(n是不小于2的自然数)中，用红外激光脉冲光L照射光纤1的未被负载部件10覆盖的第n照射区域Sn。在这种情况下，第n照射区域Sn的一部分(第n弯曲加工部Cn)通过照射红外激光脉冲光L而被软化。作为照射区域的第n照射区域Sn是沿着从光纤1的第一端面1a朝向第二端面1b的方向从第(n-1)照射区域Sn-1移动固定中心距离d的照射区域。负载部件10的负载以及光纤1本身的重量作用在通过照射红外激光脉冲光L而被软化的第n弯曲加工部Cn上。出于这个原因，光纤1围绕第n弯曲加工部Cn(具体而言，围绕第n弯曲加工部Cn的中心点On处的中心)以第n角度θn(弯曲角度)弯曲。
通过如上所述的根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法，光纤1可以在包括照射区域S1至Sn在内的被加热区段中弯曲，以便以所需弯曲角度θ和所需曲率半径进行加工。被加热区段中的最终弯曲角度θ为第一角度θ1、第二角度θ2、…、第n角度θn之和。即，图5示出了在执行如上所述的第一弯曲步骤及其后续的第n弯曲步骤(包括第二弯曲步骤)的弯曲加工之后的光纤1。在图5的实例中，已从光纤1的包括第一端面1a的端部移除负载部件10。
如图6中的(a)所示，第一弯曲加工部C1至第n弯曲加工部Cn中的第m弯曲加工部Cm(m＝1至n)中的弯曲角度θm是指与第m弯曲加工部Cm相邻的第一端面侧非软化部ST1和第二端面侧非软化部ST2的相应中心轴线AXm、AXm+1之间所成的角度。
如图6中的(b)所示，包括多个照射区域S1至Sn在内的被加热区段中的弯曲角度θ用第一弯曲加工部C1至第n弯曲加工部Cn中的弯曲角度θ1至θn之和表示，并且被加热区段中的弯曲角度θ对应于包括第一端面1a的端部的中心轴线AX1与包括第二端面1b的端部的中心轴线AX2之间所成的角度。光纤1弯曲为使得包括第一端面1a的端部的中心轴线AX1、第一弯曲加工部C1至第n弯曲加工部Cn、包括第二端面1b的端部的中心轴线AX2在各个弯曲步骤之前和之后位于相同平面上。
如图6中的(c)所示那样定义光纤1的经过第一弯曲步骤至第n弯曲步骤的被加热区段中的曲率半径。具体而言，在被加热区段中所包括的多个照射区域S1至Sn(具体而言，第一弯曲加工部C1至第n弯曲加工部Cn)中，绘制将最靠近第一端面1a的第一弯曲加工部C1的中线点O1和最靠近第二端面1b的第n弯曲加工部Cn的中心点On连接起来的线段(图6中的(c)中的直线L1)的垂直平分线L2，将两条直线L3a、L3b指定为经过相应中心点O1、On且在垂直平分线L2上以角度θ相交的直线。于是，在相应中心点O1、On处与两条直线L3a、L3b相切的圆的半径被定义为通过所有弯曲步骤而获得的光纤1的被加热区段中的曲率半径。
在本实施例中，负载部件10被安装在光纤1的包括第一端面1a的端部上，但安装负载部件10的位置也可以是相对于第一照射区域S1在光纤1的第一端面1a侧上的任何位置。第二照射区域S2和后续照射区域中的每一者均定位成沿从光纤1的第一端面1a朝向第二端面1b的方向远离第一照射区域S1。出于这个原因，负载部件10相对于包括第一照射区域S1和第二照射区域S2在内的照射区域S1至Sn中的每一者定位在光纤1的第一端面1a侧的位置。
在本实施例中，光纤1的第二端面1b固定在固定部20上，但固定在固定部20上的固定位置可以是相对于包括第一照射区域S1和第二照射区域S2在内的照射区域S1至Sn中的每一者位于光纤1的第一端面1b侧的任意位置。
在本实施例中使用的光纤1被描述为单芯光纤，但不必限于此。本文中适用的光纤1也可以是具有沿着预定轴线延伸的多个芯部的多芯光纤。图7是多芯光纤的横截面图，并且示出了多芯光纤的与光纤1的沿着图1中的线I-I截取的横截面对应的横截面。光纤1具有沿着光纤轴线方向延伸且被共同包层3包围的七个芯部2。在该横截面中，七个芯部2中的一个芯部布置在中央，而其它六个芯部以等间隔布置在以中央芯部为中心的圆的圆周上。
在多芯光纤的情况下，如果在与弯曲方向A一致的弯曲轴线上存在相邻芯部，则相邻芯部之间可能产生串扰。因此，弯曲方向A(其与图6中的(b)中的第一弯曲加工部至第n弯曲加工部中的每一者的弯曲方向一致)优选地设定为使得在与弯曲方向A一致的弯曲轴线上不存在相邻芯部。应当注意的是，图7所示的多芯光纤仅为实例，并且芯部的布置不必限于此。
图8是示出根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法中的红外激光脉冲光L的热能分布与光纤位置的关系的曲线图。横轴表示在光纤1的光纤轴线方向上的位置。在图8中，左侧是光纤1的第一端面1a侧，而右侧是第二端面1b侧。自光纤1的第一端面1a侧起顺次以中心距离d的间隔布置第一照射区域S1、第二照射区域S2、…、第n照射区域Sn。在本文中，由于中心距离d小于作为照射区域的照射区域S1至Sn中的每一者，因此照射区域S1至Sn彼此重叠。
红外激光脉冲光L具有这样的功率分布：在其中心处功率最大。热功率超过预定功率P1的光纤1区域的弯曲。第一照射区域S1中的热功率超过预定功率P1的区域是第一弯曲加工部C1，并且最大功率的位置O1与第一照射区域S1和第一弯曲加工部C1这两者的中心对应。即，第一弯曲加工部C1中的热功率高于作为红外激光脉冲光L的照射区域的第一照射区域S1内的其它区域中的热功率。
此外，第二照射区域S2中的热功率超过预定功率P1的区域是第二弯曲加工部C2，并且最大功率的位置O2与第二照射区域S2和第二弯曲加工部C2这两者的中心对应。即，第二弯曲加工部C2中的热功率高于作为红外激光脉冲光L的照射区域的第二照射区域S2内的其它区域中的热功率。类似地，第n照射区域Sn中的热功率超过预定功率P1的区域是第n弯曲加工部Cn。即，第n弯曲加工部Cn中的热功率高于作为红外激光脉冲光L的照射区域的第n照射区域Sn内的其它区域中的热功率。
照射区域S1至Sn彼此重叠，而弯曲加工部C1至Cn彼此不重叠(或在弯曲加工部C1至弯曲加工部Cn之间存在非软化部)，因为红外激光脉冲光L的功率分布被设定为将弯曲加工部C1至弯曲加工部Cn彼此分离开。由于红外激光脉冲光L是具有高峰值功率和短脉冲宽度的光，因此玻璃不太可能受损。此外，通过调节红外激光脉冲光L的脉冲宽度、峰值功率值、脉冲数和照射区域(或可选地为集光度)，可以最大程度地减少对玻璃的影响。
弯曲加工部C1至弯曲加工部Cn优选地不小于与光纤直径相等的尺寸。然而，如果尺寸太大，则修改区域将增大，从而提高了造成一些不利影响的可能性，因此弯曲加工部C1至弯曲加工部Cn优选地具有能够防止修改区域过度增大的尺寸。
图9是示出常规的弯曲光纤制造方法(专利文献2)中的电弧放电的热能分布与光纤位置的关系的曲线图。通过在加工开始时间t1与加工结束时间tn之间，沿光纤轴线方向连续移动电弧放电的被加热区域来弯曲光纤。弯曲加工部C是一个连续区域，并且利用电弧放电遍及整个照射区域来实现连续弯曲。在本文中，出于简单起见，热功率被示出为比较平坦，但事实上热功率应视为是变化的。
图10是示出通过根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法实现的光纤的弯曲状态与位置的关系的曲线图。X轴表示自光纤1的第二端面1b起的沿着光纤轴线方向(在未弯曲状态下)的距离。Y轴表示相对于光纤1的第二端面1b而言光纤1的各部分沿弯曲方向的运动的移动距离。如图所示，弯曲加工部C1至弯曲加工部Cn布置为分离开。
图11是示出通过常规的弯曲光纤制造方法实现的光纤弯曲状态与位置的关系的曲线图。从时间t1到时间tn之间的连续区域是照射区域和弯曲加工部C。
图12是示出根据本发明实施例的弯曲光纤的外观(被加热区段的一部分)的实例的照片。从图12中可以看出，在完成所有弯曲步骤之后，未在光纤1(弯曲光纤)中观察到直径缩小。
如上所述，由于根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法构造为用红外激光脉冲光L加热光纤1，因此与连续加热的情况相比，通过控制要照射的红外激光脉冲光的脉冲数量，可以更容易地控制光纤1的加热状态。因此，该方法不太可能因过度加热而造成光纤1的熔化或过度软化，从而解决了光纤1的直径缩小的问题和仅在一个位置处进行90°弯曲的问题。
此外，在沿光纤1的纵向分离开的各个照射区域S1至Sn中将光纤1弯曲各个预定角度θ1至θn，从而光纤1在包括这些照射区域S1至Sn的整个被加热区段中以预定曲率半径弯曲(参见图5和图6中的(b))。因此，当与仅在一个位置处弯曲光纤相比时，弯曲应力可以分布在照射区域S1至Sn上，因此不太可能发生光纤1的直径缩小的问题。通过控制各个照射区域S1至Sn的中心距离，可以容易地以所需曲率半径弯曲光纤1。
在本发明的实施例中，负载部件10被安装在光纤1的包括第一端面1a的光纤端部上，而包括第二端面1b的光纤端部固定在固定部20上。出于这个原因，通过负载部件10的负载以及光纤1本身的重量可以容易地弯曲利用红外激光脉冲光L而被软化的光纤1。
下面将描述通过根据本发明实施例的弯曲光纤的制造方法而获得的弯曲光纤的多个样本。首先，准备光纤和负载部件。准备好的光纤是外径为0.125mm的单芯光纤。准备好的负载部件是由硼硅玻璃制成的细管，并且外径为1.8mm、长度为6.05mm以及重量为0.04g。
使用CO2激光源作为照射装置，用激光脉冲光(在重复频率为20kHz、平均功率为10.4W、作为激光脉冲光的照射区域的聚丙烯酸酯胶片上的照射标记的直径为3mm的情况下进行调节)照射准备好的光纤，并且一个位置照射一秒。激光脉冲光的使用能够实现离散断续的照射步骤，并且局部临时加热的使用能够抑制光纤的除所需部分以外非必要部分的加热。
电扫描仪的使用实现了照射位置的移动。通过负载部件(配重)的负载和光纤本身的重量实现了光纤的弯曲。
图13示出了通过改变照射区域的中心位置之间的距离和照射部分的数量而制造的弯曲光纤的弯曲角度和曲率半径的测量结果。可以确认的是，弯曲角度随着照射部分的数量变化而变化，以及曲率半径随着照射中心位置之间的距离变化而变化。
附图标记列表
1光纤；1a一侧端部；1b另一侧端部；10负载部件(配重)；d中心距离；A弯曲方向；C1第一弯曲加工部；C2第二弯曲加工部；L红外激光脉冲光；S1第一照射区域(第一部位)；S2第二照射区域(第二部位)；θ1第一角度；θ2第二角度。

Claims (10)

1.一种弯曲光纤的制造方法，所述弯曲光纤通过对光纤进行弯曲加工而获得，所述光纤由石英玻璃构成且具有第一端面以及与所述第一端面相反的第二端面，所述方法包括：
第一弯曲步骤，用红外激光脉冲光照射所述光纤的第一照射区域，以局部地软化所述光纤，并且在用所述红外激光脉冲光照射期间，使所述光纤在所述第一照射区域的通过照射所述红外激光脉冲光而被软化的第一弯曲加工部中以第一角度弯曲；以及
第二弯曲步骤，用所述红外激光脉冲光照射所述光纤的与所述第一照射区域不同的第二照射区域，以在与所述第一弯曲加工部不同的部分中局部地软化所述光纤，并且在用所述红外激光脉冲光照射期间，使所述光纤在所述第二照射区域的通过照射所述红外激光脉冲光而被软化的第二弯曲加工部中以第二角度弯曲，
其中，在所述光纤的被所述红外激光脉冲光照射且由包括所述第一照射区域和所述第二照射区域的多个照射区域构成的被加热区段中，所述光纤以预定曲率半径弯曲。
2.根据权利要求1所述的弯曲光纤的制造方法，其中，所述第一弯曲加工部和所述第二弯曲加工部沿着所述光纤的纵向分离开。
3.根据权利要求1或2所述的弯曲光纤的制造方法，其中，所述第一弯曲步骤和所述第二弯曲步骤中的每一者均在以下状态执行：负载部件被附接在所述光纤的相对于所述第一照射区域和所述第二照射区域而言的第一端面侧，并且所述光纤的相对于所述第一照射区域和所述第二照射区域而言的第二端面侧被固定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的弯曲光纤的制造方法，其中，所述红外激光脉冲光包括波长超过1.5μm的激光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弯曲光纤的制造方法，其中，用于照射所述第一照射区域的所述红外激光脉冲光具有以下功率分布：所述第一弯曲加工部中的热功率高于除所述第一弯曲加工部之外的其余部分中的热功率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的弯曲光纤的制造方法，其中，作为用于照射所述多个照射区域中的每一个照射区域的所述红外激光脉冲光的照射条件，通过控制用于照射一个照射区域的所述红外激光脉冲光的脉冲个数和所述多个照射区域中的每一个照射区域的中心距离，以所述预定曲率半径弯曲所述光纤的所述被加热区段。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的弯曲光纤的制造方法，其中，通过设定均被所述红外激光脉冲光照射的所述多个照射区域的数量，以所述预定曲率半径弯曲所述光纤的所述被加热区段。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的弯曲光纤的制造方法，其中，所述光纤是具有沿着预定轴线延伸的多个芯部的多芯光纤，并且所述多芯光纤弯曲成：所述多个芯部中的相邻芯部不位于由与所述预定轴线垂直的直线限定且与所述第一弯曲加工部和所述第二弯曲加工部中的每一者的弯曲方向一致的弯曲轴线上。
9.一种弯曲光纤的制造方法，所述弯曲光纤通过对光纤进行弯曲加工而获得，所述光纤由石英玻璃构成且具有第一端面以及与所述第一端面相反的第二端面，所述方法包括：
用具有最大热功率在所述光纤的光轴上的热功率分布的激光照射所述光纤的照射区域，并且在用所述激光照射期间，在沿着所述光纤的纵向具有比所述照射区域的宽度窄的宽度且通过照射所述激光而被软化的弯曲加工部中，弯曲所述光纤；
在弯曲所述光纤之后，沿着所述光纤的纵向将所述激光的照射位置移动以如下方式限定的移动量：在用于形成所述光纤中的下一照射区域和包括在所述下一照射区域中的下一弯曲加工部的下一激光照射中，弯曲所述光纤时的所述照射区域与所述下一照射区域部分地重叠，并且弯曲所述光纤时的所述弯曲加工部与所述下一弯曲加工部分离开；以及
重复弯曲所述光纤和移动设定在所述光纤的所述第一端面与所述第二端面之间的被加热区段中的照射位置，从而在所述光纤的所述被加热区段中以预定曲率半径弯曲所述光纤。
10.根据权利要求9所述的弯曲光纤的制造方法，其中，所述激光包括红外激光脉冲光。
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