CN106094111A - 一种熔接光纤的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔接光纤的处理方法，应用于熔接后的第一光纤和第二光纤，属于激光技术领域。该方法包括：分别在第一原光纤段的表面和第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶；在第一裸光纤段、熔接点及第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶，其中，第一涂覆胶的折射率大于第一光纤和第二光纤的包层的折射率，且第二涂覆胶的折射率小于第一光纤和第二光纤的包层的折射率。相比于现有的处理方式，本发明实施例能够有效剥除第一光纤的原涂覆层断口与第二光纤的原涂覆层断口处的漏光，防止第一光纤的原涂覆层断口处和第二光纤的原涂覆层断口处形成热沉积，有效地提高了第一光纤和第二光纤的熔接点的功率负载能力。

Description

一种熔接光纤的处理方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体而言，涉及一种熔接光纤的处理方法。

背景技术

光纤激光器具有光束质量好、效率高、结构紧凑、免维护等诸多优势，在工业、国防、科研、医疗等多个领域有广泛的应用前景。光纤熔接及熔接点处理技术对光纤激光器输出功率及转换效率具有重要影响，因此，为了得到较高的激光功率输出，对光纤熔接点的处理特别是涂覆质量的要求就越高。目前，光纤激光器中光纤熔接点的常用处理方法是采用商用再涂覆机进行自动涂覆。将光纤熔接点置于刻有合适尺寸的光滑半圆形槽的模具中，利用毛细管作用使低折射率胶体均匀流入槽内并固化，最后将附着有再涂覆层的熔接点取出。

然而，由于光纤熔接之前需要进行涂覆层剥除，涂覆层剥除点处的原涂覆层断口与再涂覆层难以完美融合，容易在原涂覆层断口处形成涂覆层缺陷，发生漏光。随着注入泵浦功率增大，漏光增强，并在原涂覆层与再涂覆层之间的界面沉积形成热点，最终可能导致光纤熔接点损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔接光纤的处理方法，能够提高光纤熔接点的功率负载能力，有效地改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种熔接光纤的处理方法，应用于熔接后的第一光纤和第二光纤。所述第一光纤包括第一原光纤段和剥除原涂覆层的第一裸光纤段，所述第二光纤包括第二原光纤段和剥除原涂覆层的第二裸光纤段，所述第一裸光纤段的一端与所述第二裸光纤段的一端熔接。所述方法包括：分别在所述第一原光纤段的表面和所述第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶；在所述第一裸光纤段、熔接点及所述第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶，其中，所述第一涂覆胶的折射率大于所述第一光纤和所述第二光纤的包层的折射率，所述第二涂覆胶的折射率小于所述第一光纤和所述第二光纤的包层的折射率。

优选的，所述的分别在所述第一原光纤段的表面和所述第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶的步骤之前，包括：将所述第一原光纤段、所述第二原光纤段及相互熔接的所述第一裸光纤段和所述第二裸光纤段放置在基板的凹槽内。所述的分别在所述第一原光纤段的表面和所述第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶的步骤，包括：分别在所述第一原光纤段所在的凹槽区域及所述第二原光纤段所在的凹槽区域中注入所述第一涂覆胶以使所述第一涂覆胶包裹在所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的表面，将所注入的第一涂覆胶固化。所述的在所述第一裸光纤段、熔接点及所述第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶的步骤，包括：在所述第一裸光纤段、熔接点及所述第二裸光纤段所在的凹槽区域中注入第二涂覆胶以使所述第二涂覆胶包裹在所述第一裸光纤段和所述第二裸光纤段的表面，将所注入的第二涂覆胶固化。

优选的，所述的分别在所述第一原光纤段所在的凹槽区域及所述第二原光纤段所在的凹槽区域中注入所述第一涂覆胶以使所述第一涂覆胶包裹在所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的表面的步骤之前，还包括：将所述第一原光纤段、所述第二原光纤段及相互熔接的所述第一裸光纤段和所述第二裸光纤段固定在所述凹槽内。

优选的，所述基板为金属冷板，所述凹槽为所述金属冷板上预先设置的刻槽。

优选的，所述基板为半开放管体，所述半开放管体具有沿所述半开放管体的长度方向的开口。

优选的，所述凹槽的深度大于或等于所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的直径。

优选的，所述第一涂覆胶及所述第二涂覆胶均为紫外胶。

优选的，所述第一光纤和所述第二光纤均为双包层光纤。

优选的，所述第一光纤和所述第二光纤均为无源光纤。

优选的，所述第一光纤为无源光纤，所述第二光纤为有源光纤。

本发明实施例提供的熔接光纤的处理方法摒弃了现有的仅采用低折射率胶体对光纤熔接点及其附近的裸光纤进行再涂覆的方式，分别在第一原光纤段的表面和第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶；在第一裸光纤段的表面及第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶，其中，第一涂覆胶的折射率大于第一光纤和第二光纤的包层的折射率，第二涂覆胶的折射率小于第一光纤和第二光纤的包层的折射率。相比于现有的处理方式，本发明实施例通过在第一原光纤段的表面和第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶能够将第一光纤的原涂覆层断口与第二光纤的原涂覆层断口处的漏光有效剥除，防止第一光纤的原涂覆层断口处和第二光纤的原涂覆层断口处形成热沉积，有效地提高了第一光纤和第二光纤的熔接点的功率负载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了熔接后的第一光纤和第二光纤的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种熔接光纤的处理方法的流程图；

图3示出了通过本发明实施例提供的熔接光纤的处理方法处理后的第一光纤和第二光纤的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的另一种熔接光纤的处理方法的流程图；

图5示出了放置有熔接后的第一光纤和第二光纤的金属冷板的结构示意图；

图6示出了半开放管体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了熔接后的第一光纤110和第二光纤120的结构示意图。如图1所示，第一光纤110包括剥除原涂覆层的第一裸光纤段112和以第一光纤110的原涂覆层断口113为起点，沿第一光纤110的长度方向的第一预设长度L1的具有原涂覆层的第一原光纤段111。同理，第二光纤120包括剥除原涂覆层的第二裸光纤段122和以第二光纤120的原涂覆层断口123为起点，沿第二光纤120的长度方向的第二预设长度L2的具有原涂覆层的第二原光纤段121。第一裸光纤段112的一端与第二裸光纤段122的一端熔接形成熔接点130，第一裸光纤段112与第二裸光纤段122位于第一光纤110的原涂覆层断口113与第二光纤120的原涂覆层断口123之间。

为了提高第一光纤110与第二光纤120的熔接点130的功率负载能力，增加熔接点130的寿命，需要进一步对熔接后的第一光纤110和第二光纤120进行处理。

现有的处理方法通常为采用商用再涂覆机进行自动涂覆。将光纤熔接点置于刻有合适尺寸的光滑半圆形槽的模具中，利用毛细管作用使低折射率胶体均匀流入槽内并固化，最后将附着有再涂覆层的熔接点取出。然而，由于光纤熔接之前需要进行涂覆层剥除，涂覆层剥除点处的原涂覆层断口与再涂覆层难以完美融合，容易在原涂覆层断口处形成涂覆层缺陷，发生漏光。随着注入泵浦功率增大，漏光增强，并在原涂覆层与再涂覆层之间的界面沉积形成热点，最终可能导致光纤熔接点损伤。

鉴于此，本发明实施例提供了一种熔接光纤的处理方法，应用于熔接后的第一光纤110和第二光纤120。如图2所示，所述方法至少步骤S201和步骤S202。

步骤S201，分别在第一原光纤段的表面和第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶。

其中，第一光纤110的第一原光纤段111的长度为第一预设长度L1，第二光纤120的第二原光纤段121的长度为第二预设长度L2。第一预设长度L1和第二预设长度L2可以根据多次试验设置，第一预设长度L1可以与第二预设长度L2相等，也可以与第二预设长度L2不等。

步骤S202，在第一裸光纤段、熔接点及第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶。

本发明实施例中，第一光纤110和第二光纤120可以为相同类型的光纤，也可以是不同类型的光纤。例如，第一光纤110和第二光纤120可以均为无源光纤，或者，第一光纤110为无源光纤，第二光纤120为有源光纤。此外，第一光纤110和第二光纤120可以均为双包层光纤，也可以均为单包层光纤，或者是第一双包层光纤和第一单包层光纤。

当第一光纤110和第二光纤120为双包层光纤时，第一裸光纤段112和第二裸光纤段122为剥除原涂覆层和外包层后露出内包层的光纤段。当第一光纤110和第二光纤120为单包层光纤时，第一裸光纤段112和第二裸光纤段122为剥除原涂覆层后露出包层的光纤段。

需要说明的是，由于第一裸光纤段112的一端与第二裸光纤段122的一端熔接形成熔接点130，在所述第一裸光纤段112的表面及所述第二裸光纤段122的表面涂覆的第二涂覆胶同时也包裹住熔接点130。

本实施例中，第一涂覆胶和第二涂覆胶可以采用紫外胶，其中，第一涂覆胶采用高折射率的紫外胶，第二涂覆胶采用低折射率的紫外胶。具体的，第一涂覆胶的折射率大于第一光纤110和第二光纤120的包层的折射率，所述第二涂覆胶的折射率小于第一光纤110和第二光纤120的包层的折射率。

图3示出了通过上述熔接光纤的处理方法处理后的第一光纤110和第二光纤120的结构示意图。通过步骤S201在第一原光纤段111的表面和第二原光纤段121的表面涂覆的第一涂覆胶形成第一保护层140，通过步骤S202在相互熔接的第一裸光纤段112及第二裸光纤段122的表面涂覆的第二涂覆胶形成第二保护层150。其中，第二保护层150用于约束光纤中传输的光束，第一保护层140用于有效剥除第一光纤110的原涂覆层断口113与第二光纤120的原涂覆层断口123处的漏光，防止在第一光纤110的原涂覆层断口113处和第二光纤120的原涂覆层断口123处形成热沉积，有效地提高了第一光纤110和第二光纤120的熔接点130的功率负载能力。

进一步地，由于商用再涂覆机经过多次使用之后，模具槽内表面会出现毛化，从而使得再涂覆层表面不光滑，导致固化之后的再涂覆层透明度下降，也可能导致漏光和发热。且对经过再涂覆之后的光纤熔接点进行冷却时，与冷板之间还需要填充较厚的导热材料，导热材料与再涂覆层和冷板之间如果未能良好接触，可能会导致散热不畅，增加热致损伤风险。

因此，为了在上述实施例的基础上，进一步改善上述的再涂覆层表面不光滑，导致固化之后的再涂覆层透明度下降的问题及可能出现的散热不畅问题，本发明实施例还提供了另一种熔接光纤的处理方法，应用于熔接后的第一光纤110和第二光纤120。如图4所示，所述方法包括步骤S401至步骤S403。

步骤S401，将第一原光纤段、第二原光纤段及相互熔接的第一裸光纤段和第二裸光纤段放置在基板的凹槽内。

将熔接后的第一光纤110和第二光纤120放置在一个预先设置好的基板160的凹槽161内，具体的，将第一原光纤段111、第二原光纤段121及熔接后的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122放置在该基板160上设置的凹槽161内。当然，为了便于后续处理，可以将第一光纤110与第二光纤120的熔接点130放置在凹槽161的中间位置或靠近凹槽161中间的位置。

本实施例中，基板160可以优选为金属冷板，所述凹槽161为预先设置在该金属冷板上的刻槽。如图5所示，熔接后的第一光纤和第二光纤可以直接放置在金属冷板上的凹槽161内，有利于光纤熔接点130的散热。当然，该基板160也可以采用如图6所示的半开放管体或者是其它结构。其中，所述的半开放管体是将一根圆管沿着长度方向设置开口，从而形成可以用于放置第一原光纤段111、第二原光纤段121及熔接后的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122的凹槽161。需要说明的是，该凹槽161的深度优选大于或等于第一原光纤段111和第二原光纤段121的直径。本实施例中，上述半开放管体可以由玻璃或其它导光材料制成。

步骤S402，分别在所述第一原光纤段所在的凹槽区域及所述第二原光纤段所在的凹槽区域中注入所述第一涂覆胶以使所述第一涂覆胶包裹在所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的表面，将所注入的第一涂覆胶固化。

为了避免第一原光纤段111、第二原光纤段121及熔接后的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122在涂覆过程中发生偏移，影响涂覆效果，在执行步骤S402之前，需要先将第一原光纤段111、第二原光纤段121及熔接后的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122固定在凹槽161内。具体的，将第一原光纤段111、第二原光纤段121及熔接后的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122固定在凹槽161内的实施方式可以为：通过固定件170将第一光纤110的第一预设固定点和第二光纤120的第二预设固定点固定在基板160上，以固定放置在基板160的凹槽161内的第一原光纤段111、第二原光纤段121及熔接后的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122，保证其在处理过程中不发生偏移。例如，所述固定件170可以采用胶带或其它固定结构。其中，第一预设固定点设置在第一光纤110的第一原光纤段111及第一裸光纤段112以外的位置，第二预设固定点设置在第二光纤120的第二原光纤段121及第二裸光纤段122以外的位置，具体位置可以根据多次试验设置。

步骤S402包括注胶过程和固化过程。在注胶过程中，即分别在所述第一原光纤段111所在的凹槽区域及所述第二原光纤段121所在的凹槽区域中注入所述第一涂覆胶时，需要保证所注入的第一涂覆胶均匀分布，此外，还需要保证第一涂覆胶不覆盖到第一裸光纤段112和第二裸光纤段122。固化过程即为将所注入的第一涂覆胶固化。当第一涂覆胶为紫外胶时，上述固化过程具体包括：通过紫外光照射将第一原光纤段111所在的凹槽区域及第二原光纤段121所在的凹槽区域中注入第一涂覆胶固化。

步骤S403，在第一裸光纤段及第二裸光纤段所在的凹槽区域中注入第二涂覆胶以使第二涂覆胶包裹在第一裸光纤段和第二裸光纤段的表面，将所注入的第二涂覆胶固化。

步骤S403也包括注胶过程和固化过程。在注胶过程中，在第一裸光纤段112及第二裸光纤段122所在的凹槽区域中注入第二涂覆胶时，需要注意的是，保证所注入的第二涂覆胶均匀分布。固化过程即为将所注入的第二涂覆胶固化。当第二涂覆胶为紫外胶时，上述固化过程具体包括：通过紫外光照射将第一裸光纤段112及第二裸光纤段122所在的凹槽区域中注入第二涂覆胶固化。

下面对本发明实施例提供的熔接光纤的处理方法的原理进行进一步说明：

第一裸光纤段112、熔接点130及第二裸光纤段122外涂覆的第二涂覆胶固化后形成的第二保护层150，一方面可以用于保护相互熔接的第一裸光纤段112和第二裸光纤段122，避免其受污染及外力损伤。另一方面，由于第二涂覆胶的折射率小于第一光纤110和第二光纤120的包层的折射率，可以有效地约束光纤内的光传输。

由于第一光纤110的原涂覆层断口113以及第二光纤120的原涂覆层断口123与再涂覆的第二涂覆层均难以完美融合，容易在第一光纤110的原涂覆层断口113以及第二光纤120的原涂覆层断口123处形成涂覆层缺陷，使得第一光纤110或第二光纤120的包层中传输的光束由涂覆层缺陷处泄露到原涂覆层中，从而在第一光纤110的原涂覆层断口113以及第二光纤120的原涂覆层断口123处形成热沉积，导致光纤熔接点130的损伤风险剧增。

因此，本发明实施例在第一原光纤段111和第二原光纤段121的表面涂覆第一涂覆胶以形成第一保护层140，且第一涂覆胶的折射率大于第一光纤110和第二光纤120的包层的折射率，打破了原涂覆层与空气之间界面处的全反射条件，将泄露到原涂覆层的光进一步导入第一涂覆胶所形成的第一保护层140中。导入所述第一保护层140中的光中的一部分不满足第一保护层140与空气之间界面的全反射条件的光束直接入射到空气中，另一部分被第一保护层140吸收转换为热量，通过与该第一保护层140直接接触的金属冷板传递出去。

本实施例提供的熔接光纤的处理方法通过在第一原光纤段111的表面和第二原光纤段121的表面涂覆第一涂覆胶将第一光纤110的原涂覆层断口113与第二光纤120的原涂覆层断口123处的漏光有效剥除，防止在第一光纤110的原涂覆层断口113处和第二光纤120的原涂覆层断口123处形成热沉积，有效地提高第一光纤110和第二光纤120的熔接点130的功率负载能力。此外，直接在金属冷板的刻槽内在线完成涂覆过程，保证第一涂覆胶和第二涂覆胶固化后与金属冷板紧密接触，有效地降低了热阻，提高散热效率。并且，通过本实施例提供的熔接光纤的处理方法对熔接后的第一光纤110和第二光纤120进行处理后，无需将涂覆好的第一光纤110和第二光纤120由金属冷板的刻槽内取出再封装，有效地避免了商用再涂覆机经过多次使用所导致的刻槽表面毛化对涂覆层的不利影响。

需要说明的是，附图中的流程图显示了本发明实施例提供的熔接光纤的处理方法的步骤。流程图中的每一个方框均表示一个步骤，应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的步骤也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序进行，这依具体需要而定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔接光纤的处理方法，其特征在于，应用于熔接后的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤包括第一原光纤段和剥除原涂覆层的第一裸光纤段，所述第二光纤包括第二原光纤段和剥除原涂覆层的第二裸光纤段，所述第一裸光纤段的一端与所述第二裸光纤段的一端熔接，所述方法包括：

分别在所述第一原光纤段的表面和所述第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶；

在所述第一裸光纤段、熔接点及所述第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶，其中，所述第一涂覆胶的折射率大于所述第一光纤和所述第二光纤的包层的折射率，所述第二涂覆胶的折射率小于所述第一光纤和所述第二光纤的包层的折射率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分别在所述第一原光纤段的表面和所述第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶的步骤之前，包括：

将所述第一原光纤段、所述第二原光纤段及相互熔接的所述第一裸光纤段和所述第二裸光纤段放置在基板的凹槽内；

所述的分别在所述第一原光纤段的表面和所述第二原光纤段的表面涂覆第一涂覆胶的步骤，包括：

分别在所述第一原光纤段所在的凹槽区域及所述第二原光纤段所在的凹槽区域中注入所述第一涂覆胶以使所述第一涂覆胶包裹在所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的表面，将所注入的第一涂覆胶固化；

所述的在所述第一裸光纤段、熔接点及所述第二裸光纤段的表面涂覆第二涂覆胶的步骤，包括：

在所述第一裸光纤段、熔接点及所述第二裸光纤段所在的凹槽区域中注入第二涂覆胶以使所述第二涂覆胶包裹在所述第一裸光纤段和所述第二裸光纤段的表面，将所注入的第二涂覆胶固化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的分别在所述第一原光纤段所在的凹槽区域及所述第二原光纤段所在的凹槽区域中注入所述第一涂覆胶以使所述第一涂覆胶包裹在所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的表面的步骤之前，还包括：

将所述第一原光纤段、所述第二原光纤段及相互熔接的所述第一裸光纤段和所述第二裸光纤段固定在所述凹槽内。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板为金属冷板，所述凹槽为所述金属冷板上预先设置的刻槽。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板为半开放管体，所述半开放管体具有沿所述半开放管体的长度方向的开口。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹槽的深度大于或等于所述第一原光纤段和所述第二原光纤段的直径。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一涂覆胶及所述第二涂覆胶均为紫外胶。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光纤和所述第二光纤均为双包层光纤。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光纤和所述第二光纤均为无源光纤。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光纤为无源光纤，所述第二光纤为有源光纤。