CN107285647A - 一种光纤表面加工装置 - Google Patents

Abstract

一种光纤表面加工装置，包括工作台(10)，其特征在于，在工作台(10)上设有显微成像装置(1)、离子刻蚀装置(3)、石墨熔融装置(5、第一光纤固定夹(71)具和第二光纤固定夹具(72)，其中，在工作台(10)上纵向设有离子刻蚀装置的轨道(4)和石墨熔融装置的轨道(6)，离子刻蚀装置的轨道(4)和石墨熔融装置的轨道(6)是平行的；在离子刻蚀装置的轨道(4)的两端分别安装第一光纤固定夹(71)具和第二光纤固定夹具(72)；本发明有益效果：通过离子刻蚀技术对光纤进行整体形状的加工及对光纤表面进行定点定型定量的刻蚀加工，使光纤整体形状改变同时光纤外表面布满微型导光槽，加工出的包层功率滤器可以避免因加工应力、机械损伤，加工污染带来的隐患。

Description

一种光纤表面加工装置

技术领域

本发明是一种光纤表面加工装置，涉及光纤激光器件制造技术领域，特别是涉及一种用于制造包层功率滤除器的光纤表面加工装置。

背景技术

包层功率滤除装置是光纤激光器中的重要组成部分，通过在光纤激光器输出端和光纤激光放大系统输入端之前将光纤包层中的泵浦光和激光滤除，提高光纤激光器的运转安全性，包层功率滤除装置是保证激光器安全稳定运行和激光输出质量的重要器件。

现有的技术和方法是通过涂敷光学胶，或者腐蚀光纤表面，使包层中的泵浦光或者激光因为折射率变化或者全反射条件的破坏而泄露，但是由于光学胶对于泵浦光和激光的吸收，以及光学胶本身热传导系数低，造成了光学胶层中的光热能聚集，易造成光学胶的老化和不稳定；腐蚀光纤表面无法精确控制处理过程，同时会对光纤自身强度造成影响，影响器件安全性及系统稳定性，同时对于包层功率滤除器的制造还没有专用设备，因此引入离子束刻蚀技术，利用经过加速、集束后的离子束，通过微观的机械撞击能量来加工光纤，加工后的光纤整体呈锥体，外表面布满符合使用要求的微型的导光槽，可以根据实际情况，做到定点定量定型加工，此装置加工加工精度高，污染少，加工应力、热变形等极小，最大程度保留材料自身的均匀性、完整性。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤表面加工装置，用于制造包层功率滤除器，以克服现有制备技术的不足。

一种光纤表面加工装置，包括工作台10，其特征在于，在工作台10上设有显微成像装置1、离子刻蚀装置3、石墨熔融装置5、第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72，其中，在工作台10上纵向设有离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融装置的轨道6，离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融装置的轨道6是平行的；在离子刻蚀装置的轨道4的两端分别安装第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72，在离子刻蚀装置的轨道4上有离子刻蚀移动装置41，离子刻蚀移动装置41上固定安装有离子刻蚀装置3；在石墨熔融装置的轨道6上有石墨熔融移动装置61，在石墨熔融移动装置61上固定安装有石墨熔融装置5；在工作台10上、在离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融装置的轨道6的一侧固定安装有显微成像运动装置2，显微成像运动装置2呈倒“L”形，包括柱形部分和横梁部分，在显微成像运动装置2的柱形部分内侧和横梁部分下表上面有轨道21，显微成像装置1在显微成像运动装置2的柱形部分内侧和横梁部分下表的轨道21上移动；第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72用于固定待加工的双包层光纤8。

其中第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72能使光纤在垂直方向上的位置进行微调，第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72能使双包层光纤8转动。

其中石墨熔融装置的轨道6在离子刻蚀装置的轨道4两条轨道内侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过离子刻蚀技术对光纤进行整体形状的加工及对光纤表面进行定点定型定量的刻蚀加工，使光纤整体形状改变同时光纤外表面布满特定形状的微型导光槽，加工出的包层功率滤除部分可以避免因加工应力、机械损伤，加工污染带来的隐患，同时保留了材料整体的均匀性和完整性，利用材料自身的物化性质，提高包层功率滤除器在高功率、高温情况下的稳定性和安全性。

附图说明

图1、为本发明左等轴示意图；

图2、为本发明右等轴示意图；

图3、为本发明俯视图；

图4、为本发明正视图。

附图中的标记为：显微成像装置1，显微成像装置运动装置2，显微成像装置轨道21，离子刻蚀装置3，离子刻蚀移动装置41，离子刻蚀装置轨道4，石墨熔融装置5，石墨熔融移动装置61，石墨熔融装置轨道6，第一光纤固定夹具71，第二光纤固定夹具72，双包层光纤8，去除外包层和涂敷层的光纤9，工作台10。

具体实施方式

一种光纤表面加工装置，包括工作台10，其特征在于，在工作台10上设有显微成像装置1、离子刻蚀装置3、石墨熔融装置5、第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72，其中，在工作台10上纵向设有离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融装置的轨道6，离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融装置的轨道6是平行的；在离子刻蚀装置的轨道4的两端分别安装第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72，在离子刻蚀装置的轨道4上有离子刻蚀移动装置41，离子刻蚀移动装置41上固定安装有离子刻蚀装置3；在石墨熔融装置的轨道6上有石墨熔融移动装置61，在石墨熔融移动装置61上固定安装有石墨熔融装置5；在工作台10上、在离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融装置的轨道6的一侧固定安装有显微成像运动装置2，显微成像运动装置2呈倒“L”形，包括柱形部分和横梁部分，在显微成像运动装置2的柱形部分内侧和横梁部分下表上面有轨道21，显微成像装置1在显微成像运动装置2的柱形部分内侧和横梁部分下表的轨道21上移动；第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72用于固定待加工的双包层光纤8。

其中第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72能使光纤在垂直方向上的位置进行微调，第一光纤固定夹71具和第二光纤固定夹具72能使双包层光纤8转动。

其中石墨熔融装置的轨道6在离子刻蚀装置的轨道4两条轨道内侧。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为，如图所示，本发明可以通过离子束刻蚀方法和石墨熔融方法相结合，对光纤进行整体形状加工及在光纤外表面加工出微型导光槽，从而破坏光在光纤中的全反射角度条件，从而泄露，达到滤除效果。

①选定需要滤除包层功率的位置，双包层光纤8的外包层和涂覆层剥除一段裸露出内包层，形成去除外包层和涂覆层的光纤9；

④将去除外包层和涂覆层的光纤9放于第一光纤夹具71和第一光纤夹具72中。

⑤在确定加工方案后，通过离子束刻蚀装置3对去除外包层和涂覆层的光纤9进行整体形状加工，加工后，去除外包层和涂覆层的光纤9呈现锥体。

⑤通过石墨熔融装置5对加工成锥体的去除外包层和涂覆层的光纤9进行低温步进式加热，达到清洁及提高光纤外表面的作用。

⑤通过离子刻蚀装置3加工成锥体的去除外包层和涂覆层的光纤9进行外表面加工，根据实际情况，确定加工形状、深度、数量、分布等情况。

⑤将加工后的去除外包层和涂覆层的光纤9置于带有水道的金属外壳中，封装。

⑤当包层功率滤除器工作时，包层光因为全反射条件的破坏而从光纤表面泄露，包层光透射至金属外壳而转化为热量，被其中的冷却水带走，当高功率工作时，光纤表面会有较高的温升，通过材料自身物化性质，可以耐受800℃的高温，因而可以稳定安全工作。

一种光纤表面加工系统，其特征在于：包括显微成像装置1用于观察光纤外表面各部分显微状态，显微成像运动装置2和显微成像动装置轨道21用于显微摄像系统在水平方向和竖直方向的移动控制，离子刻蚀装置3用于对光纤进行离子刻蚀加工，离子刻蚀移动装置41和离子刻蚀移动装置轨道(4)用于离子刻蚀系统水平方向移动控制，石墨熔融装置5用于对光纤及其他组分进行熔融加工，石墨熔融移动装置61用于石墨熔融系统在水平和竖直方向的移动控制，光纤固定夹具71和72用于固定光纤并根据实际需要进行光纤在竖直方向上的转动。

其特征在于：集成了离子刻蚀装置3和石墨熔融装置5。

离子刻蚀移动装置41统及轨道4仅用于离子刻蚀装置在水平方向的移动控制，最小移动单位0.01mm。

石墨熔融移动装置61及轨道6用于石墨熔融装置5水平方向和竖直方向移动控制，水平方向和竖直方向移动控制精度0.05mm。

光纤固定夹具71和72用于固定光纤，保证光纤在加工过程中的稳定性，同时光纤固定家具71和72可以在竖直方向转动。

离子刻蚀移动装置41统及轨道4和石墨熔融移动装置61及轨道6为相对独立系统，可以单独进行运动，也可以根据实际需要，两者保持同步运动。

通过集成离子束刻蚀技术和石墨熔融加热方法，在真空条件下对光纤进行加工，根据实验设计及使用情况，对光纤进行整体形状加工及外表面定点定型定量加工，使光纤外表面布满满足使用要求的微型导光槽，使传输的泵浦光和激光因全反射角度条件的破坏而发散出去，同时此装置减少了污染和加工应力、热变形，最大程度保留材料自身的均匀性、完整性，提高了制造包层功率滤除装置的效率及其滤除效果。

本发明所涉及的技术解决原理：

通过离子刻蚀系统所产生的离子束的微观机械碰撞和石墨熔融系统中电极所产生的热量对光纤进行整体形状加工及外表面加工，结合离子刻蚀移动装置及轨道和石墨熔融移动装置及轨道对各自系统的移动控制，实现对光纤的单一系统加工或集成加工，同时显微成像系统可以对直接观察光纤，对加工效果进行评价及改进，这种方法提高了加工精度，降低了加工过程中的污染尤其是加工过程中的二次污染，有效提高光纤表面加工效率及洁净度，提高了加工后光纤的材料均匀性和完整性。

所述光纤表面加工系统集成了离子刻蚀装置3和石墨熔融装置5。

所述的离子刻蚀移动装置41统及轨道4仅用于离子刻蚀系统在水平方向的移动控制，最小移动单位0.01mm。

所述的石墨熔融移动装置61及轨道6用于石墨熔融装置5水平方向和竖直方向移动控制，水平方向和竖直方向移动控制精度0.05mm。

所述的光纤固定夹具71和72用于固定光纤，保证光纤在加工过程中的稳定性，同时光纤固定家具71和72可以在竖直方向转动。

所述的离子刻蚀移动装置41及离子刻蚀装置的轨道4和石墨熔融移动装置61及轨道6为相对独立系统，可以单独进行运动，也可以根据实际需要，两者保持同步运动。

发明公开了一种光纤表面加工系统，用于制造包层功率滤除器，属于光纤激光器件制造技术领域，包括显微成像系统1，显微成像系统运动装置及轨道2，离子刻蚀系统3，离子刻蚀移动装置41及轨道4，石墨熔融系统5，石墨熔融移动装置61及轨道6，光纤固定夹具71和72。与传统设备相比，本发明能够提供一种集成离子刻蚀或石墨熔融加工方法，实现对光纤及其他相近材料精细加工，通过离子刻蚀装置3所产生的离子束的微观机械碰撞和石墨熔融装置5中电极所产生的热量对光纤外表面进行加工，结合离子刻蚀移动装置41及轨道4和石墨熔融移动装置61及轨道6对各自系统的移动控制，可以达到对光纤的单一系统加工或集成加工，这种方法提高了加工精度，降低了加工过程中的污染尤其是加工过程中的二次污染，有效提高光纤表面加工效率及洁净度，提高了加工后光纤的材料均匀性和完整性。

一种光纤表面加工系统，其特征在于：包括包括显微成像系统(1)用于观察光纤外表面各部分显微状态，显微成像运动装置1及轨道21用于显微摄像装置在水平方向和竖直方向的移动控制，离子刻蚀装置3用于对光纤进行离子刻蚀加工，离子刻蚀移动装置41及轨道4用于离子刻蚀装置水平方向移动控制，石墨熔融装置5用于对光纤及其他组分进行熔融加工，石墨熔融移动装置61及轨道62用于石墨熔融系统在水平和竖直方向的移动控制，光纤固定夹具71和72用于固定光纤并根据实际需要进行光纤在竖直方向上的转动。

Claims (3)

1.一种光纤表面加工装置，包括工作台(10)，其特征在于，在工作台(10)上设有显微成像装置(1)、离子刻蚀装置(3)、石墨熔融装置(5、第一光纤固定夹(71)具和第二光纤固定夹具(72)，其中，在工作台(10)上纵向设有离子刻蚀装置的轨道(4)和石墨熔融装置的轨道(6)，离子刻蚀装置的轨道(4)和石墨熔融装置的轨道(6)是平行的；在离子刻蚀装置的轨道(4)的两端分别安装第一光纤固定夹(71)具和第二光纤固定夹具(72)，在离子刻蚀装置的轨道(4)上有离子刻蚀移动装置(41)，离子刻蚀移动装置(41)上固定安装有离子刻蚀装置3)；在石墨熔融装置的轨道(6上有石墨熔融移动装置(61)，在石墨熔融移动装置(61)上固定安装有石墨熔融装置(5)；在工作台(10)上、在离子刻蚀装置的轨道(4)和石墨熔融装置的轨道(6)的一侧固定安装有显微成像运动装置(2)，显微成像运动装置(2)呈倒“L”形，包括柱形部分和横梁部分，在显微成像运动装置(2)的柱形部分内侧和横梁部分下表上面有轨道(21)，显微成像装置(1)在显微成像运动装置(2)的柱形部分内侧和横梁部分下表的轨道(21)上移动；第一光纤固定夹(71)具和第二光纤固定夹具(72用于固定待加工的双包层光纤(8。

2.根据权利要求1所述的一种光纤表面加工装置，其特征在于，第一光纤固定夹(71具和第二光纤固定夹具(72能使光纤在垂直方向上的位置进行微调，第一光纤固定夹(71)具和第二光纤固定夹具(72)能使双包层光纤(8转动。

3.根据权利要求1所述的一种光纤表面加工装置，其特征在于，石墨熔融装置的轨道(6)在离子刻蚀装置的轨道(4)两条轨道内侧。