CN109676979A - 一种塑料光纤分光器、其制备方法以及热压模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料光纤分光器、其制备方法以及热压模具；该塑料光纤分光器中，光信号输入光纤构成的集成裸露光芯中的每1根裸露光芯对应的截切面为集成裸露光芯构成的截切面的1/(N‑1)(其中，N为大于等于3的整数)，且每1根裸露光芯对应的截切面为扇形状。该塑料光纤分光器，其集成裸露光芯端中，每相邻两根裸露光芯之间的表面采用无缝隙集成，且每根裸露光芯的端面形状均为相同的扇形状构造，且集成裸露光芯端的总截切面的直径与单根裸露光芯的直径相同；这样，就可以是使光信号输出光纤将光信号近乎100％的输入光信号输入光纤，使得光输出与光输入形成无损耗对接。
Description
技术领域
本发明涉及塑料光纤的制备领域，尤其涉及一种塑料光纤分光器、其制备 方法以及热压模具。
背景技术
塑料光纤具备制造简单、价格低廉、韧性好以及易于二次加工等优点，被 广泛应用于光信号数据传输领域，如，有线电视、工业厂矿、磁场辐射较强的 等行业或场所等。
光纤分光器，又称光纤耦合器或光纤分路器，其主要是对光信号进行耦合、 分配等，是光纤应用中不可缺少的无源器件。
中国公开专利号为CN203275713U(公开日期为2013年11月6日)以及中 国公开专利CN1441270A(公开日期为2003年9月10日)，均公开了光纤分光器 或光纤耦合器及其制备方法。但是，两件专利公开的光纤分光器或光纤耦合器， 其多根光纤经集成处理为一个光输入的集成裸露光芯时，其端面中心之间为空 心结构，使得光输出光纤中的部分光信号没有被光输入的集成裸露光芯所接收， 造成光损耗。
发明内容
基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种可以避免光损耗的塑 料光纤分光器及其制备方法，以及用于制备塑料光纤分光器的专用热压模具。
本发明的技术方案如下：
一种塑料光纤分光器的制备方法，包括如下步骤：
选择N根塑料光纤，并在每1根塑料光纤的一端去掉外包层裸露出光芯； 其中，N为大于等于3的整数；优选N＝5；
根据光信号分光路线需要，选择N-1根裸露光芯的塑料光纤作为光信号输 入光纤，并将裸露光芯端置于热压模具上，进行热压成型，使得裸露光芯的截 切面为扇形状；另1根未经热压成型的塑料光纤作为光信号输出光纤；
热压成型后，在每1根裸露光芯的叠合面涂覆UV粘胶固化剂后叠合成一个 集成裸露光芯，并在集成裸露光芯的外表套设热压修正器，使集成裸露光芯的 外形构造经修正后的截切面为圆截面，且该圆截面的半径与单根裸露光芯的半 径相一致；
使用UV粘结固化剂，将集成裸露光芯与光信号输出光纤的裸露光芯进行粘 结固化，制得所述塑料光纤分光器。
所述塑料光纤分光器的制备方法中，热压成型后的每1根裸露光芯的扇形 状截切面的夹角为360°/(N-1)，扇形状截切面的半径与裸露光芯热压前的半径 相一致。
所述塑料光纤分光器的制备方法中，在集成裸露光芯与另1根未经热压成 型的塑料光纤的裸露光芯进行粘结固化之前，还需要如下处理：
分别将集成裸露光芯与光信号输出光纤的裸露光芯进行切端处理；
分别对集成裸露光芯及光信号输出光纤的裸露光芯的切端面进行抛光处 理。
所述塑料光纤分光器的制备方法中，在集成裸露光芯与光信号输出光纤的 裸露光芯进行粘结固化之后，还需要如下处理：
对集成裸露光芯与裸露光芯进行包覆处理。
所述塑料光纤分光器的制备方法中，N为5，即塑料光纤为5根，其中4根 集成1根集成裸露光芯，作为光信号输入光纤，另1根作为光信号输出光纤。
本发明还提供一种用于制备上述裸露光芯的扇形状截切面的热压模具，该 模具包括上夹具块和下夹具块，在所述下夹具块的上表面设有楔形口，在所述 上夹具块的下表面设有圆弧口，且圆弧口截切面的两端与楔形口截切面的两端 适配配合；所述楔形口截切面的两斜边线相一致，所述楔形口的夹角与圆弧口 对应弧度的角度值相一致。
所述热压模具，其中，所述楔形口的夹角为360°/(N-1)；其中，N为大于 等于3的整数；优选N＝5。
本发明还提供一种塑料光纤分光器，所述光信号输入光纤的集成裸露光芯 中，每1根裸露光芯对应的截切面为集成裸露光芯构成的截切面的1/(N-1)，且 每1根裸露光芯对应的截切面为扇形状，所述集成裸露光芯的外形构造及规格 尺寸与所述光信号输出光纤的裸露光芯的外形构造及规格尺寸相一致；其中，N 为大于等于3的整数；优选N＝5。
本发明提供的塑料光纤分光器，其集成裸露光芯端中，每相邻两根裸露光 芯之间的表面采用无缝隙集成，且每根裸露光芯的端面形状均为相同的扇形状 构造，且集成裸露光芯端的总截切面的直径与单根裸露光芯的直径相同，这样， 就可以是使单根输出光纤将光信号近乎100％的输入集成裸露光芯，使得光输出 与光输入形成无损耗对接；集成裸露光芯中，每根裸露光芯可以均等的接收光 信号，又可以使集成裸露光芯中的每根裸露光芯获得相同的光通量。
附图说明
图1为本发明提供的塑料光纤分光器的制备工艺流程图；
图2为本发明提供的塑料光纤分光器中的集成裸露光芯端结构示意图；
图3为本发明提供的塑料光纤分光器中的裸露光芯端热压成型后的结构示 意图；
图4为本发明提供的塑料光纤分光器中的集成裸露光芯端的热压修正结构 示意图；
图5为本发明提供的塑料光纤分光器中的集成裸露光芯与裸露光芯连接结 构示意图；
图6为本发明提供的制备裸露光芯的扇形状截切面的热压模具结构示意图；
图7为本发明提供的热压模具中楔形口与圆弧口配合后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种塑料光纤分光器的制备方法，包括如下步 骤：
S1、选择N根塑料光纤，并在每1根塑料光纤的一端去掉外包层裸露出光 芯；其中，N为大于等于3的整数。
本实施例中，N为5，即选用5根直径0.5～3mm的塑料光纤(如图5所示， 5根塑料光纤(10,21,22,23,24))，优选直径为1mm，并在每1根塑料光纤的一 端剥去10～30mm长的外包层，裸露出光芯，以备用。
在其他实施例中，N可以为4、6、7等整数。
塑料光纤数量不一样，集成后的光纤分光器的分管路线数量也不一样。如， 选用5根塑料光纤，其中1根塑料光纤为光信号输出光纤(如图5中的塑料光 纤10)，另4根塑料光纤的裸露光芯集成后为光信号输入光纤(如图5中的塑料 光纤20)。使用时，光信号输出光纤10输出的光信号被光信号输入光纤20所接 收，且4根集成的塑料光纤(如图5的塑料光纤(21,22,23,24))分别接收相 应的光信号。
S2、根据光信号分光路线需要，选择N-1根裸露光芯的塑料光纤作为光信 号输入光纤，并将裸露光芯端置于热压模具上，进行热压成型，使得裸露光芯 的截切面为扇形状；另1根未经热压成型的塑料光纤作为光信号输出光纤。
本实施例中，塑料光纤的数量为5根，则N-1＝4,也就是说，选用4根塑料 光纤，分别通过一热压模具，对裸露光芯进行热压成型，将裸露光芯压制成一 个截切面211为1/4圆切面的扇形状(如图3所示)，也即是该扇形状的直径为 1mm、圆弧角为90°(即360°/(N-1)＝360°/(5-1)＝90°)。还可以说是跟扇 形状结构为单根裸露光芯圆切面的1/4。其他3根塑料光纤(22,23,24)的裸露 光芯也类似如此处理，且各自对应的截切面分别是(221,231,241)，在此不再 赘述。
如图5所示，而另1根未经热压成型的塑料光纤10作为光信号输出光纤。
热压后的裸露光芯的扇形状截切面的直径为1mm(即半径为0.5mm)，与单 根裸露光芯的直径1mm相一致。
在热压成型过程中，需要对热压模具不断加热，让裸露光芯慢慢软化，同 时需要对裸露光芯进行相应滚压，使裸露光芯成型过程中热缩多余的量沿光芯 轴线方向延伸，避免裸露光芯热压成型过程中热缩多出的量向外溢出，达到消 除或降低光芯溢出部分光输出损失，以提升光纤的光接收效果。
裸露光芯热压成型过程的滚压，可以将裸露光芯置于一平面台上，并采用 一圆形柱体不断的来回滚压裸露光芯，使裸露光芯成型过程中热缩多余的量沿 光芯轴线方向延伸，以控制裸露光芯的直径变粗，变相延长裸露光芯的长度。
热压模具为金属材质，如不锈钢、黄铜、合金等，其加热方式，可以采用 热风筒对对热压模具进行来回加热烘烤，或者在热压模具上设置电阻丝，并在 电阻丝的两端通电导通，利用电加热方式对热压模具进行加热。
S3、热压成型后，在每1根裸露光芯的叠合面涂覆UV粘胶固化剂后叠合成 一个集成裸露光芯，并在集成裸露光芯的外表套设热压修正器，使集成裸露光 芯的外形构造经修正后的截切面为圆截面，且该圆截面的半径与单根裸露光芯 的半径相一致。
在4根热压过塑料光纤(21,22,23,24)的裸露光芯的叠合面涂覆UV粘胶 固化剂，然后将4根裸露光芯进行叠合，形成一集成裸露光纤201(如图2和5 所示)，4根热压过塑料光纤(21,22,23,24)则构成光信号输入光纤20，而集 成裸露光纤201则成为光信号输入光纤20的光芯。
此时，4根裸露光芯(211,221,231,241)构成的集成裸露光纤201的截切 面还不是很规则的圆切面，需要对集成裸露光纤201进行热压修正，使集成裸 露光纤201的截切面为规则的圆切面、且该圆切面的直径为1mm。具体操作如下：
如图4所示，在集成裸露光纤201外边套设一厚度约为0.5～1mm、直径为1.2mm～1.5mm的热缩管25，即热压修正器；随后置于平面工作台上，然后采用 热风筒对热风管进行加热，同时使用一个平整光滑的金属块、或其他硬质块件 不断来回滚压热缩管，通过热缩管的热缩应力以及滚压力，使集成裸露光纤201 的外形构造形成一规则的圆切面、且圆切面的直径为1mm，同时，控制4根裸露 光芯(211,221,231,241)，尽可能使每1根裸露光芯的扇形状截切面为圆切面 的1/4。这样，就可以使光信号输出光纤10输出的光信号被集成裸露光纤201 中的4根裸露光芯(211,221,231,241)均匀分配后所接收。
采用上述规格的热缩管25作为热压修整器，可以使集成裸露光纤201中4 根裸露光芯(211,221,231,241)受热均匀，且0.5～1mm厚度的热缩管25可以 避免加热时因温度高而损坏光芯现象；热缩管25直径1.2mm～1.5mm略大于集成 裸露光纤201的直径(1mm)，可以确保热缩管25顺畅的套设在集成裸露光纤201 上并同时确保热缩管具有一定的受热内缩的实现性，以进一步修正集成裸露光 纤201的外构型形状，使其具有规则的圆切面，同时，确保集成裸露光纤201 中4根裸露光芯(211,221,231,241)的每1根裸露光芯的扇形状截切面为圆切 面的1/4。
在粘结4根裸露光芯(211,221,231,241)时，也可以使用其他透明状的粘 结剂，如，环氧树脂系胶结剂。
S4、使用UV粘结固化剂，将集成裸露光芯201与另1根未经热压成型的塑 料光纤10作为光信号输出光纤，将集成裸露光芯201与光信号输出光纤10的 裸露光芯111进行粘结固化，制得所述塑料光纤分光器。
如图5所示，为了获得更好的光信号传输效率，在进行粘结固化之前，还 需要对集成裸露光芯201以及另1根未经热压成型的塑料光纤10的裸露光芯111 如下处理：
S41、利用切面截切刀，分别切除集成裸露光芯201及裸露光芯111的端部， 并分别保持集成裸露光芯201及裸露光芯111的端部切面为规则的圆切面，且 两者的圆切面的直径相同；
S42、利用抛光机，分别对切端处理后的集成裸露光芯201及裸露光芯111 的切端面进行抛光处理，然后用吹风机吹去连接在光芯上的粉尘，尽可能的保 持端面的光洁度，以减少光信号漫反射损耗，提升光信号的传输效率。
另外，为了进一步提升光传输效率，避免光芯的侧壁折射损耗，在集成裸 露光芯201与塑料光纤111的裸露光芯进行粘结固化之后，还需要如下处理：
采用不透光的包覆材质，对集成裸露光芯201与裸露光芯111进行包覆处 理。
所述塑料光纤分光器的制备方法中，N为5，即塑料光纤为5根，其中4根 集成1根集成裸露光芯，作为光信号输入光纤，另1根作为光信号输出光纤。
如图6所示，本发明还提供一种用于制备上述裸露光芯(211,221,231,241) 的扇形状截切面的热压模具30，该模具包括上夹具块31和下夹具块32，且上 夹具块31和下夹具块32的接触面为平整的光滑面，两个接触面之间可以实现 无缝贴合接触。使用时，可以消除或减少光芯的溢出。
在下夹具块32的上表面设有楔形口321，在上夹具块31的下表面设有圆弧 口311，且圆弧口311截切面的两端(A’,B’)与楔形口321截切面的两端(A， B)适配配合。
在其他实施例中，楔形口321截切面的两斜边线(OA,OB)的长度也可以不 一致，楔形口的夹角AOB与圆弧口311对应弧度A’CB’的角度值也可以不一 致。
上述热压模具30中的楔形口的夹角为360°/(N-1)；其中，N为大于等于3 的整数。
本实施例中，N＝5，且楔形口321截切面的两斜边线(OA,OB)的长度相一 致，均为0.5mm；楔形口的夹角AOB与圆弧口311对应弧度A’CB’的角度值 相一致；则热压模具30的上夹具块31和下夹具块32的接触面无缝贴合后，形 成如图7所示的截切面结构示意图；此时，A与A’、B与B’重合，且楔形口 的夹角为90°；相应地，楔形口321截切面的两斜边线(OA,OB)的长度均为0.5mm，即两斜边线(OA,OB)的长度均与裸露光芯(111，211,221,231或241) 的半径(0.5mm)相一致；这样，热压成型后的4根裸露光芯(211,221,231,241) 的扇形状截切面则分别为圆切面的1/4。
在热压成型过程中，需要对热压模具30不断加热，让4根裸露光芯 (211,221,231,241)慢慢软化，同时需要对4根裸露光芯(211,221,231,241) 分别进行相应滚压，使4根裸露光芯(211,221,231,241)成型过程中热缩多余 的量沿光芯轴线方向延伸，避免4根裸露光芯(211,221,231,241)热压成型过 程中热缩多出的量向外溢出，达到消除或降低光芯溢出部分光输出损失，以提 升光纤的光接收效果。
4根裸露光芯(211,221,231,241)热压成型过程的滚压，可以将4根裸露 光芯(211,221,231,241)分别置于一平面台上，并采用一圆形柱体或表面平整 的柱块不断的来回滚压4根裸露光芯(211,221,231,241)，使4根裸露光芯 (211,221,231,241)成型过程中热缩多余的量沿光芯轴线方向延伸，以控制裸 露光芯的直径变粗及消除溢出量，变相延长裸露光芯的长度。
热压模具30为金属材质，如不锈钢、黄铜、合金等，其加热方式，可以采 用热风筒对对热压模具进行来回加热烘烤，或者在热压模具上设置电阻丝，并 在电阻丝的两端通电导通，利用电加热方式对热压模具进行加热。
采用上述制备方法制得的塑料光纤分光器，如图5所示，其光信号输入光 纤20的集成裸露光芯201中，每1根裸露光芯(211,221,231或241)对应的 截切面为集成裸露光芯201构成的截切面的1/(N-1)(其中，N为大于等于3的 整数)，且每1根裸露光芯(211,221,231或241)对应的截切面为扇形状，集 成裸露光芯201的外形构造及规格尺寸与光信号输出光纤10的裸露光芯111的 外形构造及规格尺寸相一致。
本实施例中，N为5，则塑料光纤分光器为1X4型分光器，即1根光信号 输出光纤10，对应裸露光芯111；4根光信号输入光纤(21,22,23,24)，各自 对应裸露光芯(211,221,231,241)。且集成裸露光芯201的截切面为圆切面， 与光信号输出光纤10的裸露光芯111的圆切面相一致。
该塑料光纤分光器中，4根光信号输入光纤(21,22,23,24)各自对应的裸 露光芯(211,221,231,241)的扇形状截切面为集成裸露光芯201的圆切面的1/4。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此 而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利 要求为准。
Claims (10)
1.一种塑料光纤分光器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
选择N根塑料光纤，并在每1根塑料光纤的一端去掉外包层裸露出光芯；其中，N为大于等于3的整数；
根据光信号分光路线需要，选择N-1根裸露光芯的塑料光纤作为光信号输入光纤，并将裸露光芯端置于热压模具上，进行热压成型，使得裸露光芯的截切面为扇形状；另1根未经热压成型的塑料光纤则作为光信号输出光纤；
热压成型后，在每1根裸露光芯的叠合面涂覆UV粘胶固化剂后叠合成一个集成裸露光芯，并在集成裸露光芯的外表套设热压修正器，使集成裸露光芯的外形构造经修正后的截切面为圆截面，且该圆截面的半径与单根裸露光芯的半径相一致；
使用UV粘结固化剂，将集成裸露光芯与光信号输出光纤的裸露光芯进行粘结固化，制得所述塑料光纤分光器。
2.根据权利要求1所述的塑料光纤分光器的制备方法，其特征在于，热压成型后的每1根裸露光芯的扇形状截切面的夹角为360°/(N-1)，扇形状截切面的半径与裸露光芯热压前的半径相一致。
3.根据权利要求1所述的塑料光纤分光器的制备方法，其特征在于，在集成裸露光芯与光信号输出光纤的裸露光芯进行粘结固化之前，还需要如下处理：
分别将集成裸露光芯与光信号输出光纤的裸露光芯进行切端处理；
分别对集成裸露光芯及光信号输出光纤的裸露光芯的切端面进行抛光处理。
4.据权利要求1所述的塑料光纤分光器的制备方法，其特征在于，在集成裸露光芯与光信号输出光纤的裸露光芯进行粘结固化之后，还需要如下处理：
对集成裸露光芯与裸露光芯进行包覆处理。
5.根据权利要求1至4任一所述的塑料光纤分光器的制备方法，其特征在于，N为5。
6.一种用于制备权利要求1中所述裸露光芯的扇形状截切面的热压模具，其特征在于，该模具包括上夹具块和下夹具块，在所述下夹具块的上表面设有楔形口，在所述上夹具块的下表面设有圆弧口，且圆弧口截切面的两端与楔形口截切面的两端适配配合；所述楔形口截切面的两斜边线相一致，所述楔形口的夹角与圆弧口对应弧度的角度值相一致。
7.根据权利要求6所述的热压模具，其特征在于，所述楔形口的夹角为360°/(N-1)；其中，N为大于等于3的整数。
8.根据权利要求7所述的热压模具，其特征在于，N为5。
9.一种由权利要求1制备方法制得的塑料光纤分光器，其特征在于，所述光信号输入光纤的集成裸露光芯中，每1根裸露光芯对应的截切面为集成裸露光芯构成的截切面的1/(N-1)，且每1根裸露光芯对应的截切面为扇形状，所述集成裸露光芯的外形构造及规格尺寸与所述光信号输出光纤的裸露光芯的外形构造及规格尺寸相一致；其中，N为大于等于3的整数。
10.根据权利要求9所述的塑料光纤分光器，其特征在于，N为5。
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