CN110031936A - 一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法，光纤准直器包括裸光纤、毛细管、准直透镜和外封玻璃管，所述裸光纤的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管内；所述外封玻璃管套接在所述毛细管与所述准直透镜外侧，并对所述毛细管与所述准直透镜进行同轴固定；其中，所述裸光纤与所述毛细管之间、所述毛细管与所述外封玻璃管之间以及所述准直透镜与所述外封玻璃管之间，均采用激光熔融连接固定。本发明通过合理设置激光能量与激光位置，熔融连接固定准直器的各元器件，工艺流程简单、成本低，生产制作周期短，不存在插针气泡、空胶等质量问题，能耐受较高光功率密度，长期工作可靠性好。

Description

一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法

【技术领域】

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法。

【背景技术】

光纤准直器作为最基础的元器件之一，广泛应于光开关、光隔离器、光滤波器及光环形器等光无源器件中，其性能优劣对整个无源器件及光传输链路具有决定性的影响。目前，光纤准直器多采用胶合粘接的方式制作，利用胶水将裸光纤、毛细管、准直透镜、玻璃管壳等各结构进行粘合。胶合粘接的方式具有易调节、指标一致性好等优点，但工艺复杂，易出现插针气泡、空胶等质量问题，而且由于胶水的不稳定性，准直器的长期可靠性较差；在制作过程中，胶合式准直器需几次胶粘并温循固化，耗费时间很长。此外，因胶水无法耐受较高功率密度，胶合式准直器在光纤激光器、掺铒光纤放大器、拉曼光纤放大器等高功率场景应用时易出现胶水软化流动，引起整个器件烧毁报废，从而大大限制了无源器件可耐受的光功率。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是：

目前的光纤准直器多采用胶合粘接，工艺复杂，易出现插针气泡、空胶等质量问题，准直器的长期可靠性较差，制作时需几次胶粘并温循固化，耗费时间很长。此外，因胶水无法耐受较高光功率，在高功率场景应用时易出现胶水软化流动，引起整个器件烧毁报废。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种激光熔融式光纤准直器，包括裸光纤1、毛细管2、准直透镜3和外封玻璃管4，所述裸光纤1的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管2内；所述外封玻璃管4套接在所述毛细管2与所述准直透镜3外侧，并对所述毛细管2与所述准直透镜3进行同轴固定；

其中，所述裸光纤1与所述毛细管2之间、所述毛细管2与所述外封玻璃管4之间以及所述准直透镜3与所述外封玻璃管4之间，均采用激光熔融连接固定。

优选的，所述毛细管2是一种内径从锥孔到直孔的玻璃管，用于使穿入的裸光纤1平直和固定；其中，所述裸光纤1的第一端剥离与所述直孔长度相对应的涂覆层后，经由锥孔穿入所述毛细管2的直孔中，形成插针结构。

优选的，所述毛细管2的锥孔处以及靠近锥孔的尾端处点有保护尾胶5，所述保护尾胶5用于保护所述裸光纤1。

第二方面，本发明还提供了一种激光熔融式光纤准直器的制作工具，用于制作上述第一方面所述的激光熔融式光纤准直器，包括激光熔接机，所述激光熔接机包括激光器6、反射镜组、夹持模块和镜头组；

所述反射镜组可移动和/或偏转，以改变激光束的焦点位置；所述夹持模块用于固定需要熔接的器件，且所述夹持模块可移动，以便推进需要熔接的器件至指定位置；所述镜头组用于对器件的熔接情况实时成像，以便根据需要调整激光能量和/或焦点位置；

其中，所述激光器6产生的激光束经所述反射镜组反射至所述夹持模块，通过移动和/或偏转所述反射镜组，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，进而实现熔接固定。

优选的，所述反射镜组包括第一全反射镜7、分束镜8、第二全反射镜9和第三全反射镜10；所述第二全反射镜9和第三全反射镜10可移动和/或偏转，用于改变激光束的焦点位置；

其中，所述激光器6产生的激光束经所述第一全反射镜7反射至所述分束镜8后，分成两束光功率相等、传播方向不同的激光束，并分别到达所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10，通过调节所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10的位置和/或角度，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，实现熔接固定。

优选的，所述夹持模块包括第一推进V型槽11和第二推进V型槽12，用于放置需要熔接的器件；每个V型槽的上方设有一个V槽压块，以便将放置的器件进行夹持固定；

其中，所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12可移动，以便根据放置的器件调整两个V型槽间的间距，并推进器件至指定位置。

第三方面，本发明还提供了一种激光熔融式光纤准直器的制作方法，用于制作上述第一方面所述的激光熔融式光纤准直器，包括：

将裸光纤1的第一端剥离涂覆层后穿入毛细管2中，并利用激光熔接机将毛细管2和裸光纤1进行熔接固定；

对于熔融固定后的毛细管2，在毛细管2尾部的锥孔内点上保护尾胶5，温循固化后制成插针；

将插针和准直透镜3同轴套入外封玻璃管4内，并调整插针与准直透镜3的间距以达到预设指标要求；

利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管4，以及准直透镜3与外封玻璃管4进行同轴熔接固定。

优选的，所述利用激光熔接机将毛细管2和裸光纤1进行熔接固定，具体包括：

开启激光器6，将毛细管2放置在第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并进行夹持固定；

调节第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和/或角度，使两激光束分别照射在毛细管2上，形成包围式激光束；

利用镜头组实时观察熔接情况，并根据需要调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，在毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点，以实现熔接固定。

优选的，所述在毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点之后，所述方法还包括：

记录毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点，且毛细管2和裸光纤1的外观损伤程度满足使用要求时，激光熔接机对应设置的相关熔融参数，以便下次进行毛细管2和裸光纤1的熔接固定时使用。

优选的，所述利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管4，以及准直透镜3与外封玻璃管4进行同轴熔接固定，具体包括：

将内部套有插针和准直透镜3的外封玻璃管4放置在第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并进行夹持固定；

在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在插针外壁形成包围式熔融连接点，以实现插针与外封玻璃管4内壁的同轴熔接固定；

通过调整第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，将准直透镜3推进至激光束焦点位置下；

在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在准直透镜3外壁形成包围式熔融连接点，以实现准直透镜3与外封玻璃管4内壁的同轴熔接固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法，通过合理设置激光熔接机中的激光能量与激光位置，采用激光熔融的方式连接固定准直器的各元器件，工艺流程简单、成本低，且熔融式准直器无需长时间等待胶水温循固化，熔融瞬间即可固化，生产制作周期短。此外，熔融式准直器不存在插针气泡、空胶等质量问题，能耐受较高光功率密度，长期工作可靠性好。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种激光熔融式插针的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种激光熔融式插针的剖面示意图(沿图1中A1-A2线)；

图3为本发明实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的剖面示意图(沿图3中B1-B2线)；

图5为本发明实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的剖面示意图(沿图3中C1-C2线)；

图6为本发明实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的制作工具及光路示意图；

图7为本发明实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的制作方法流程图；

图8为本发明实施例提供的一种毛细管和光纤熔接固定的方法流程图；

图9为本发明实施例提供的一种插针、准直透镜和外封玻璃管熔接固定的方法流程图；

其中，附图标记如下：裸光纤1、毛细管2、准直透镜3、外封玻璃管4、保护尾胶5、激光器6、第一全反射镜7、分束镜8、第二全反射镜9、第三全反射镜10、第一推进V型槽11、第二推进V型槽12、第一成像镜头13和第二成像镜头14。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：

本发明实施例提供了一种激光熔融式光纤准直器，如图1和图3所示，包括裸光纤1、毛细管2、准直透镜3和外封玻璃管4，所述裸光纤1的第一端(即图中右端)剥离涂覆层后穿入所述毛细管2内，形成插针结构；所述外封玻璃管4套接在所述毛细管2与所述准直透镜3外侧，并对所述毛细管2与所述准直透镜3进行同轴固定；

其中，所述裸光纤1与所述毛细管2之间、所述毛细管2与所述外封玻璃管4内壁之间，以及所述准直透镜3与所述外封玻璃管4内壁之间，均采用激光熔融连接固定。进行熔接固定时，可采用夹具将各器件放入激光熔接机中，通过调节激光束的能量大小、焦点位置和/或照射时间，使激光聚焦在两器件的结合处形成良好的包围式熔融连接点，进而实现熔接固定；制作时使用的激光熔接机的具体结构可参考实施例2，具体熔接方法可参考实施例3，在此不再赘述。

本发明实施例提供的上述光纤准直器中，采用激光熔融的方式连接固定准直器的各元器件，相比于传统的胶合粘接方式，工艺流程简单、成本低，且熔融式准直器无需长时间等待胶水温循固化，熔融瞬间即可固化，生产制作周期短，也不存在插针气泡、空胶等质量问题，能耐受较高光功率密度，长期工作可靠性好。

参考图1，所述裸光纤1是常规带涂覆层的光纤，所述毛细管2是一种外径固定、内径从锥孔到直孔的玻璃管，所述裸光纤1的右端剥离与所述毛细管2直孔长度相对应的涂覆层后，经由锥孔穿入所述毛细管2的直孔中，并与所述毛细管2熔接固定，形成插针结构。其中，所述裸光纤1用于外接光信号的输入与输出，所述毛细管2用于使穿入的剥除涂覆层的裸光纤1平直和固定，所述毛细管2具体可以是单芯、双芯或者多芯结构，在此不做限定。

其中，图1中的A表示所述毛细管2与所述裸光纤1结合处的包围式熔融连接点，本实施例中又称为毛细管熔融连接点，是所述毛细管2内壁和光纤包层受激光包围照射熔融后冷却产生，用于连接所述毛细管2和所述裸光纤1并形成气密，如图2所示。

参考图3，所述准直透镜3为C透镜或者G透镜，用于对输入输出光路上的传输光束进行整形准直。其中，所述准直透镜3与所述毛细管2同轴设置，且通过调节耦合后，所述毛细管2的后端面位于所述准直透镜3的前焦平面，进而可使传输光束准直。所述外封玻璃管4是一种外径和内径都固定的普通直筒玻璃管壳，可用于对已调节耦合的插针和所述准直透镜3进行同轴固定。

其中，图3中的B表示插针与所述外封玻璃管4结合处的包围式熔融连接点，本实施例中又称为插针熔融连接点，是所述毛细管2外壁和所述外封玻璃管4内壁受激光包围照射熔融后冷却产生，用于连接所述外封玻璃管4和插针并形成气密，如图4所示。类似地，C表示所述准直透镜3与所述外封玻璃管4结合处的包围式熔融连接点，本实施例中又称为透镜熔融连接点，是所述准直透镜3外壁和所述外封玻璃管4内壁受激光包围照射熔融后冷却产生，用于连接所述外封玻璃管4和所述准直透镜3并形成气密，如图5所示。

与传统的胶合粘接相比，本发明实施例通过利用激光熔接机在器件的结合处形成包围式熔融连接点，可达到气密整个器件的目的。其中，所述毛细管2、所述准直透镜3和所述外封玻璃管4的材质可以进行选择，以搭配不同熔点的材料实现较小损伤的熔融连接。

进一步参考图1，为了保护所述裸光纤1，可在所述裸光纤1的右端剥除涂覆层穿入所述毛细管2并熔接固定后，在所述毛细管2的锥孔处以及靠近锥孔的尾端处(即图中左端)点有保护尾胶5，进而保护剥除涂覆层的裸光纤1，防止外界应力造成光纤折断。其中，所述保护尾胶5具体可以是环氧类胶水。除了点在毛细管2锥孔及尾端的尾纤保护胶水外，整个准直器其余部分无胶，可耐受较高光功率密度。

综上所述，本发明实施例提供的激光熔融式光纤准直器中，各元器件之间均采用激光熔融的方式连接固定，相比于传统的胶合粘接方式，工艺流程简单、成本低，且熔融式准直器无需长时间等待胶水温循固化，熔融瞬间即可固化，生产制作周期短。此外，除了点在毛细管锥孔及尾端的尾纤保护胶水外，整个准直器其余部分无胶，因此不存在插针气泡、空胶等质量问题，能耐受较高光功率密度，长期工作可靠性好。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本发明实施例还提供了一种激光熔融式光纤准直器的制作工具，用于制作实施例1中所述的激光熔融式光纤准直器，主要包括激光熔接机，以实现各器件间的熔融连接。

如图6所示，所述激光熔接机包括激光器6、反射镜组、夹持模块和镜头组。其中，所述激光器6为气体激光器，如CO₂激光器，用于产生激光，以提供光能量使器件材料熔融；所述反射镜组包括至少一个全反射镜，用于改变光传播方向，所述反射镜组可移动和/或偏转，以改变激光束的焦点位置；所述夹持模块用于放置并固定需要熔接的器件，且所述夹持模块可移动，以便推进需要熔接的器件至指定位置；所述镜头组包括至少一个成像镜头，用于对器件的熔接情况实时成像，以便根据需要调整激光能量和/或焦点位置。其中，对应所述激光熔接机可设有相应的控制系统，则激光能量、激光束焦点位置、夹持模块的移动、反射镜组的移动和偏转等均可通过所述控制系统来控制实现。

对于夹持模块，当需要熔接固定所述裸光纤1与所述毛细管2时，则将所述毛细管2夹持固定在所述夹持模块上；当需要熔接固定插针与所述外封玻璃管4时，或者需要熔接固定所述准直透镜3与所述外封玻璃管4时，则将所述外封玻璃管4夹持固定在所述夹持模块上。

在所述激光熔接机实际工作运转时，所述激光器6产生的激光束经所述反射镜组反射至所述夹持模块，通过移动和/或偏转所述反射镜组，可使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，形成包围式熔融连接点，进而实现器件的熔接固定。

继续参考图6，在一个具体的实施例中，所述反射镜组包括第一全反射镜7、分束镜8、第二全反射镜9和第三全反射镜10。所述第一全反射镜7具体可以是在玻璃基板上镀全反膜制成，用于改变激光传播方向，此处所述第一全反射镜7的偏转角固定。所述分束镜8为50:50分束镜，具体可以是在玻璃基板上镀半透半反膜制成，用于将一束激光分成两束光功率相等，但传播方向不同的激光束。所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10具体也可以是在玻璃基板上镀全反膜制成，且可安装在精密位移平台上，精密位移平台可移动；因此所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10可移动和/或偏转角度，用于改变激光束的焦点位置。

进一步地，所述夹持模块包括第一推进V型槽11和第二推进V型槽12，用于放置需要熔接的器件(即所述毛细管2或所述外封玻璃管4)；每个V型槽的上方还分别设有一个V槽压块，以便下压时将放置在两个V型槽上的器件进行夹持固定。其中，所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12可固定安装在精密位移平台上，精密位移平台可移动，因此所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12可移动，进而可根据放置的器件调整两个V型槽间的间距，并推进器件至指定位置。

进一步地，所述镜头组包括第一成像镜头13和第二成像镜头14，两个成像镜头具体可以是高清成像CCD镜头，用于实时成像，以便观察分析器件之间的熔融连接情况，进而可根据连接需要调整激光能量、焦点位置、照射时间等参数。

结合上述具体结构，在激光熔接机实际工作运转时，所述激光器6产生的激光束经所述第一全反射镜7改变方向后反射至所述分束镜8，然后由所述分束镜8将一束激光束分成两束光功率相等、传播方向不同的激光束，并分别到达所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10，经所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10改变方向后将对应的激光束反射至所述夹持模块上放置的器件上。结合所述第一成像镜头13和第二成像镜头14中的成像情况，通过调节所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10的位置和/或角度，可使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，形成相应的包围式熔融连接点，实现熔接固定。

综上所述，通过本发明实施例提供的激光熔接机，可实现裸光纤1与毛细管2之间、插针与外封玻璃管4之间以及准直透镜3与外封玻璃管4之间的熔融连接固定，从而完成激光熔融式光纤准直器的制作；其中，制作完成后的激光熔融式光纤准直器的具体结构可参考实施例1，具体制作方法可参考实施例3，在此不再赘述。

实施例3：

在上述实施例1和实施例2的基础上，本发明实施例还提供了一种激光熔融式光纤准直器的制作方法，主要利用实施例2所述的制作工具，来制作实施例1中所述的激光熔融式光纤准直器。

如图7所示，本发明实施例提供的激光熔融式光纤准直器的制作方法具体包括以下步骤：

步骤10，将裸光纤1的第一端剥离涂覆层后穿入毛细管2中，并利用激光熔接机将毛细管2和裸光纤1进行熔接固定。

在进行准直器制作之前，可先将所述毛细管2、所述准直透镜3和所述外封玻璃管4放入偶联剂中清洗浸泡干净待用。参考图1，可利用热剥钳剥除所述裸光纤1第一端(即图中右端)的涂覆层，剥除长度与所述毛细管2的直孔部分长度相对应，然后利用酒精对剥除涂覆层部分的裸光纤1进行擦拭，擦拭后通过锥孔将所述裸光纤1的右端穿入所述毛细管2的直孔内。随后即可利用所述激光熔接机将毛细管2和裸光纤1进行熔接固定，具体熔接过程可参考图8，包括：

步骤101，开启激光器6，将毛细管2放置在第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并进行夹持固定。

参考图6，使用激光熔接机时，可先打开所述激光器6及控制系统进行预热。根据所述毛细管2的长度，通过控制系统调节所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12的间距，以适应所述毛细管2的长度；之后可通过特制的夹具，将穿入光纤的毛细管2夹持着放置到所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12上，并分别盖下两V型槽上方的V槽压块，以夹持固定所述毛细管2。

步骤102，调节第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和/或角度，使两激光束分别照射在毛细管2上，形成包围式激光束。

结合实施例2可知，激光输出后经所述第一全反射镜7反射到分束镜8上，分成两束能量相等的激光束并分别传输到第二全反射镜9和第三全反射镜10上，所述第二全反射镜9和第三全反射镜10可移动和/或偏转角度，从而改变激光束的焦点位置；则通过控制系统控制第二全反射镜9和第三全反射镜10移动和/或偏转角度，可将两束激光分别照射到所述毛细管2上，形成包围式激光束。

步骤103，利用镜头组实时观察熔接情况，并根据需要调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，在毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点，以实现熔接固定。

在制作过程中，利用所述第一成像镜头13和第二成像镜头14的成像实时观察熔融连接情况，若熔融点不在光纤与毛细管2内壁直孔处，则激光焦点位置需调整，具体是通过控制系统调整第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和/或偏转角度实现；若熔融处变形或完全未熔接，则激光能量及照射时间需调整。如此，在所述第一成像镜头13和第二成像镜头14的监控下，通过控制系统不断调整第二全反射镜9和第三全反射镜10，以及所述激光器6的激光能量和照射时间，即可在毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点。

进一步地，在上述调整过程中，可记录毛细管2和裸光纤1的结合处形成良好的包围式熔融连接点，且毛细管2和裸光纤1的外观损伤程度满足使用要求时，激光熔接机对应设置的相关熔融参数，以便下次进行毛细管2和裸光纤1的熔接固定时直接使用。所述相关熔融参数包括第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和角度、激光器6的激光能量和照射时间。其中，在上述调整过程中可能需要消耗一部分毛细管以获取相关熔融参数，但一旦参数取得，后续生产过程中可无需再经过此步骤，直接按照保存记录的熔融参数设置即可。

按照上述方法，在下次进行毛细管2和裸光纤1的熔接固定时，具体操作过程如下：在所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12上夹持已穿入光纤的毛细管2后，按照保存记录设置熔融参数，使能量合适的激光包围聚焦在光纤与毛细管2的直孔结合处；结合图1，通过控制系统调整第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，使毛细管2的前端(即图中右端)推进到激光焦点下，开启激光器6，在毛细管2内壁的前端形成包围式熔融连接点；再次通过控制系统调整第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，使毛细管2的后端(即图中左端)推进到激光焦点下，在毛细管2内壁的后端也形成包围式熔融连接点。最终在毛细管2的前后端均形成毛细管熔融连接点A，即可实现毛细管2和裸光纤1的熔接固定；如图3所示，包围式的熔融连接点呈一圈密闭状，可达到气密性要求。

步骤20，对于熔融固定后的毛细管2，在毛细管2尾部的锥孔内点上保护尾胶5，温循固化后制成插针。

具体操作如下：毛细管2和裸光纤1熔接固定后，从激光熔接机中取出熔融固定后的毛细管2，在其尾部锥孔内点上胶水保护尾纤，如图1所示，待温循固化后装夹进行斜8度研磨、镀膜，制成插针备用。

步骤30，将插针和准直透镜3同轴套入外封玻璃管4内，并调整插针与准直透镜3的间距以达到预设指标要求。

该步骤中可先将准直透镜3放入外封玻璃管4内，使准直透镜3右端面与外封玻璃管4右端面平齐，如图3所示；将插针用酒精擦拭干净后也装入到外封玻璃管4中，装入过程中需注意插针斜8度与准直透镜3的斜8度对应，且毛细管2与准直透镜3同轴；之后进行插针与准直透镜3的耦合调节，具体可将插针与外封玻璃管4用可调夹具夹持，并安装到自动调试耦合平台上，平台通过不断调整插针与准直透镜3的间距以达到所需插损和回损指标，待插损、回损指标调试合格后，则插针与准直透镜3的间距调整完成，并保持该间距不变。

步骤40，利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管4，以及准直透镜3与外封玻璃管4进行同轴熔接固定。具体可参考图9，包括：

步骤401，将内部套有插针和准直透镜3的外封玻璃管4放置在第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并进行夹持固定。

结合图6，保持插针与准直透镜3的间距不变，通过控制系统调节所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12的间距，使间距与外封玻璃管4的长度匹配，然后将外封玻璃管4放到第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并分别盖下两V型槽上方的V槽压块，以夹持固定所述外封玻璃管4。

步骤402，在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在插针外壁形成包围式熔融连接点，以实现插针与外封玻璃管4内壁的同轴熔接固定。

具体与步骤10中毛细管2和裸光纤1的熔接固定相似，利用所述第一成像镜头13和第二成像镜头14的成像实时观察熔融连接情况，在镜头监控下，通过控制系统不断调整第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和/或角度，以及所述激光器6的激光能量和照射时间，使激光束能包围聚焦到插针与外封玻璃管4内壁的结合处，形成良好的包围式熔融连接点，进而实现外封玻璃管4与插针的熔接固定。结合图3，通过控制系统控制第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，在插针外壁(即毛细管2外壁)的前后端均形成包围式熔融连接点B；如图4所示，外封玻璃管4与插针的结合处也呈一圈密闭状，因此可达到气密性要求。

步骤403，通过调整第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，将准直透镜3推进至激光束焦点位置下。前两个步骤中先固定外封玻璃管4与插针，在熔接固定好外封玻璃管4与插针后，继续准备熔接固定外封玻璃管4与准直透镜3。

步骤404，在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在准直透镜3外壁形成包围式熔融连接点，以实现准直透镜3与外封玻璃管4内壁的同轴熔接固定。

与步骤402类似，在镜头监控下，通过控制系统不断调整第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和/或角度，以及所述激光器6的激光能量和照射时间，使激光束能包围聚焦到准直透镜3外壁与外封玻璃管4内壁的结合处，形成良好的包围式熔融连接点，进而实现外封玻璃管4与准直透镜3的熔接固定，完成激光熔融式光纤准直器的制作。结合图3，通过控制系统控制第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，在准直透镜3外壁的前后端均形成包围式熔融连接点C；如图5所示，外封玻璃管4与准直透镜3的结合处也呈一圈密闭状，因此可达到气密性要求。

进一步地，在调整过程中，可将熔融连接插针和外封玻璃管4，以及熔融连接准直透镜3与外封玻璃管4时的相关熔融参数记录下来并保存，以便后续生产时直接使用。

在上述制作过程中，是先将插针和准直透镜3都套入外封玻璃管4内，调整好插针与准直透镜3的间距后再移入激光熔接机中，进行插针与外封玻璃管4，以及准直透镜3与外封玻璃管4的熔接固定。除此以外，还可先将准直透镜3套入外封玻璃管4内，移入激光熔接机中，进行准直透镜3与外封玻璃管4的熔接固定；再取出外封玻璃管4与准直透镜3的结合体，装入插针进行距离调整，调整完成后再利用夹具将插针和外封玻璃管4移入激光熔接机中，进行插针与外封玻璃管4的熔接固定。上述两种方法均在本发明的保护范围之内，在此不做具体限定。

其中，在上述激光熔融式光纤准直器的制作中，毛细管2、准直透镜3和外封玻璃管4的材质可进行搭配，以保证在较小激光损伤下完成熔融式连接。另外，激光光路并不需要完全与图6所示光路相同，也可为类似激光光路，在此不做限定。

综上所述，在本发明实施例提供的制作方法中，通过合理设置激光熔接机中的激光能量、焦点位置与照射时间，可将裸光纤与毛细管进行熔接构成插针，在将插针与准直透镜套入外封玻璃管后，可再次放入熔接机中进行熔融固定，制成熔融式的光纤准直器。得到的激光熔融式光纤准直器无需长时间等待胶水温循固化，具有成本低、工艺简单，生产制作周期短，不会出现气泡与空胶，能耐受较高光功率，长期可靠性好等优势。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光熔融式光纤准直器，其特征在于，包括裸光纤(1)、毛细管(2)、准直透镜(3)和外封玻璃管(4)，所述裸光纤(1)的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管(2)内；所述外封玻璃管(4)套接在所述毛细管(2)与所述准直透镜(3)外侧，并对所述毛细管(2)与所述准直透镜(3)进行同轴固定；

其中，所述裸光纤(1)与所述毛细管(2)之间、所述毛细管(2)与所述外封玻璃管(4)之间以及所述准直透镜(3)与所述外封玻璃管(4)之间，均为激光熔融连接固定。

2.根据权利要求1所述的激光熔融式光纤准直器，其特征在于，所述毛细管(2)是一种内径从锥孔到直孔的玻璃管，用于使穿入的裸光纤(1)平直和固定；其中，所述裸光纤(1)的第一端剥离与所述直孔长度相对应的涂覆层后，经由锥孔穿入所述毛细管(2)的直孔中，形成插针结构。

3.根据权利要求2所述的激光熔融式光纤准直器，其特征在于，所述毛细管(2)的锥孔处以及靠近锥孔的尾端处点有保护尾胶(5)，所述保护尾胶(5)用于保护所述裸光纤(1)。

4.一种激光熔融式光纤准直器的制作工具，其特征在于，用于制作权利要求1-3所述的光纤准直器，包括激光熔接机，所述激光熔接机包括激光器(6)、反射镜组、夹持模块和镜头组；

所述反射镜组可移动和/或偏转，以改变激光束的焦点位置；所述夹持模块用于固定需要熔接的器件，且所述夹持模块可移动，以便推进需要熔接的器件至指定位置；所述镜头组用于对器件的熔接情况实时成像，以便根据需要调整激光能量、照射时间和/或焦点位置；

其中，所述激光器(6)产生的激光束经所述反射镜组反射至所述夹持模块，通过移动和/或偏转所述反射镜组，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，以便实现熔接固定。

5.根据权利要求4所述的激光熔融式光纤准直器的制作工具，其特征在于，所述反射镜组包括第一全反射镜(7)、分束镜(8)、第二全反射镜(9)和第三全反射镜(10)；所述第二全反射镜(9)和第三全反射镜(10)可移动和/或偏转，用于改变激光束的焦点位置；

其中，所述激光器(6)产生的激光束经所述第一全反射镜(7)反射至所述分束镜(8)后，分成两束光功率相等、传播方向不同的激光束，并分别到达所述第二全反射镜(9)和所述第三全反射镜(10)，通过调节所述第二全反射镜(9)和所述第三全反射镜(10)的位置和/或角度，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，以便实现熔接固定。

6.根据权利要求4所述的激光熔融式光纤准直器的制作工具，其特征在于，所述夹持模块包括第一推进V型槽(11)和第二推进V型槽(12)，用于放置需要熔接的器件；每个V型槽的上方设有一个V槽压块，以便将放置的器件进行夹持固定；

其中，所述第一推进V型槽(11)和所述第二推进V型槽(12)可移动，以便根据放置的器件调整两个V型槽间的间距，并推进器件至指定位置。

7.一种激光熔融式光纤准直器的制作方法，其特征在于，包括：

将裸光纤(1)的第一端剥离涂覆层后穿入毛细管(2)中，并利用激光熔接机将毛细管(2)和裸光纤(1)进行熔接固定；

对于熔融固定后的毛细管(2)，在毛细管(2)尾部的锥孔内点上保护尾胶(5)，温循固化后制成插针；

将插针和准直透镜(3)同轴套入外封玻璃管(4)内，并调整插针与准直透镜(3)的间距以达到预设指标要求；

利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管(4)，以及准直透镜(3)与外封玻璃管(4)进行同轴熔接固定。

8.根据权利要求7所述的激光熔融式光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述利用激光熔接机将毛细管(2)和裸光纤(1)进行熔接固定，具体包括：

开启激光器(6)，将毛细管(2)放置在第一推进V型槽(11)和第二推进V型槽(12)上，并进行夹持固定；

调节第二全反射镜(9)和第三全反射镜(10)的位置和/或角度，使两激光束分别照射在毛细管(2)上，形成包围式激光束；

利用镜头组实时观察熔接情况，并根据需要调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，在毛细管(2)和裸光纤(1)的结合处形成包围式熔融连接点，以实现熔接固定。

9.根据权利要求8所述的激光熔融式光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述在毛细管(2)和裸光纤(1)的结合处形成包围式熔融连接点之后，所述方法还包括：

记录毛细管(2)和裸光纤(1)的结合处形成包围式熔融连接点，且毛细管(2)和裸光纤(1)的外观损伤程度满足使用要求时，激光熔接机对应设置的相关熔融参数，以便下次进行毛细管(2)和裸光纤(1)的熔接固定时使用。

10.根据权利要求7所述的激光熔融式光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管(4)，以及准直透镜(3)与外封玻璃管(4)进行同轴熔接固定，具体包括：

将内部套有插针和准直透镜(3)的外封玻璃管(4)放置在第一推进V型槽(11)和第二推进V型槽(12)上，并进行夹持固定；

在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在插针外壁形成包围式熔融连接点，以实现插针与外封玻璃管(4)内壁的同轴熔接固定；

通过调整第一推进V型槽(11)和第二推进V型槽(12)的位置，将准直透镜(3)推进至激光束焦点位置下；

在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在准直透镜(3)外壁形成包围式熔融连接点，以实现准直透镜(3)与外封玻璃管(4)内壁的同轴熔接固定。