CN110376676A - 一种新型线面转换器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本专利涉及线面转化器件，是分光器的一种。该线面转换器件面端用耐酸性和耐高温性较好的材料紧固保护好，器件柔软，相干性好，线端可排列成任何所需形状。本专利采用酸溶法解决了目前光纤束式分光器的主流制作方法是将已有的光纤材料进行排列并用胶体固定获得。该方法由于光线切割误差的存在导致获得的器件相干性差，此外两端均需使用胶体固定，胶体材料耐高温、耐腐蚀性能差，使用寿命短等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用酸溶法制备线面转换器件的制备方法。
背景技术
线面转换器件是将多根一定长度的光纤单丝有规则地集合成束而达到能传递光和信号目的的纤维光学元件。单根光纤只能传递一个点信号，它构成了转换器件的基本单元，将若干根光纤固定在一起构成光纤束。当光纤束作非相关排列时，只能传送光能量，即为传光束；当光纤束作相关排列时，则可以传递信号，即为转换器件。转换器件之所以能传递光和信号是因为组成转换器件的每根光纤均是一个单元，当转换器件的每根光纤成规则的相关排列时，即输入和输出端面的光纤呈一一对应关系时，输入端面的光和信号（或称亮暗）被光纤取样后传输到输出端，如附图1所示。
从附图1可以看出，共有19根光纤组成一根转换器件，但实际上组成一根转换器件的光纤丝可以有上万根。当一束光或者一个信号入射到转换器件的端面上时，19根光纤就有19个取样孔，它把光和入射信号分成19个单元，通过每根光纤对单元的传递，整个入射信号就可以从转换器件的入射段传送到出射端，而出射端的光或者信号也会形成19个单元且排列规律和大小与入射端的保持一致，这样整个入光或者信号像即被完整地传至另一端，其光的空间频谱可用积分抽样理论来加以分析。
目前制备光纤束的主要方法有两种：酸溶法和层叠法。层叠法是直接将光纤单丝在两端集束成整齐排列的结构，由于受到光纤单丝强度、拉丝制造工艺、排丝技术等方面的限制，利用层叠法制备线面转换器件将存在以下缺点：1、单根光纤直径较大（丝径不小于12μm，酸溶法可达6-8μm）；2、器件内部各光纤的长度一致性受机械切割影响较大；3、器件间光纤尺寸的误差受量具及机械切割影响较大；4,、需拉锥时单根光纤间锥度一致性难以控制。而酸溶法制备光纤束器件可以从本源上解决这些问题。
发明内容
本发明拟以实际应用为目标，通过对拉丝工艺、酸溶工艺、端部保护工艺的研究获得损耗低、分离度好、端部韧性强、高光学相干性、宽范围使用环境适宜性以及更长的使用寿命的线面转换器件。
技术解决方案：本发明的一种新型线面转换器件的制备方法包括以下步骤：
1）将双包层玻璃棒（最外层为酸溶层）加热，拉制成所需尺寸的单丝棒；
2）根据结构设计及尺寸将单丝棒排列组合成复合预制棒；
3）将复合预制棒加热，拉制成复合细丝棒；
4）对复合细丝棒进行端面抛光并进行一端保护；
5）将上述复合细丝棒一端保护，置于合适的酸溶液中进行酸溶；
6）将酸溶后未保护端形成的柔性散光纤按所需形状排列，并用粘合剂胶合。
其中：
所述双包层玻璃棒拉制成单丝棒的过程中拉丝塔温度为750~850℃。
所述步骤2）中的复合预制棒的单丝棒至少为7根。
所述步骤4）中复合细丝棒用胶水保护。
所述步骤5）中酸溶液为混合酸，HNO3：HCL=1：1，酸浓度为0.1mol/L。
由于本发明的复合细丝棒是拉制成型的，酸溶前已进行端面的抛光处理，酸溶后各单根光纤之间的长度、直径的一致性极高，整个器件的光学相干性大幅提高。并且这种复合细丝棒可在拉制过程中同时进行拉锥并保证各光纤间锥度的一致性，为这种线面转换器件的提供了更广泛的应用。
附图说明
图1为线面转换器件传光原理示意图
图2为本发明的工艺流程图，
图3为正六边形转换为直线型两端面示意图，
图4为正方形转换为直线型两端面示意图
图5为三角形转换为直线型两端面示意图
图6为圆形转换为直线型两端面示意图
具体实施方式：
实施例1#
1）将双包层玻璃棒在800℃温度下拉制成所需0.5mm的单丝棒；
2）将19根单丝棒进行六边形排列成复合预制棒；
3）将复合预制棒在760℃温度下，拉制成直径为200μm复合细丝棒；
4）对复合细丝棒进行端面抛光并进行一端保护；
5）将上述复合细丝棒一端保护，置于合适的酸溶液中进行酸溶；
6）将酸溶后未保护端形成的柔性散光纤按直线排列，并用粘合剂胶合。
该实施例单丝直径为40μm，直线排列端长度为0.76mm。
实施例2#
1）将双包层玻璃棒在800℃温度下拉制成所需0.5mm的单丝棒；
2）将36根单丝棒进行正方形排列成复合预制棒；
3）将复合预制棒在760℃温度下，拉制成边长为200μm复合细丝棒；
4）对复合细丝棒进行端面抛光并进行一端保护；
5）将上述复合细丝棒一端保护，置于合适的酸溶液中进行酸溶；
6）将酸溶后未保护端形成的柔性散光纤按直线排列，并用粘合剂胶合。
该实施例单丝直径为33μm，直线排列端长度为1.2mm。
实施例3#
1）将双包层玻璃棒在800℃温度下拉制成所需0.5mm的单丝棒；
2）将94根单丝棒进行六边形排列成复合预制棒；
3）将复合预制棒在760℃温度下，拉制成边长为200μm复合细丝棒；
4）对复合细丝棒进行端面抛光并进行一端保护；
5）将上述复合细丝棒一端保护，置于合适的酸溶液中进行酸溶；
6）将酸溶后未保护端形成的柔性散光纤按直线排列，并用粘合剂胶合。
该实施例单丝直径为15μm，直线排列端长度为1.4mm。
实施例4#
1）将双包层玻璃棒在800℃温度下拉制成所需0.5mm的单丝棒；
2）将193根单丝棒进行六边形排列成复合预制棒；
3）将复合预制棒在760℃温度下，拉制成直径为200μm复合细丝棒；
4）对复合细丝棒进行端面抛光并进行一端保护；
5）将上述复合细丝棒一端保护，置于合适的酸溶液中进行酸溶；
6）将酸溶后未保护端形成的柔性散光纤按直线排列，并用粘合剂胶合。
该实施例单丝直径为15μm，直线排列端长度为2.9mm。
Claims (7)
1.一种新型线面转换器件的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
将双包层玻璃棒（最外层为酸溶层）加热，拉制成所需尺寸的单丝棒；
根据结构设计及尺寸将单丝棒排列组合成复合预制棒；
将复合预制棒加热，拉制成复合细丝棒；
对复丝棒进行端面抛光并进行一端保护；
将上述复合细丝棒一端保护，置于合适的酸溶液中进行酸溶；
将酸溶后未保护端形成的柔性散光纤按所需性质排列，并用粘合剂胶合。
2.根据权利要求1所述的线面转换器件的制备方法，其特征在于：不需要外部能量，输入光即可通过该器件将原光源转换成所需的光源形式。
3.根据权利要求1所述的线面转换器件的制备方法，其特征在于：该器件具有高光学相干性、宽范围使用环境适宜性、单根光纤分离度好、端部韧性好、使用寿命长。
4.根据权利要求1所述的线面转换器件的制备方法，其特征在于：耐酸性强，耐高温。
5.根据权利要求1所述的线面转换器件的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的复合预制棒端面结构可以排列成正六边形、圆形或正方形。
6.根据权利要求1所述的线面转换器件的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中的柔性端面可排列成一字型、S型或任意所需形状。
7.根据权利要求1所述的线面转换器件的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的混合酸为HNO3：HCL=1：1，酸浓度为0.1mol/L。
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