CN110412683A - 一种光纤结构的制作方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种光纤结构的制作方法，其包括以下步骤：1）利用飞秒激光在光纤端面烧蚀出一定深度h的凹槽；2）通过加热烘烤或者激光聚焦使得凹槽的表面微熔依靠表面张力，以形成光学级的光学表面，制得光纤结构。所述凹槽的底部呈平面或者接近平面形状；所述凹槽的底部宽度大于纤芯的直径，且小于光纤包层的外径。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种光纤结构的制作方法和应用。
背景技术
传统的微标准具，通常是先在一个单模光纤端面酸刻蚀微凹，然后利用熔接机将其与普通光纤熔接而成；然而，这种制作方法难度极大，且刻蚀范围与深度等参数难以控制。
此外，现有技术中，在光纤内封装PD或者滤光片的难度极大，尤其是在光纤内动态插入各种所需元件更是没有一个比较合适的方案。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种设计合理，结构简单，制作简易，成本低廉的光纤结构的制作方法和应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光纤结构的制作方法，其包括以下步骤：
1）利用飞秒激光在光纤端面烧蚀出凹槽；
2）通过加热烘烤或者激光聚焦使得凹槽的表面微熔依靠表面张力，以形成光学级的光学表面，制得光纤结构。
作为优选，所述凹槽的底部呈平面或者接近平面形状；所述凹槽的底部宽度大于纤芯的直径，且小于光纤包层的外径。
一种光纤结构的应用，将一个光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，形成光纤标准具。
一种光纤结构的应用，在两个光纤结构的凹槽内分别镀反射膜，并将两个光纤结构具有凹槽的一端面分别抛光，然后将两个光纤结构的一端面熔接，形成温度测量探头。
一种光纤结构的应用，在一个光纤结构的凹槽内镀Si层形成标准具，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，形成温度测量探头。
一种光纤结构的应用，将两个光纤结构具有开放式凹槽的一端面熔接成具有插槽的结构，在插槽内设置滤光片，形成开放式滤光器。
一种光纤结构的应用，在一个光纤结构的凹槽内设置滤光片，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，形成密封式滤光器。
一种光纤结构的应用，在一个光纤结构的凹槽内设置PD，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，以实现PD封装。
一种光纤结构的应用，将两个光纤结构具有开放式凹槽的一端面熔接成具有插槽的结构，在插槽内设置MEMS式探头片，形成微型MEMS VOA。
一种光纤结构的应用，在一个光纤结构的凹槽内设置DWDM滤光片和部分反射膜片，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，用于取代光纤光栅。
本发明采用以上技术方案，利用飞秒激光自身的特点，使得光纤端面凹槽刻蚀范围与刻蚀深度的控制变得简单易行，操作时先用飞秒激光器来回刻光纤端面，刻蚀范围与深度根据需要控制，烧蚀出大于纤芯的底部为平面或接近平面的凹槽，此时刻蚀出来的凹槽表面还不够光学件，再通过加热烘烤或者CO2激光聚焦凹面的方法处理，使得表面微熔后通过张力再凝固时形成光学级表面，得到本发明的光纤结构，最后使用熔接机将光纤熔接在一起，制造出诸如光纤标准具、温度测量探头、光纤微型MEMS VOA等新型结构，并为取代光纤光栅提供了一种可行方案。
飞秒激光烧蚀光纤端面一个最严重问题是烧蚀表面不是光学表面，本发明所述制作方法能够使得凹槽的表面达到光学级别的光学表面。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：
图1为本发明光纤结构的制作方法示意图；
图2为本发明应用例1示意图；
图3为本发明应用例2示意图；
图4为本发明应用例3示意图；
图5为本发明应用例4示意图；
图6为本发明应用例5示意图；
图7为本发明应用例6示意图；
图8为本发明应用例7示意图；
图9为本发明应用例8示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，本发明光纤结构的制作方法，其包括以下步骤：
1）利用飞秒激光在光纤端面烧蚀出深度为h的凹槽11；
2）通过加热烘烤或者激光聚焦使得凹槽11的表面微熔依靠表面张力，以形成光学级的光学表面，制得光纤结构1。
作为优选，所述凹槽11的底部呈平面或者接近平面形状；所述凹槽11的底部宽度大于纤芯的直径，且小于光纤包层的外径。
作为优选，步骤2）中的激光为CO2激光。
应用例1
如图2所示，一种光纤结构的应用，将一个光纤结构1具有凹槽11的一端面与一个普通光纤2的一端面熔接，形成光纤标准具。
应用例2
如图3（a）或者图3（b）所示，一种光纤结构的应用，在两个光纤结构1的凹槽11内分别镀反射膜，并将两个光纤结构1具有凹槽11的一端端面分别抛光，然后将两个光纤结构1的一端面熔接，形成温度测量探头。
作为优选，光纤结构1由TEC光纤制作成型。
本发明的温度测量探头，在两凹槽11槽底之间距离为0.1mm-1mm时，温度变化一千度，则可移动一个FSR，这通过反射光谱可测量0℃-1000℃各种环境的温度。
应用例3
如图4所示，一种光纤结构的应用，在一个光纤结构1的凹槽11内镀Si层形成标准具，然后将光纤结构1具有凹槽11的一端面与一个普通光纤2的一端面熔接，形成温度测量探头。
作为优选，光纤结构1由TEC光纤制作成型。
作为优选， 所镀Si层厚度为1-900μm。
本发明的温度测量探头，通过在凹槽11内镀一层900μm到1μm 的Si层形成Si层标准具，从而制成-100℃-300℃灵敏温度测量探头。
应用例4
如图5所示，一种光纤结构的应用，将两个光纤结构1具有凹槽11的一端面熔接成具有插槽的结构，在插槽内设置滤光片，形成开放式滤光器。
应用例5
如图6所示，一种光纤结构的应用，在一个光纤结构1的凹槽11内设置滤光片，然后将光纤结构1具有凹槽11的一端面与一个普通光纤2的一端面熔接，形成密封式滤光器。
应用例6
如图7所示，一种光纤结构的应用，在一个光纤结构的凹槽内设置PD，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，以实现PD封装。
作为优选，光纤结构1采用直径为125μm的中空毛细管制作成型。
该设计使其在光纤内实现微型PD（Photo-Diode 光电二极管，PD尺寸小于30μm）封装，光纤结构1是采用直径为125μm的中空毛细管端面制作而成，其引线采用低温玻璃或胶固定。
应用例7
如图8所示，一种光纤结构的应用，将两个光纤结构1具有凹槽11的一端面熔接成具有插槽的结构，在插槽内设置MEMS式探头片，形成微型MEMS VOA。
应用例8
如图9所示，一种光纤结构的应用，在一个光纤结构1的凹槽11内设置DWDM滤光片和部分反射膜片，然后将光纤结构1具有凹槽11的一端面与一个普通光纤2的一端面熔接，用于取代光纤光栅。
作为优选，光纤结构1由TEC光纤制作成型。
该设计比传统光纤光栅成本更低，插损小，可大批量生产。
以上描述不应对本发明的保护范围有任何限定。
Claims (10)
1.一种光纤结构的制作方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1）利用飞秒激光在光纤端面烧蚀出凹槽；
2）通过加热烘烤或者激光聚焦使得凹槽的表面微熔依靠表面张力，以形成光学级的光学表面，制得光纤结构。
2.根据权利要求1所述的一种光纤结构的制作方法，其特征在于：所述凹槽的底部呈平面或者接近平面形状；所述凹槽的底部宽度大于纤芯的直径，且小于光纤包层的外径。
3.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：将一个光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，形成光纤标准具。
4.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：在两个光纤结构的凹槽内分别镀反射膜，并将两个光纤结构具有凹槽的一端面分别抛光，然后将两个光纤结构的一端面熔接，形成温度测量探头。
5.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：在一个光纤结构的凹槽内镀Si层形成标准具，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，形成温度测量探头。
6.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：将两个光纤结构具有开放式凹槽的一端面熔接成具有插槽的结构，在插槽内设置滤光片，形成开放式滤光器。
7.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：在一个光纤结构的凹槽内设置滤光片，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，形成密封式滤光器。
8.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：在一个光纤结构的凹槽内设置PD，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，以实现PD封装。
9.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：将两个光纤结构具有开放式凹槽的一端面熔接成具有插槽的结构，在插槽内设置MEMS式探头片，形成微型MEMS VOA。
10.根据权利要求1所述的一种光纤结构的应用，其特征在于：在一个光纤结构的凹槽内设置DWDM滤光片和部分反射膜片，然后将光纤结构具有凹槽的一端面与一个普通光纤的一端面熔接，用于取代光纤光栅。
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