CN112305672B - 一种光纤熔接点保护装置及保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤熔接点保护装置及保护方法，包括散热基板；散热基板上的中间位置处为包层V形槽区，以包层V形槽区为中心区域分别向两侧依次对称设置有涂覆层V形槽区、装置定位区、缓冲区和束缚固定区；包层V形槽区设置有若干个包层V形槽，涂覆层V形槽区设置有若干个涂覆层V形槽，且包层V形槽和涂覆层V形槽同轴线设置。本发明提供的光纤熔接点保护装置不仅突破常规单芯光纤的熔接和保护，而且集成多根光纤的熔接点保护，同时兼顾散热及光纤尾部区域的缓冲过渡，更有利于系统的集成。光纤熔接点的集中处理和保护，效率高，成本低，散热好，操作方便，易于固定，可靠性高，适合工业应用。

Description

一种光纤熔接点保护装置及保护方法

技术领域

本发明涉及一种光纤熔接点保护装置及保护方法，属于光纤熔接技术领域。

背景技术

光纤也称光导纤维，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，故光纤在信息化发达的今天被广泛使用。

半导体激光器由于体积小、重量轻、转换效率高、使用寿命长、能直接内调制等优点，在医疗、显示、泵浦、工业加工等领域有广泛的应用，如光纤通讯、激光测距、目标指示、激光制导、激光雷达、空间光通信等。

光纤与半导体激光器的结合更使半导体激光器得到了更广泛的应用，例如在通信领域，如何使激光器的输出光能更稳定、更长距离的传输，在泵浦固体激光器、光纤及直接半导体激光器系统集成中如何使半导体激光器的输出光功率能更有效地传输到激光增益介质上，从而得到更高的泵浦效率，这些都涉及到半导体激光器与光纤的接续问题。但目前常用的方法是通过光纤熔接来实现光纤纤芯及包层的对准熔接，然后通过熔接热缩保护管做二次保护，或通过专用涂覆设备来对熔接点做二次涂覆。但熔接热缩保护管多用于光通信线路的应用，光通信器件功率底，熔接损耗控制在一定范围内，满足通信要求即可。专用涂覆设备多应用于光纤激光器内部泵源入纤与合束器光纤的熔接涂覆，但这种方式成本高，效率低，不利于批量生产，且对熔接点起不到很好的保护和散热，现已成为光纤及直接半导体激光器系统集成中最频繁的一个故障点。特别是泵源及系统集成功率越来越高的当下，光纤熔接质量直接决定光损耗的大小，而熔接点的保护影响着系统的使用寿命和维护成本，光纤包层熔接后的二次处理、保护及散热处理变得尤为重要和迫切。

中国专利文献CN 206193303 U公开了一种光纤熔接保护器，包括：玻璃固定管及封堵于固定管两端的硅胶胶体，左边熔接光纤和右边熔接光纤的光纤熔接点容置于固定管内，左边熔接光纤和右边熔接光纤分别由固定管两端的胶体同轴引出。但该方法的缺点，一是当熔接的光纤数量增加时，如何将玻璃固定管进行固定和排列，占用空间，不利于集成；二是熔接点的损耗必然导致热量的产生，如何散热成为需要考虑和解决的问题。

中国专利文献CN 201535832U 公开了一种液压封装式光纤熔接点保护器，包括保护钢管、保护尾套、铠装光缆和光纤，光纤与铠装光缆连接，其特征在于：光纤与铠装光缆设于保护钢管内，保护尾套通过铜披覆层套接在铠装光缆的外面，保护尾套的一端通过密封圈插设于保护钢管内；铜披覆层通过导线与保护钢管连接；所述保护尾套的另一端为锥状，锥状的侧面为波浪状，但该保护装置主要适用于光通信光缆的接续保护及现场施工，不适合工业领域的应用。

中国专利文献CN201218852Y公开了一种光纤熔接点保护器，所述的光纤熔接点保护器，包括保护体，所述保护体包括一个通孔，保护体的两端各设有一个密封锁紧装置，但该保护装置主要实用与光通信光缆的接线及现场施工，不适合工业领域的多根光纤接续应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种光纤熔接点保护装置及保护方法，不仅突破常规单根光纤的熔接和保护，而且集成多根光纤的熔接点保护，同时兼顾散热及光纤尾部区域的缓冲过渡，更有利于系统的集成。光纤熔接点的集中处理和保护，效率高，成本低，散热好，操作方便，易于固定，可靠性高，适合工业应用。

本发明的技术方案为：

一种光纤熔接点保护装置，包括散热基板；所述散热基板包括包层V形槽区、涂覆层V形槽区、装置定位区、缓冲区和束缚固定区；

所述散热基板上的中间位置处为所述包层V形槽区，所述散热基板上，以所述包层V形槽区为中心区域分别向两侧依次对称设置有所述涂覆层V形槽区、装置定位区、缓冲区和束缚固定区；

所述包层V形槽区设置有若干个包层V形槽，所述涂覆层V形槽区设置有若干个涂覆层V形槽，且所述包层V形槽和所述涂覆层V形槽同轴线设置。

在光纤熔接点保护装置中，散热基板用于将熔接点的热量通过散热基板形成良好的散热通道，同时为包层V形槽和涂覆层V形槽、装置定位区及缓冲区提供支撑；装置定位区用于保护装置的固定；包层V形槽和涂覆层V形槽分别用于放置熔接后的暴露出包层的光纤及正常的光纤，确保圆柱形光纤放置后同轴，紧贴V形槽，增大其接触面积，易于用胶水填充固定和散热；所述缓冲区及尾部的束缚固定区，用于将平行放置的多根光纤缓慢的弯曲过渡，最终形成带状或束状，以便光纤的整理、固定；从而避免光纤的过渡弯曲及损伤，更加有利于大功率激光的传输。

根据本发明优选的，所述缓冲区设置梯形缓冲板，所述梯形缓冲板的长底边与所述装置定位区相连，所述梯形缓冲板的短底边与所述束缚固定区相连；

进一步优选的，所述梯形缓冲板与所述散热基板所在的水平面的夹角为25～30°。此处设计的优势在于，便于光纤从带状逐渐过渡到束状，以便光纤的整理、固定，从而避免光纤的过渡弯曲及损伤，更加有利于大功率激光的传输。

根据本发明优选的，所述梯形缓冲板的两侧腰上均设置有限位板。此设计的好处在于，方便光纤在缓冲区的整理、固定。

根据本发明优选的，所述包层V形槽的深度H₁为0.5mm，宽度W₁为0.7mm, V角的角度为70°，相邻包层V形槽的中心间距L为1mm; 所述涂覆层V形槽的深度H₂为0.3mm, 宽度W₂为0.42mm, V角的角度为70°。此设计的好处在于，一是便于将包层125μm、220μm的光纤固定到包层V形槽区域后，点胶密封；二是便于将涂覆层250μm、320μm的常规光纤涂覆层固定到涂覆层的V形槽区域，方便预先用胶带固定光纤，点胶固定前避免光纤松动，确保光纤本身水平同轴，防止光纤发生弯折产生光纤的损耗。

根据本发明优选的，所述散热基板的材料为6061铝合金或无氧铜TU。

根据本发明优选的，所述装置定位区各开设2个固定孔。此设计的好处在于，固定孔用于保护装置的固定，确保散热基板与系统的散热板或水冷板接触充分，形成良好的散热通道，起到的保护光纤的效果。

上述光纤熔接点保护装置的保护方法，包括如下步骤：

（1）将所述光纤熔接点保护装置固定在散热设备上；

（2）将熔接后的光纤固定在所述包层V形槽和涂覆层V形槽中；

（3）在所述包层V形槽中光纤熔接点处滴加紫外胶水，在涂覆层V形槽内滴加硅胶；紫外胶水有利于剥除激光器及光纤本身的包层光，更加有利于纤芯能量的传输，而涂覆层V形槽中滴加的硅胶可以形成硅胶软扎带，起到固定光纤涂覆的作用，避免光纤损伤、松动，同时又具有良好的柔韧性。

（4）将光纤沿着所述梯形缓冲板并列排布，并在所述束缚固定区形成束状。此设计的好处在于便于后续的固定及缠绕。

根据本发明优选的，步骤（3）中，采用波长为365nm的LED点光源照射光纤熔接点处滴加的紫外胶水，LED点光源到所述包层V形槽中光纤的距离为10～20mm，照射时间为3～5分钟，LED点光源的能量密度为10～30mW/cm²。紫外光照射可以使紫外胶水固化，有利于发挥紫外胶水对光纤的保护作用。

根据本发明优选的，步骤（4）中，使用聚酰亚胺胶带将光纤固定在所述梯形缓冲板上。聚酰亚胺胶带可以实现光纤在梯形缓冲板上固定，防止光纤的弯折，起到保护光纤的效果。

根据本发明优选的，步骤（4）中，在所述梯形缓冲板和所述束缚固定区交界处滴加硅胶进行光纤的固定。硅胶柔软，与涂覆层固定后，有很好的柔韧性，避免光纤涂覆层损伤、以及松动的风险。

本发明的有益效果为：

（1）本发明提供的光纤熔接点保护装置和保护方法，适用于2芯以上光纤熔接后的集中处理；熔接后直接放置到包层V形槽上，不需要繁琐的涂覆过程，操作方便、效率高、成本低，适合批量生产。同时有利于熔接点的保护和散热，降低熔接点发热烧毁的风险，特别是泵源功率很高的时候，高折射率胶水与光纤的包层固定后，有利于剥除激光器及光纤本身的包层杂散光，将杂散光通过紫外胶后，以光的形式散射出来，转化成热散走，有利于纤芯能量的传输。

（2）本发明提供的装置，体积小巧，结构巧妙，易于集成和扩展，从熔接点到光纤束，具有巧妙的缓冲过渡，是多根光纤熔接后集中处理的理想选择。具有密封性好、长期稳定、抗拉、抗压、抗震的绝对优势；集中处理光纤，操作方便，成本低廉，有利于减少集成的工程量。

（3）本发明提供的装置，能兼容20芯以内的光纤集成，满足绝大部分系统集成光纤的处理要求，通用性、兼容性、实用性强。

附图说明

图1为光纤熔接点保护装置的俯视结构示意图。

图2为图1中A-A方向的剖面结构示意图。

图3为图1中C-C方向的剖面结构示意图。

图4为图3中B区域的局部放大图。

图5为涂覆层V形槽和包层V形槽的局部示意图。

图6为光纤熔接点保护装置的立体结构图。

图7为光纤熔接点保护装置的使用状态示意图。

1、散热基板，2、固定孔，3、装置定位区，4、梯形缓冲板，5、限位板，6、束缚固定区，7、光纤，8、包层V形槽，9、涂覆层V形槽，10、聚酰亚胺胶带，11、暴露包层的光纤。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步限定，但不限于此。

实施例1

一种光纤熔接点保护装置，如图1和图6所示，包括散热基板1；散热基板1包括包层V形槽区、涂覆层V形槽区、装置定位区3、缓冲区和束缚固定区6；

散热基板1上的中间位置处为包层V形槽区，散热基板1上，以包层V形槽区为中心区域分别向两侧依次对称设置有涂覆层V形槽区、装置定位区3、缓冲区和束缚固定区6；

包层V形槽区设置有若干个包层V形槽8，涂覆层V形槽区设置有若干个涂覆层V形槽9，且包层V形槽8和涂覆层V形槽9同轴线设置。如图2所示，包层V形槽8和涂覆层V形槽9是在散热基板1上加工而成的。

在光纤熔接点保护装置中，散热基板1用于将熔接点的热量通过散热基板1形成良好的散热通道，同时为包层V形槽8和涂覆层V形槽9、装置定位区3及缓冲区提供支撑；装置定位区3用于保护装置的固定；包层V形槽8和涂覆层V形槽9分别用于放置熔接后的暴露出包层的光纤及正常的光纤，确保圆柱形光纤放置后同轴，紧贴V形槽，增大其接触面积，易于用胶水填充固定和散热；缓冲区及尾部的束缚固定区6，用于将平行放置的多根光纤缓慢的弯曲过渡，最终形成带状或束状，以便光纤7的整理、固定；从而避免光纤的过渡弯曲及损伤，更加有利于大功率激光的传输。

缓冲区设置梯形缓冲板4，梯形缓冲板4的长底边与装置定位区3相连，梯形缓冲板4的短底边与束缚固定区6相连；

梯形缓冲板4与散热基板1所在的水平面的夹角为25～30°。此设计的好处在于，便于光纤7从带状逐渐过渡到束状，以便光纤7的整理、固定，从而避免光纤7的过渡弯曲及损伤，更加有利于大功率激光的传输。

梯形缓冲板4的两侧腰上均设置有限位板5。此设计的好处在于，方便光纤7在缓冲区的整理、固定。

如图4所示，包层V形槽8的深度H₁为0.5mm，宽度W₁为0.7mm, V角的角度为70°，相邻包层V形槽8的中心间距L为1mm;涂覆层V形槽9的深度H₂为0.3mm, 宽度W₂为0.42mm, V角的角度为70°。此设计的好处在于，一是便于将包层125μm、220μm的光纤固定到包层V形槽区域后，点胶密封；二是便于将涂覆层250μm、320μm的常规光纤涂覆层固定到涂覆层的V形槽区域，方便预先用胶带固定光纤7，点胶固定前避免光纤7松动，确保光纤7本身水平同轴，防止光纤7发生弯折产生光纤的损耗。

散热基板1的材料为6061铝合金或无氧铜TU。散热基板1的厚度在10～15mm，宽度30～35mm, 长度90～100mm。

装置定位区3各开设2个固定孔2。如图3所示，固定孔2为圆形沉孔结构，上面沉头区域，下沉4mm, 直径6mm;下面通孔，直径2.8～3mm, 适合标准圆头内六角M2.5螺丝。此设计的好处在于，固定孔2用于保护装置的固定，确保散热基板1与系统的散热板或水冷板接触充分，形成良好的散热通道，起到的保护光纤7的效果。

实施例2

实施例1所提供的光纤熔接点保护装置的保护方法，使用状态如图7所示，包括如下步骤：

（1）将光纤熔接点保护装置通过装置定位区3上的固定孔2固定在散热设备上；

（2）将熔接后的光纤固定在包层V形槽8中和涂覆层V形槽9中，且光纤的熔接点位于包层V形槽区的中间位置，如图5所示，使暴露包层的光纤11放置在包层V形槽8中，正常的光纤即光纤外层为涂覆层的光纤放置在涂覆层V形槽9中；

（3）首先在涂覆层V形槽区，使用聚酰亚胺胶带固定光纤，预先用固定光纤，避免光纤松动，确保光纤本身水平同轴；然后在包层V形槽8中光纤熔接点处滴加紫外胶水，使紫外胶水包裹光纤熔接点；再在涂覆层V形槽内滴加硅胶。

紫外胶水有利于剥除激光器及光纤本身的包层光，更加有利于纤芯能量的传输，常规低功率产品涂覆，紫外胶水一般采用低折射率1.37的胶水（折射率比包层的折射率低）；对高功率激光器产品，采用高折射率1.55的紫外胶水，高折紫外胶与包层固定后，有利于剥除激光器及光纤本身的包层杂散光，将杂散光通过紫外胶后，以光的形式散射出来，转化成热散走。

紫外胶水滴加完成后，使用紫外光照射紫外胶水，采用波长为365nm的LED点光源照射光纤熔接点处滴加的紫外胶水，LED点光源到包层V形槽8中光纤的距离为10～20mm，照射时间为3～5分钟，LED点光源的能量密度为10～30mW/cm²。紫外光照射可以使紫外胶水固化，有利于发挥紫外胶水对光纤的保护作用。

在涂覆层V形槽9内滴加的硅胶可以形成硅胶软扎带，起到固定光纤涂覆的作用，避免光纤损伤、松动，同时又具有良好的柔韧性。

（4）将光纤沿着梯形缓冲板4并列排布，并在束缚固定区6形成束状。使用聚酰亚胺胶带10将光纤固定在梯形缓冲板4上；聚酰亚胺胶带10的宽度5～10mm, 厚度0.05～0.1mm，可以实现光纤在缓冲板上固定，聚酰亚胺胶带10可以实现光纤在梯形缓冲板4上固定，防止光纤的弯折，起到保护光纤的效果。

同时，在梯形缓冲板4和束缚固定区6交界处滴加硅胶进行光纤的固定。硅胶柔软，与涂覆层固定后，有很好的柔韧性，避免光纤涂覆层损伤、以及松动的风险。

Claims (5)

1.一种光纤熔接点保护装置的保护方法，其特征在于，光纤熔接点保护装置包括散热基板；所述散热基板包括包层V形槽区、涂覆层V形槽区、装置定位区、缓冲区和束缚固定区；

所述散热基板上的中间位置处为所述包层V形槽区，所述散热基板上，以所述包层V形槽区为中心区域分别向两侧依次对称设置有所述涂覆层V形槽区、装置定位区、缓冲区和束缚固定区；

所述包层V形槽区设置有若干个包层V形槽，所述涂覆层V形槽区设置有若干个涂覆层V形槽，且所述包层V形槽和所述涂覆层V形槽同轴线设置；

所述缓冲区设置梯形缓冲板，所述梯形缓冲板的长底边与所述装置定位区相连，所述梯形缓冲板的短底边与所述束缚固定区相连；

所述梯形缓冲板与所述散热基板所在的水平面的夹角为25～30°；

所述梯形缓冲板的两侧腰上均设置有限位板；

所述包层V形槽的深度H₁为0.5mm，宽度W₁为0.7mm, V角的角度为70°，相邻包层V形槽的中心间距L为1mm；所述涂覆层V形槽的深度H₂为0.3mm，宽度W₂为0.42mm，V角的角度为70°；

保护方法包括如下步骤：

（1）将所述光纤熔接点保护装置固定在散热设备上；

（2）将熔接后的光纤固定在所述包层V形槽和涂覆层V形槽中；

（3）在所述包层V形槽中光纤熔接点处滴加紫外胶水，在涂覆层V形槽内滴加硅胶，硅胶用于形成硅胶软扎带，起到固定光纤涂覆的作用，避免光纤损伤、松动，同时又具有良好的柔韧性；

（4）将光纤沿着所述梯形缓冲板并列排布，并在所述束缚固定区形成束状；

（5）在所述梯形缓冲板和所述束缚固定区交界处滴加硅胶进行光纤的固定。

2.根据权利要求1所述的一种光纤熔接点保护装置的保护方法，其特征在于，所述散热基板的材料为6061铝合金或无氧铜TU。

3.根据权利要求1所述的一种光纤熔接点保护装置的保护方法，其特征在于，所述装置定位区各开设2个固定孔。

4.根据权利要求1所述的一种光纤熔接点保护装置的保护方法，其特征在于，步骤（3）中，采用波长为365nm的LED点光源照射光纤熔接点处滴加的紫外胶水，LED点光源到所述包层V形槽中光纤的距离为10～20mm，照射时间为3～5分钟，LED点光源的能量密度为10～30mW/cm²。

5.根据权利要求1所述的一种光纤熔接点保护装置的保护方法，其特征在于，步骤（4）中，使用聚酰亚胺胶带将光纤固定在所述梯形缓冲板上。

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