CN113534333A

CN113534333A - 光纤制备方法及光纤

Info

Publication number: CN113534333A
Application number: CN202111090313.7A
Authority: CN
Inventors: 张艳春; 杨国文; 惠利省
Original assignee: Dugen Laser Technology Suzhou Co Ltd
Current assignee: Dugen Laser Technology Suzhou Co Ltd
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: CN113534333B

Abstract

本发明提供了一种光纤制备方法及光纤，涉及光纤加工的技术领域，光纤制备方法包括步骤：提供具有光纤包层和光纤纤芯的光纤，在光纤纤芯的端口处形成保护件;在光纤的端面上涂覆光刻胶层，通过曝光显影处理，以在光纤的端面上保留多个彼此间隔的光刻胶凸起；在多个光刻胶凸起之间的间隙处填充散热粘附层；在散热粘附层上方涂覆石墨烯薄膜；去除光刻胶凸起和保护件；将端面直径与光纤相同的玻璃棒的端面加热并与石墨烯薄膜熔接。熔融态的玻璃棒可以填充石墨烯薄膜内的间隙，光纤纤芯出光端的热量可以被其周围的石墨烯薄膜沿径向逐渐向外侧传导，避免光纤纤芯热量聚集难以散去，导致局部温度过高进而损坏光纤纤芯的问题产生。

Description

光纤制备方法及光纤

技术领域

本发明涉及光纤加工技术领域，尤其是涉及一种光纤制备方法及光纤。

背景技术

单模光纤模场直径很小，在光纤的出光端，因为暴露在空气中，如果灰尘或其它悬浮颗粒落在纤芯部位，将有可能形成吸光中心，造成局部温度升高、进而燃烧光纤造成产品报废。常用的解决办法是在光纤出光端熔接一段材质均匀的玻璃棒，其外径与光纤包层外径一样，但没有纤芯材料。光从熔接界面进入玻璃棒后光斑尺寸会逐渐增大，到玻璃棒的尾端其面积已比原出光端有所扩大，达到降低光密度的目的。

但是光纤与玻璃棒熔接后，在二者的连接面会出现热量聚集难以排出的问题，长时间使用后，会影响光纤纤芯的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤制备方法及光纤，以缓解光纤与玻璃棒熔接后，在二者的连接面会出现热量聚集难以排出的问题，长时间使用后，会影响光纤纤芯的性能的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供的一种光纤制备方法，所述光纤制备方法包括步骤：

步骤S1.提供具有光纤包层和光纤纤芯的光纤，在光纤纤芯的端口处形成保护件;

步骤S2.在光纤的端面上涂覆光刻胶层，通过曝光显影处理，以在光纤的端面上保留多个彼此间隔的光刻胶凸起；

步骤S3.在多个光刻胶凸起之间的间隙处填充散热粘附层；

步骤S4.在散热粘附层上方涂覆石墨烯薄膜；

步骤S5.去除光刻胶凸起和保护件；

步骤S6. 将玻璃棒的一端加热并与石墨烯薄膜熔接，且玻璃棒上与石墨烯薄膜熔接的端面的直径与光纤的直径相同。

进一步的，所述步骤S2中，所述保护件的顶面上涂覆光刻胶；

曝光显影处理后，所述保护件的顶面上具有光刻胶凸起。

进一步的，所述保护件为通过静电吸附在光纤纤芯端面上的有机聚合物膜结构。

进一步的，所述光刻胶凸起的横截面为圆形、椭圆形或者多边形结构。

进一步的，所述光纤制备方法还包括在步骤S5时进行的步骤：

使用惰性气体对光纤纤芯表面进行吹扫。

进一步的，所述光纤制备方法还包括在玻璃棒的周向侧面上形成石墨烯散热层的步骤。

进一步的，所述玻璃棒为拉锥玻璃体，所述拉锥玻璃体的底面熔接到石墨烯薄膜上方。

进一步的，所述玻璃棒内部嵌入有凹透镜，所述凹透镜位于光纤纤芯的延长路径上。

进一步的，所述光纤制备方法还包括制备玻璃棒的步骤：

从玻璃棒的一侧端面沿轴向开设容纳槽；

将有机透明材料的凹透镜放置到容纳槽内；

利用玻璃材料封堵容纳槽的开口。

进一步的，所述玻璃棒内部嵌入有凸透镜，所述凸透镜位于光纤纤芯的延长路径上。

第二方面，本发明实施例提供的一种光纤，所述光纤采用上述的光纤制备方法制备而成。

本发明实施例提供的光纤制备方法包括步骤：首先，提供具有光纤包层和光纤纤芯的光纤，在光纤纤芯的端口处形成保护件，保护件可以防止光纤纤芯出光处在加工过程中受到外界灰尘颗粒或杂质的污染。然后，在光纤的端面上涂覆光刻胶层，通过曝光显影处理，在光纤的端面上保留多个彼此间隔的光刻胶凸起，多个光刻胶凸起彼此之间的间隙可以形成容纳石墨烯的空间。在多个光刻胶凸起之间的间隙处填充散热粘附层，然后在散热粘附层上方涂覆石墨烯薄膜，石墨烯薄膜可以被粘附在光纤的端面上；去除光刻胶凸起和保护件后，将玻璃棒的一端加热并与石墨烯薄膜熔接，且玻璃棒上与石墨烯薄膜熔接的端面的直径与光纤的直径相同。因玻璃与石墨烯材料不容易粘接，因此，通过光刻胶凸起将石墨烯薄膜设置成具有间隙的结构，熔融态的玻璃棒可以填充石墨烯薄膜内的间隙。石墨烯薄膜属于现有常规的散热材料，具有良好的导热散热能力，纤芯位置处的温度是最高的，而纤芯径向外侧的石墨烯薄膜部分的温度相对中间位置的温度较低，热量会自发的由中间沿径向向外侧传导，因此，光纤纤芯出光端的热量可以被其周围的石墨烯薄膜沿径向逐渐向外侧传导，从而将中心的热量分摊到整个石墨烯薄膜上，石墨烯薄膜与玻璃棒的端面对接，进而从整个石墨烯薄膜将热量分摊到整个玻璃棒上，一方面，热量可以从石墨烯薄膜的周向侧边，即光纤和玻璃棒熔接的间隙处向外传导，另一方面，分摊到玻璃棒上的热量可以从玻璃棒的周向外壁向外传导，避免光纤纤芯热量聚集难以散去，导致局部温度过高进而损坏光纤纤芯的问题产生。

本发明实施例提供的光纤采用上述的光纤制备方法制备而成。因为本发明实施例提供的光纤引用了上述的光纤制备方法，所以，本发明实施例提供的光纤也具备光纤制备方法的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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光纤制备方法步骤S1的示意图；

图2为本发明实施例提供的光纤制备方法步骤S2的示意图；

图3为本发明实施例提供的光纤制备方法步骤S3的示意图；

图4为本发明实施例提供的光纤制备方法步骤S4的示意图；

图5为本发明实施例提供的光纤制备方法步骤S5的示意图；

图6为本发明实施例提供的光纤制备方法步骤S6的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种光纤示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种光纤示意图。

图标：100-光纤包层；200-光纤纤芯；300-保护件；400-光刻胶凸起；500-散热粘附层；600-石墨烯薄膜；700-玻璃棒；710-凹透镜；720-凸透镜。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的光纤制备方法包括步骤：

步骤S1.提供具有光纤包层100和光纤纤芯200的光纤，在光纤纤芯200的端口处形成保护件300。

如图1所示，保护件300可以防止光纤纤芯200出光处在加工过程中受到外界灰尘颗粒或杂质的污染。保护件300要能够便于去除并且不要留下有残余物，保护件300可以为通过静电吸附的有机聚合物膜结构。

步骤S2.在光纤的端面上涂覆光刻胶层，通过曝光显影处理，以在光纤的端面上保留多个彼此间隔的光刻胶凸起400。

如图2所示，涂覆光刻胶后再通过曝光显影技术可以在光纤的端面上形成特定形状的凸起结构，所述光刻胶凸起400的横截面可以为圆形、椭圆形或者多边形结构。多个光刻胶凸起400可以均匀分布，也可以随机杂乱分布。

保护件300的顶面上可以涂覆光刻胶，通过曝光显影处理后，所述保护件300的顶面上也可以具有光刻胶凸起400。位于光纤包层100上的光刻胶凸起400的高度高于保护件300的高度。

步骤S3.在多个光刻胶凸起400之间的间隙处填充散热粘附层500。

如图3所示，散热粘附层500的顶面远低于光刻胶凸起400的顶面，在散热粘附层500的上方留有容纳石墨烯薄膜600的空间，散热粘附层500材料具有较好的导热性和粘附性，散热粘附层500的熔点或软化点高于玻璃的熔点，具体材料可以为ZY510单组分超高温无机胶。

步骤S4.在散热粘附层500上方涂覆石墨烯薄膜600。

如图4所示，石墨烯薄膜600可以通过散热粘附层500被粘附在光纤包层100的端面上。所述石墨烯薄膜600的顶面可以平齐于或者低于光刻胶凸起400的顶面，以方便后续步骤中去除光刻胶凸起400和保护件300。

步骤S5.去除光刻胶凸起400和保护件300。

如图5所示，去除光刻胶凸起400和保护件300后，原本光刻胶凸起400和保护件300所处的位置将形成间隙。

先通过对所有的光刻胶凸起400进行曝光和显影的方式去除掉所有的光刻胶凸起400，然后再通过负压吸附或者静电吸附的方式去除保护件300，去除光刻胶凸起400和保护件300时，使用惰性气体对光纤纤芯200表面进行吹扫，进一步减少光纤纤芯200表面可能存在的灰尘或杂质颗粒。

步骤S6. 将玻璃棒700的一端加热并与石墨烯薄膜600熔接，且玻璃棒700上与石墨烯薄膜600熔接的端面的直径与光纤的直径相同。

如图6所示，光纤包层100和玻璃棒700在大于600℃时，能够变软变形，在加热到800-1000℃时，能够熔接在一起，在熔接界面处，熔融态的玻璃棒700可以填充石墨烯薄膜600内的间隙，石墨烯薄膜600能够提高散热性能，而不会影响玻璃棒700和光纤包层100的熔接。其中，玻璃棒700的材质为光纤技术中常用的玻璃材质。

所述光纤制备方法还包括在步骤步骤S6之后进行的步骤：在玻璃棒700的周向侧面上形成石墨烯散热层。这样可以提高整个出光端周围的散热性能。

在一种实施方式中，所述玻璃棒700为拉锥玻璃体，拉锥玻璃体整体呈锥台状，具有面积较大的底面和面积较小的顶面，所述拉锥玻璃体的底面熔接到石墨烯薄膜600上方。由于在出光端的玻璃棒700为锥形结构，能够改变光纤的模场直径，降低出光端的光密度。拉锥玻璃体可以通过熔融拉锥法形成。

如图7所示，在另一种实施方式中，可以在光纤的出光端的端面熔接带有凹透镜710和凸透镜720的玻璃棒700，其中，凹透镜710和凸透镜720分别位于光纤纤芯200的延长路径上，即，从光纤纤芯200射出的光可以分别经过凹透镜710和凸透镜720。通过限定凹透镜710和凸透镜720的曲率以及两个透镜与光纤纤芯200的端面的距离，控制光纤的模场直径，可以扩大模场直径，使光相对分散，进而减小光密度，避免局部温度过高。

由于凹透镜710和凸透镜720均可以改变光的方向，为了控制模场直径，使光相对分散，减小光密度，也可以在锥形的玻璃棒700上设置单个凹透镜710使光发散；或者，玻璃棒700内既具有凹透镜710也具有凸透镜720，且所述凹透镜710相比于凸透镜720更靠近光纤的端面，控制光发散但也不至于过分发散；或者，玻璃棒700内既具有凹透镜710也具有凸透镜720，且所述凸透镜720相比于凹透镜710更靠近光纤的端面，使出光发散，这样可以通过控制凹透镜710和凸透镜720的曲率，以及凹透镜710和凸透镜720分别与光纤端面的距离，便可以调节光纤的模场直径。

所述光纤制备方法还包括制备玻璃棒700的步骤：从玻璃棒700的一侧端面沿轴向开设容纳槽；将有机透明材料的凹透镜710放置到容纳槽内；利用玻璃材料封堵容纳槽的开口。

如图8所示，玻璃材料和有机透明材料的折射率不同，通过内嵌的方式可以将凹透镜710或者凸透镜720嵌入到玻璃棒700内部，从而使光纤发出的光可以通过凹透镜710或者凸透镜720。玻璃棒700可以采用两块拉锥玻璃单元熔接而成，一块拉锥玻璃单元内嵌凹透镜710，另一个拉锥单元内嵌凸透镜720。其中，拉锥玻璃单元可以通过熔融拉锥法形成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种光纤制备方法，其特征在于，所述光纤制备方法包括步骤：

步骤S1.提供具有光纤包层（100）和光纤纤芯（200）的光纤，在光纤纤芯（200）的端口处形成保护件（300）;

步骤S2.在光纤的端面上涂覆光刻胶层，通过曝光显影处理，以在光纤的端面上保留多个彼此间隔的光刻胶凸起（400）；

步骤S3.在多个光刻胶凸起（400）之间的间隙处填充散热粘附层（500）；

步骤S4.在散热粘附层（500）上方涂覆石墨烯薄膜（600）；

步骤S5.去除光刻胶凸起（400）和保护件（300）；

步骤S6.将玻璃棒（700）的一端加热并与石墨烯薄膜（600）熔接，且玻璃棒（700）上与石墨烯薄膜（600）熔接的端面的直径与光纤的直径相同。

2.根据权利要求1所述的光纤制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述保护件（300）的顶面上涂覆光刻胶；

曝光显影处理后，所述保护件（300）的顶面上具有光刻胶凸起（400）。

3.根据权利要求1所述的光纤制备方法，其特征在于，所述保护件（300）为通过静电吸附在光纤纤芯（200）端面上的有机聚合物膜结构。

4.根据权利要求1所述的光纤制备方法，其特征在于，所述光刻胶凸起（400）的横截面为圆形、椭圆形或者多边形结构。

5.根据权利要求1所述的光纤制备方法，其特征在于，所述光纤制备方法还包括在步骤S5时进行的步骤：

使用惰性气体对光纤纤芯（200）表面进行吹扫。

6.根据权利要求1所述的光纤制备方法，其特征在于，所述光纤制备方法还包括在玻璃棒（700）的周向侧面上形成石墨烯散热层的步骤。

7.根据权利要求1所述的光纤制备方法，其特征在于，所述玻璃棒（700）为拉锥玻璃体，所述拉锥玻璃体的底面熔接到石墨烯薄膜（600）上方。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的光纤制备方法，其特征在于，所述玻璃棒（700）内部嵌入有凹透镜（710），所述凹透镜（710）位于光纤纤芯（200）的延长路径上。

9.根据权利要求8所述的光纤制备方法，其特征在于，所述光纤制备方法还包括制备玻璃棒（700）的步骤：

从玻璃棒（700）的一侧端面沿轴向开设容纳槽；

将有机透明材料的凹透镜（710）放置到容纳槽内；

利用玻璃材料封堵容纳槽的开口。

10.根据权利要求8所述的光纤制备方法，其特征在于，所述玻璃棒（700）内部嵌入有凸透镜（720），所述凸透镜（720）位于光纤纤芯（200）的延长路径上。

11.一种光纤，其特征在于，所述光纤采用权利要求1-10任意一项所述的光纤制备方法制备而成。