CN114540781A - 一种硫系光纤端面镀膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硫系光纤端面镀膜方法,包括取待镀膜的硫系光纤,将位于该硫系光纤的至少一端部的涂覆层剥离掉,露出光纤包层;将已露出光纤包层的硫系光纤端部的端面做平整化处理,得到平整的光纤端面;以及在室温下采用金属氧化物材料作为镀膜靶材,利用磁控溅射方法对该硫系光纤平整的光纤端面做镀膜处理,得到端面镀膜后的硫系光纤。通过选用金属氧化物材料作为镀膜靶材,利用磁控溅射方法对该硫系光纤的两个平整的光纤端面分别做镀膜处理,可以减少光线经镀膜的光纤端面进入硫系光纤空间传输过程中的菲涅尔损耗,提高耦合效率;通过对待镀膜硫系光纤的各端面做镀膜处理,还可提高各端面的损伤阈值,实现光线在该硫系光纤中的高功率传输。

Description

一种硫系光纤端面镀膜方法
技术领域
本发明涉及光纤领域,尤其涉及一种硫系光纤端面镀膜方法。
背景技术
硫系光纤已经被广泛地应用到非线性光学和传感等领域,硫系光纤是目前唯一可传输4.5μm及以上波段的红外光纤,现有的硫系光纤主要是指硫基光纤、硒基光纤和碲基光纤。
相对于传统的石英光纤,硫系光纤具有相对较低的机械强度、更低的熔点(<300℃)以及更高的折射率(>2.5)的特性。
不过,现有的硫系光纤因具有上述特性而存在一些不足:由于硫系光纤与石英光纤之间的物理特性差别大,导致难以轻松地对硫系光纤端面和石英光纤端面做熔接,致使需要采取空间对接耦合方式才能实现两个光纤的连接;由于硫系光纤具有更高的折射率,造成介质间菲涅尔反射率增大,硫系光纤与空气间隙之间的菲涅尔反射率达15%以上,增大了传输损耗,严重影响了光在光纤中的传输效果。
因此,如何对硫系光纤端面做出处理,以降低硫系光纤端面的菲涅尔损耗,成为硫系光纤领域需要解决的一个技术问题。。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种无需熔接光纤端面且具有较低菲涅尔反射率的硫系光纤端面镀膜方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,取待镀膜的硫系光纤,将位于该硫系光纤的至少一端部的涂覆层剥离掉,露出光纤包层;
步骤2,将已露出光纤包层的硫系光纤端部的端面做平整化处理,得到平整的光纤端面;
步骤3,在室温下采用金属氧化物材料作为镀膜靶材,利用磁控溅射方法对该硫系光纤平整的光纤端面做镀膜处理,得到端面镀膜后的硫系光纤。
改进地,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,在步骤1中,将位于该硫系光纤的两个端部的涂覆层均剥离掉。
再改进,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,在二氯甲烷溶液中将所述硫系光纤端部的涂覆层剥离掉。
改进地,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,在步骤2中,利用切割刀按照预设切角切割硫系光纤端部的端面。
进一步地,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,所述预设切角的取值范围为[0,60°]。
改进地,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,在步骤3中,利用磁控溅射方法对硫系光纤的各平整光纤端面均匀地做镀膜处理。
进一步改进,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,所述金属氧化物材料的折射率范围为(1,2.5] 。
可选择地,在所述硫系光纤端面镀膜方法中,所述待镀膜的硫系光纤为硫基光纤或硒基光纤或碲基光纤;所述金属氧化物材料为氧化铝或五氧化二钽或氧化锆或氧化锌或氧化镁。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
首先,通过选用金属氧化物材料作为镀膜靶材,并利用磁控溅射方法对该硫系光纤的平整的光纤端面做镀膜处理,以形成镀膜层,可以有效减少光线经镀膜的该光纤端面进入硫系光纤后,光线在空气和硫系光纤之间的菲涅尔损耗,即降低了菲涅尔损耗和传输损耗,提高了耦合效率;通过对待镀膜硫系光纤的端面做镀膜处理,还可以提高该端面的损伤阈值,实现光线在该硫系光纤中的高功率传输;
其次,通过直接对整根长硫系光纤的两个平整的光纤端面分别做镀膜处理,可以提高镀膜效率,不需要熔接两个短硫系光纤,避免了硫系光纤因熔接处理而产生的损耗。
附图说明
图1为本发明实施例一中的硫系光纤端面镀膜方法流程示意图;
图2为本发明实施例一中的待镀膜的硫系光纤结构示意图;
图3为本发明实施例一中的硫系光纤经端面镀膜处理后的结构示意图;
图4为本发明实施例二中的硫系光纤经端面镀膜处理后的结构示意图;
图5为图4所示硫系光纤用于级联中红外光纤激光器时的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一
本实施例一提供一种硫系光纤端面镀膜方法,硫系光纤采用硫基光纤。具体地,参见图1所示,该实施例一的硫系光纤端面镀膜方法,包括如下步骤:
步骤1,取待镀膜的硫系光纤1,在二氯甲烷溶液中将位于该硫系光纤1的第一端部11的涂覆层2剥离掉,露出光纤包层3;其中,参见图2所示,标号4即为该硫系光纤1的纤芯;
步骤2,利用切割刀按照预设切角将已露出光纤包层3的硫系光纤第一端部11的端面做平整化地切割处理,得到平整的光纤端面;其中,此处的预设切角的取值范围为[0,60°];
步骤3,将具有平整光纤端面的硫系光纤1固定到可旋转地镀膜盘上,在室温下采用金属氧化物材料作为镀膜靶材,利用磁控溅射方法对该硫系光纤平整的光纤端面做均匀地镀膜处理,得到端面镀膜后的硫系光纤。其中,经端面镀膜处理后硫系光纤结构参见图3所示,第一端部11的端面上所形成的镀膜层标号为5。根据需要,可以通过调控靶材驱动功率大小、运行时间以及镀膜盘旋转速度等参数来控制光纤端面所形成镀膜层的厚度和镀膜均匀度。
作为镀膜靶材的金属氧化物材料的折射率范围为(1,2.5] ,例如,金属氧化物可以根据实际需要选用氧化铝或五氧化二钽或氧化锆或氧化锌或氧化镁。
根据需要,该实施例中待镀膜的硫系光纤1也可以替换为硒基光纤或碲基光纤。
在该实施例中,通过选用金属氧化物材料作为镀膜靶材,并利用磁控溅射方法对该硫系光纤的平整的光纤端面做镀膜处理,以形成镀膜层,可以有效减少光线经镀膜的该光纤端面进入硫系光纤后,光线在空气和硫系光纤之间的菲涅尔损耗,即降低了菲涅尔损耗,提高了耦合效率;通过对待镀膜硫系光纤的端面做镀膜处理,还可以提高该端面的损伤阈值,实现光线在该硫系光纤中的高功率传输。
实施例二
本实施例二提供另外一种硫系光纤端面镀膜方法,硫系光纤也是采用硫基光纤。具体地,该实施例二的硫系光纤端面镀膜方法,包括如下步骤:
步骤1,取待镀膜的硫系光纤1,在二氯甲烷溶液中将位于该硫系光纤1的第一端部11的涂覆层2和第二端部12的涂覆层2均剥离掉,露出各端部的光纤包层3;其中,参见图4所示,标号4即为该硫系光纤1的纤芯;
步骤2,利用切割刀按照预设切角分别将已露出光纤包层3的硫系光纤第一端部11的端面和第二端部12的端面做平整化地切割处理,分别得到平整的光纤端面;其中,此处的预设切角的取值范围为[0, 60°];
步骤3,将具有两个平整光纤端面的硫系光纤1固定到可旋转地镀膜盘上,在室温下采用金属氧化物材料作为镀膜靶材,利用磁控溅射方法分别对该硫系光纤两个平整的光纤端面做均匀地镀膜处理,得到端面镀膜后的硫系光纤。其中,根据需要,可以通过调控靶材驱动功率大小、运行时间以及镀膜盘旋转速度等参数来控制光纤端面所形成镀膜层的厚度和镀膜均匀度。在该实施例中,经镀膜处理后,第一端部11的端面上以及第二端部12的端面上所形成的镀膜层标号为5。
作为镀膜靶材的金属氧化物材料的折射率范围为(1,2.5],例如,金属氧化物可以根据实际需要选用氧化铝或五氧化二钽或氧化锆或氧化锌或氧化镁。
根据需要,该实施例中待镀膜的硫系光纤1也可以替换为硒基光纤或碲基光纤。
在该实施例中,通过选用金属氧化物材料作为镀膜靶材,并利用磁控溅射方法对该硫系光纤的两个平整的光纤端面分别做镀膜处理,以形成镀膜层,可以有效减少光线经镀膜的光纤端面进入硫系光纤后,光线在空气和硫系光纤之间的菲涅尔损耗,即降低了菲涅尔损耗,提高了耦合效率;通过对待镀膜硫系光纤的各端面做镀膜处理,还可以提高各端面的损伤阈值,实现光线在该硫系光纤中的高功率传输。
该实施例还提供了一种级联中红外光纤激光器。具体地,参见图5所示,该实施例的级联中红外光纤激光器包括有经端面镀膜处理后的硫系光纤1和石英光纤纤芯6,石英光纤纤芯6的纤芯60与硫系光纤1的端面上的镀膜层级联。这样,波长为2 μm的激光束在石英光纤6的纤芯60内传输,然后通过空间耦合从硫系光纤1的一个端面的镀膜层5入射到硫系光纤1中,利用硫系光纤的非线性特性,并且再从该硫系光纤1的另一个端面的镀膜层5输出,构成级联中红外光纤激光器。
需要说明的是,在传统端面镀膜方法中,主要是采用分段处理方式,即先取两个短光纤,然后分别对各短光纤的一个端面做镀膜处理,再把前一个短光纤的镀膜端面与后一个短光纤的镀膜端面做熔接处理,增大了两个短光纤熔接时的损耗。该实施例的硫系光纤端面镀膜方法是直接对整根长的硫系光纤的两个端面进行镀膜处理,可以提高镀膜效率,不需要熔接端面,避免了硫系光纤因熔接处理而产生的损耗。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例,但是应该清楚地理解,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,取待镀膜的硫系光纤,将位于该硫系光纤的至少一端部的涂覆层剥离掉,露出光纤包层;
步骤2,将已露出光纤包层的硫系光纤端部的端面做平整化处理,得到平整的光纤端面;
步骤3,在室温下采用金属氧化物材料作为镀膜靶材,利用磁控溅射方法对该硫系光纤平整的光纤端面做镀膜处理,得到端面镀膜后的硫系光纤。
2.根据权利要求1所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,在步骤1中,将位于该硫系光纤的两个端部的涂覆层均剥离掉。
3.根据权利要求1或2所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,在二氯甲烷溶液中将所述硫系光纤端部的涂覆层剥离掉。
4.根据权利要求1或2所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,在步骤2中,利用切割刀按照预设切角切割硫系光纤端部的端面。
5.根据权利要求4所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,所述预设切角的取值范围为[0, 60°]。
6.根据权利要求2所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,在步骤3中,利用磁控溅射方法对硫系光纤的各平整光纤端面均匀地做镀膜处理。
7.根据权利要求1所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,所述金属氧化物材料的折射率范围为(1,2.5] 。
8.根据权利要求1或2所述的硫系光纤端面镀膜方法,其特征在于,所述待镀膜的硫系光纤为硫基光纤或硒基光纤或碲基光纤;所述金属氧化物材料为氧化铝或五氧化二钽或氧化锆或氧化锌或氧化镁。
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