CN114624816A - 一种制备微结构光纤平滑端面的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备微结构光纤平滑端面的处理方法，步骤为：1、将光纤的待处理端垂直插入到浓硫酸腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，对光纤的涂覆层进行去除，得到需求长度的裸光纤；2、将经腐蚀处理的光纤端用蒸馏水初步冲洗；3、将光纤端置于超声波清洗机深度清洗；4、将待处理的裸光纤端垂直插入到腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，对裸光纤的端面腐蚀去除；5、将经腐蚀处理的裸光纤端用蒸馏水初步冲洗；6、将裸光纤端置于超声波清洗机深度清洗；7、将深度清洗后的光纤端烘干处理，完成光纤的端面平滑处理。本发明一方面可得到平滑的微结构光纤端面，另一方面不会对光纤造成损伤。
Description
技术领域
本发明属于光纤加工技术领域，涉及微结构光纤的端面处理技术，具体涉及一种制备微结构光纤平滑端面的处理方法。
背景技术
微结构光纤其纤芯或包层不再是传统光纤的单一结构，而是引入一些微小结构，如纤芯中的缺陷结构、包层中周期性结构等，以此来获得所需的传光特性。微结构光纤有着材料单一，温度特性好，弯曲损耗小，色散特性灵活等特性，是光纤传感和光通信理想的新型材料。微结构光纤尤其是空芯带隙型光子晶体光纤，因光纤内里薄壁结构导致光纤较普通光纤更为脆弱，使用过程中机械应力的引入更容易产生微裂纹。而在光纤应用时熔接处理的光纤涂覆层剥除和端面平滑处理比普通光纤更难。通常光纤采用机械式涂覆层剥除和机械式光纤切割，应用较为成熟。但机械式剥除易导致剥除位置因剥除的机械应力过大受损，致使微结构光纤内部微孔结构发生变化影响传光特性，甚至随受损的微裂纹断裂；机械式切刀易在光纤端面上留有刀痕，甚至造成微结构光纤孔壁塌陷、光纤端面不平整、切割角度不理想等问题。同时，现有微结构光纤种类繁多，现有工具往往不能直接满足使用需求，需大量时间调教仍不能避免以上问题，对微结构光纤的应用增加了难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可得到平滑的微结构光纤端面、且不会对光纤造成损伤的制备微结构光纤平滑端面的处理方法。
本发明的目的之一通过如下技术方案来实现：
一种制备微结构光纤平滑端面的处理方法，其特征在于；包括如下步骤：
步骤1、将光纤的待处理端垂直插入到浓硫酸腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，通过腐蚀的方式对光纤的涂覆层进行去除，得到需求长度的裸光纤；
步骤2、将经腐蚀处理的光纤端用蒸馏水进行初步冲洗；
步骤3、将初步冲洗后的光纤端置于超声波清洗机进行深度清洗，并擦拭干净；
步骤4、将待处理的裸光纤端垂直插入到腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，通过腐蚀的方式对裸光纤的端面进行腐蚀去除；
步骤5、将经腐蚀处理的裸光纤端用蒸馏水进行初步冲洗；
步骤6、将初步冲洗后的裸光纤端置于超声波清洗机进行深度清洗；
步骤7、将深度清洗后的光纤端进行烘干处理，完成光纤的端面平滑处理。
进一步：在步骤1和步骤4中，在光纤的未浸入端连接有充气气泵，通过充气气泵通入惰性气体。
进一步的：步骤4中，腐蚀液采用氢氟酸腐蚀液，氢氟酸腐蚀液的浓度小于1mol/L，氢氟酸腐蚀液的温度为40-50℃。
进一步的：所述氢氟酸腐蚀液盛装在腐蚀反应容器中，腐蚀反应容器置于加热保温盘上。
进一步的：在步骤1和步骤4中，采用光纤夹具调整架对光纤进行垂直固定；光纤夹具调整架包括底部支撑板、立柱、横梁、光纤端头固定座、光纤夹持头；所述底部支撑板用于支撑腐蚀反应容器，所述底部支撑板连接有多个调平螺钉，在底部支撑板的上端设置有水平仪；所述立柱垂直固定在底部支撑板的上端，所述横梁以上下可调位的方式连接于立柱上，在横梁的一端连接有锁紧螺钉，使横梁固定在立柱上，所述光纤夹持头固定在横梁的另一端，在光纤夹持头上设置有使光纤的待处理端垂直穿过的夹持孔；所述光纤端头固定座固定安装在立柱的顶部，用于固定光纤不需要处理的一端。
本发明具有的优点和积极效果为：
1、本发明采用化学腐蚀方式制备，避免了机械剥除及切割带来的机械应力破损问题。
2、本发明采用浓硫酸去除光纤涂覆层，去除长度可调，避免机械剥除应力对微结构光纤的损伤。
3、现有的普通腐蚀方法由于液体的表面张力，易导致腐蚀液体过渡侵蚀空气孔边沿，致使微结构光纤的薄壁结构被腐蚀破坏，腐蚀后的光纤端面不平整，易破坏微结构光纤的导光特性，影响微结构光纤的后续处理及应用。本发明以氢氟酸溶液腐蚀光纤端面，同时采用气泵对光纤空气孔充入惰性气体，一方面惰性气体充满光纤的空气孔，避免了因液体表面张力而导致腐蚀液对光纤空气孔边沿的过渡侵蚀，另一方面采用惰性气体，惰性气体不会与腐蚀液发生化学反应，具有较好的稳定性，从而不会对光纤的端面腐蚀处理带来不利的影响。
4、本发明所处理的光纤端面平整，利于后续熔接、传感器件的制作等操作。可兼容各种纤径光纤的处理，对光纤涂覆层剥除无特别长度要求，可有效缩短光纤熔接后的二次涂覆长度，可有效提升熔接后熔点的抗拉强度。
附图说明
图1是微结构光纤示意图；
图2是本发明进行腐蚀操作的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
一种制备微结构光纤平滑端面的处理方法，主要包括七步；
步骤1、将光纤的待处理端垂直插入到浓硫酸腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，通过腐蚀的方式对光纤的涂覆层进行去除，得到需求长度的裸光纤；
步骤2、将经腐蚀处理的光纤端用蒸馏水进行初步冲洗；
步骤3、将初步冲洗后的光纤端置于超声波清洗机进行深度清洗，并擦拭干净；
步骤4、将待处理的裸光纤端垂直插入到腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，通过腐蚀的方式对裸光纤的端面进行腐蚀去除；
步骤5、将经腐蚀处理的裸光纤端用蒸馏水进行初步冲洗；
步骤6、将初步冲洗后的裸光纤端置于超声波清洗机进行深度清洗；
步骤7、将深度清洗后的光纤端进行烘干处理，完成光纤的端面平滑处理
本处理方法采用的装置主要包括腐蚀液容器、超声波清洗机、加热保温盘，光纤夹具调整架和充气气泵。
本发明利用酸、碱或盐的腐蚀溶解作用进行化学腐蚀，获得所需状态的特种加工方法。先利用浓硫酸腐蚀液对光纤待处理端的涂覆层进行腐蚀去除，对光纤包层无损伤。然后用氢氟酸溶液对裸光纤端进行腐蚀。氢氟酸是弱酸，分子间存在氢键加上H-F共价键，稳定性高，电离程度低，在稀溶液中部分离解。光纤的材质为石英材料，石英材料与氢氟酸之间的化学反应可表示为
SiO2+4HF→SiF4+2H2O
为保证腐蚀液腐蚀速率，将通过设置于腐蚀液容器8底部的加热保温盘7对腐蚀溶液加热并保温，温度为40-50℃。
光纤夹具调整架包括底部支撑板6、立柱2、横梁3、光纤端头固定座1、光纤夹持头9；在底部支撑板的上端放置腐蚀反应容器。所述底部支撑板连接有多个调平螺钉5，进行调平处理，并通过安装在底部支撑板顶部的水平仪来进行判断，保证腐蚀液与光纤端面的水平。所述立柱垂直固定在底部支撑板的上端，所述横梁以上下可调位的方式连接于立柱上，在横梁的一端连接有锁紧螺钉4，使横梁固定在立柱上，所述光纤夹持头固定在横梁的另一端，在光纤夹持头上设置有使光纤的待处理端垂直穿过的夹持孔。该光纤夹持头为低应力夹具，用于实现对光纤的竖向夹持以保持光纤稳定，可采用由带V形槽的夹块和低应力夹持立板构成，夹块和夹持立板通过磁力吸合。所述光纤端头固定座固定安装在立柱的顶部，用于固定光纤不需要处理的一端。在上述立柱可设置刻度，根据刻度按需调整横梁的上下位置，从而实现光纤夹持头的上下位置的调整，以实现光纤端腐蚀长度的调整。
采用上述光纤夹具调整架，竖直夹持光纤，并保证待腐蚀面朝下。光纤夹持头距离腐蚀液面距离可调，可根据熔接机需求调节剥纤长度及裸纤端腐蚀长度，更短的裸露长度可以有效提升熔接后熔点的抗拉强度。
将光纤100插入氢氟酸腐蚀液中，为避免液体张力导致腐蚀液对光纤空气孔边沿101的过渡侵蚀，光纤的未浸入端连接充气气泵，从光纤另一端充入微量惰性气体，如氮气等，以保证腐蚀端面的平整。惰性气体的气压要稳定可调。
腐蚀完成后先用蒸馏水浸泡进行初步清洗；然后置于超声波清洗机中进行深度清洗，最后再进行吹风烘干。取下光纤待用，光纤表面处理完成。
在操作全过程中，勿碰触所处理光纤端面，且轻拿轻放，以免损坏光纤及其端面。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (5)
1.一种制备微结构光纤平滑端面的处理方法，其特征在于；包括如下步骤：
步骤1、将光纤的待处理端垂直插入到浓硫酸腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，通过腐蚀的方式对光纤的涂覆层进行去除，得到需求长度的裸光纤；
步骤2、将经腐蚀处理的光纤端用蒸馏水进行初步冲洗；
步骤3、将初步冲洗后的光纤端置于超声波清洗机进行深度清洗，并擦拭干净；
步骤4、将待处理的裸光纤端垂直插入到腐蚀液中，在光纤另一端对光纤空气孔通入惰性气体的情况下，通过腐蚀的方式对裸光纤的端面进行腐蚀去除；
步骤5、将经腐蚀处理的裸光纤端用蒸馏水进行初步冲洗；
步骤6、将初步冲洗后的裸光纤端置于超声波清洗机进行深度清洗；
步骤7、将深度清洗后的光纤端进行烘干处理，完成光纤的端面平滑处理。
2.根据权利要求1所述的制备微结构光纤平滑端面的处理方法，其特征在于：在步骤1和步骤4中，在光纤的未浸入端连接有充气气泵，通过充气气泵通入惰性气体。
3.根据权利要求1所述的制备微结构光纤平滑端面的处理方法，其特征在于：步骤4中，腐蚀液采用氢氟酸腐蚀液，氢氟酸腐蚀液的浓度小于1mol/L，氢氟酸腐蚀液的温度为40-50℃。
4.根据权利要求3所述的制备微结构光纤平滑端面的处理方法，其特征在于：所述氢氟酸腐蚀液盛装在腐蚀反应容器中，腐蚀反应容器置于加热保温盘上。
5.根据权利要求1所述的制备微结构光纤平滑端面的处理方法，其特征在于：在步骤1和步骤4中，采用光纤夹具调整架对光纤进行垂直固定；光纤夹具调整架包括底部支撑板、立柱、横梁、光纤端头固定座、光纤夹持头；所述底部支撑板用于支撑腐蚀反应容器，所述底部支撑板连接有多个调平螺钉，在底部支撑板的上端设置有水平仪；所述立柱垂直固定在底部支撑板的上端，所述横梁以上下可调位的方式连接于立柱上，在横梁的一端连接有锁紧螺钉，使横梁固定在立柱上，所述光纤夹持头固定在横梁的另一端，在光纤夹持头上设置有使光纤的待处理端垂直穿过的夹持孔；所述光纤端头固定座固定安装在立柱的顶部，用于固定光纤不需要处理的一端。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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