CN117111216B - 光纤纤芯非圆加工方法、设备及非圆纤芯熔接方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光纤纤芯非圆加工方法、设备及非圆纤芯熔接方法。光纤纤芯非圆加工方法包括步骤：使多个第一激光光线通过多边形激光轨迹，所述多边形激光轨迹重合至所述待加工段，所述待加工段的纤芯至少部分地与所述多边形激光轨迹相交；使所述待加工段按预定移动速度通过所述多边形激光轨迹，同时，使所述待加工段按预定转速沿周向转动。第一激光光线在预定平面上对待加工段的内截面起到刻蚀作用，纤芯的透光性在受到第一激光光线照射后发生了变化，使待加工段在预定平面上处于第一激光光线两边的部分之间形成了分界。在激光能量满足要求的情况下，待加工段在预定平面上的各个边缘几乎同时受到分切作用，从而提高了非圆形纤芯光纤的生产效率。

Description

光纤纤芯非圆加工方法、设备及非圆纤芯熔接方法

技术领域

本申请涉及光纤加工技术领域，特别是涉及一种光纤纤芯非圆加工方法、设备及非圆纤芯熔接方法。

背景技术

随着大模场光纤有源光纤工艺和包层抽运技术以及高亮度发光二极管的发展，光纤激光器的输出功率得到快速提升，被广泛应用于机械加工、医疗和科研领域。由于非线性效应的存在，具有高光束质量输出的光纤激光器功率的进一步提升受到光纤纤芯尺寸的限制。传统的光纤在仅支持单基模运转时纤芯直径无法超过20微米，更大尺寸的纤芯下存在的高阶模会导致光纤激光器的输出光束质量快速下降。

扭转的非圆形纤芯可以将纤芯中的高阶模式耦合到包层中，从而泄漏出光纤，实现纤芯中高阶模的高传输损耗，提高光纤激光器的输出光束质量。然而，扭转的非圆形纤芯由于形状的规则性较低，如何制备扭转非圆纤芯光纤是亟需解决的问题。传统的非圆纤芯加工方法通过逐个打磨螺旋面，最后形成扭转的非圆形纤芯，效率较低，非圆形纤芯光纤的产量无法满足要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统非圆纤芯加工效率较低，无法满足产量要求的问题，提供一种光纤纤芯非圆加工方法、设备及非圆纤芯熔接方法。

一种光纤纤芯非圆加工方法，包括如下步骤：

使光纤的待加工段处于拉直状态；

使多个第一激光光线通过多边形激光轨迹，所述多边形激光轨迹重合至所述待加工段，所述待加工段的纤芯至少部分地与所述多边形激光轨迹相交；

使所述待加工段按预定移动速度通过所述多边形激光轨迹，同时，使所述待加工段按预定转速沿周向转动。

上述光纤纤芯非圆加工方法，由于任意一条轨迹边均有第一激光光线通过，当多边形激光轨迹重合至待加工段时，第一激光光线在预定平面上对待加工段的内截面起到刻蚀作用，纤芯的透光性在受到第一激光光线照射后发生了变化，使待加工段在预定平面上处于第一激光光线两边的部分之间形成了分界，即轨迹边形成了纤芯在内截面上的新边界。在多个第一激光光线沿多边形激光轨迹作用于待加工段的情况下，能在短时间内在待加工段加工出多边形的内截面。由于待加工段按预定移动速度相对多边形激光轨迹移动，待加工段的外层不断受到切割，使待加工段沿拉直方向的各个位置的内截面呈多边形。又由于在待加工段按预定转速沿周向转动的情况下，在通过多边形激光轨迹后，待加工段外侧的棱线呈螺旋变化，从而形成了扭转的非圆形结构。在激光能量满足要求的情况下，待加工段在预定平面上的各个边缘几乎同时受到分切作用，避免了需要对各个螺旋面分别进行打磨，从而提高了非圆形纤芯的生产效率，使非圆形纤芯能够满足产量要求。

在其中一个实施例中，对于使多个所述第一激光光线通过所述多边形激光轨迹，将一个或多个初始激光光线进行分束并形成多个所述第一激光光线，各个所述第一激光光线分别通过所述多边形激光轨迹中对应的轨迹边。

在其中一个实施例中，对于使多个所述第一激光光线通过所述多边形激光轨迹，将一个或多个初始激光光线进行依次反射并形成多个所述第一激光光线，各个所述第一激光光线分别通过所述多边形激光轨迹中对应的轨迹边。

在其中一个实施例中，对于所述待加工段的纤芯至少部分地与所述多边形激光轨迹相交，所述多边形激光轨迹的外接圆的直径小于或等于所述纤芯的直径。

在其中一个实施例中，包括步骤：检测所述待加工段的纤芯的直径，根据所述纤芯的直径调节所述多边形激光轨迹的外接圆的直径大小。

一种光纤纤芯非圆加工设备，包括：

光学装置，用于形成多个第一激光光线并使所述第一激光光线沿多边形激光轨迹传递；

扭转装置，用于带动光纤的待加工段按预定转速沿周向转动；

位移驱动装置，用于带动所述待加工段按预定移动速度通过所述多边形激光轨迹；所述位移驱动装置与所述扭转装置的至少一个还用于将所述待加工段限定于拉直状态。

在其中一个实施例中，所述光学装置包括激光器及光调节模块；所述激光器用于产生初始激光光线；所述光调节模块用于利用所述初始激光光线形成多个所述第一激光光线，并使所述第一激光光线分别通过所述多边形激光轨迹中对应的轨迹边。

在其中一个实施例中，所述光调节模块包括若干分光件及若干第一反射件；所述分光件用于对所述初始激光光线进行分光并形成多个所述第一激光光线；所述第一反射件对应于所述第一激光光线并用于将对应的所述第一激光光线反射至与相应的所述轨迹边重合。

在其中一个实施例中，所述光调节模块包括若干第三反射件；所述第三反射件用于反射通过其中一所述轨迹边的第一激光光线、并使原有的所述第一激光光线在反射后作为新的第一激光光线通过另外一所述轨迹边。

在其中一个实施例中，所述扭转装置包括第一限定件、第二限定件及扭转驱动件；所述第一限定件及所述第二限定件用于固定所述待加工段的两个不同位置；所述扭转驱动件用于带动所述第一限定件及所述第二限定件按预定转速绕预定轴线转动。

在其中一个实施例中，所述位移驱动装置包括基座及连接于所述基座的滑移驱动件；所述扭转装置安装于所述基座，所述滑移驱动件用于带动所述基座相对所述光学装置移动，或，所述扭转装置滑动连接于所述基座，所述滑移驱动件用于带动所述扭转装置相对所述基座移动。

一种非圆纤芯熔接方法，包括如下步骤：

利用激光形成第一多边形激光轨迹，使所述第一多边形激光轨迹与主光纤末段的纤芯在相重合后进行相对移动及旋转，在所述末段的端部形成第一多边形端面；

将所述第一多边形端面与对象光纤目标段的端面相对齐及相贴合；

将所述主光纤的末段与所述对象光纤的目标段相熔接。

在其中一个实施例中，所述目标段的端面呈圆形；所述第一多边形端面的外接圆直径小于或等于所述目标段的端面的直径。

在其中一个实施例中，非圆纤芯熔接方法还包括步骤：利用激光形成第二多边形激光轨迹，使所述第二多边形激光轨迹与对象光纤目标段的纤芯在相重合后进行相对移动及旋转，让所述目标段的端面呈多边形；所述目标段的端面的形状及大小与所述第一多边形端面对应。

在其中一个实施例中，对于使所述第二多边形激光轨迹与所述对象光纤目标段的纤芯在相重合后进行相对移动，在相对移动过程中，根据所述第一多边形端面大小使所述第二多边形激光轨迹的大小渐缩或渐增变化。

在其中一个实施例中，还包括步骤：对所述第一多边形端面与所述目标段的端面之间的对齐状态进行检查。

在其中一个实施例中，所述第一多边形端面与所述目标段的端面相对齐及相贴合后，利用两条以上的检测激光线对所述末段与所述目标段之间对接处的外轮廓进行扫描，根据所述检测激光线的受阻情况确认所述第一多边形端面与所述目标段的端面之间是否对齐。

附图说明

图1为本申请的一实施例的光纤的待加工段的内截面结构示意图。

图2为本申请的一实施例的光纤纤芯非圆加工设备的结构示意图。

图3为图2所示光纤纤芯非圆加工设备中的光纤待加工段在AA方向的剖视图。

图4为图2所示光纤纤芯非圆加工设备中的光纤待加工段在圆圈B处的局部放大图。

图5为本申请的一实施例的主光纤的末段的立体示意图。

图6为本申请的一实施例的光学装置的结构示意图。

图7为本申请的另一实施例的光学装置的结构示意图。

图8为本申请的一实施例的光纤纤芯非圆加工方法的流程示意图。

图9为本申请的另一实施例的光纤纤芯非圆加工方法的流程示意图。

图10为本申请的一实施例的非圆纤芯熔接方法的流程示意图。

图11为本申请的另一实施例的非圆纤芯熔接方法的流程示意图。

附图标记：100、光纤纤芯非圆加工设备；20、光学装置；21、激光器；22、光调节模块；30、扭转装置；31、第一支座；32、第二支座；40、位移驱动装置；41、基座；500、末段；501、第一多边形端面；600、待加工段；601、纤芯；602、包层；603、涂覆层；700、多边形激光轨迹；701、轨迹边。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接地接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接地接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图介绍本申请实施例提供的技术方案。

结合图2所示，本申请提供一种光纤纤芯非圆加工设备100。

在一些实施方式中，结合图2至图4所示，光纤纤芯非圆加工设备100用于光纤进行处理，使光纤的纤芯601具有内截面呈多边形且沿长度方向呈扭转变化的边界。在一些实施方式中，光纤包括纤芯601、包层602及涂覆层603。包层602沿周向覆盖于纤芯601外侧，涂覆层603沿周向覆盖于包层602外侧，即纤芯601位于中心位置。在一个实施方式中，包层602的横截面为呈环形。具体地，纤芯601的内截面在进行加工处理前呈圆形。更具体地，纤芯601的内截面与纤芯601在拉直时的拉直方向相垂直。

在一些实施方式中，光纤中需要纤芯601非圆加工的一段为待加工段600。

在一些实施方式中，结合图2及图6所示，光纤纤芯非圆加工设备100包括：光学装置20、扭转装置30及位移驱动装置40。光学装置20用于形成多个第一激光光线并使第一激光光线沿多边形激光轨迹700传递。扭转装置30用于带动光纤的待加工段600按预定转速沿周向转动。位移驱动装置40用于带动待加工段600按预定移动速度通过多边形激光轨迹700。位移驱动装置40与扭转装置30的至少一个还用于将待加工段600限定于拉直状态。

在一些实施方式中，光纤可以是掺锗光敏光纤或非光敏光纤。掺锗光敏光纤的纤芯601对紫外激光吸收效率较高，非光敏光纤的纤芯601对紫外激光吸收效率较低。

具体地，在位移驱动装置40或扭转装置30使光纤的待加工段600处于拉直状态后，光学装置20使多边形激光轨迹700处于待加工段600内的预定位置。多个沿不同角度传递的第一激光光线之间分别存在相交，使第一激光光线之间存在相交点。两个相交点之间通过多边形激光轨迹700的轨迹边701相连。多个轨迹边701首尾连接，形成了多边形激光轨迹700。由于任意一条轨迹边701均有第一激光光线通过，当多边形激光轨迹700重合至待加工段600时，第一激光光线在预定平面上对待加工段600的内截面起到刻蚀作用，使待加工段600在预定平面上处于第一激光光线两边的部分之间形成边界。在多个第一激光光线沿多边形激光轨迹700作用于待加工段600的情况下，能在短时间内在待加工段600加工出多边形的内截面。由于位移驱动装置40带动待加工段600按预定移动速度相对多边形激光轨迹700移动，待加工段600的外层不断受到切割，使待加工段600沿拉直方向的各个位置的内截面呈多边形。又由于扭转装置30带动待加工段600按预定转速沿周向转动，在通过多边形激光轨迹700后，待加工段600外侧的棱线呈螺旋变化，从而形成了扭转的非圆结构。在激光能量满足要求的情况下，待加工段600在多边形激光轨迹700上的各个轨迹边701几乎同时受到刻蚀作用，避免了需要对各个棱线之间的螺旋面分别进行打磨，从而提高了非圆形纤芯601的生产效率，使非圆形纤芯601能够满足产量要求。

在一些实施方式中，结合图6所示，光学装置20包括激光器21及光调节模块22。激光器21用于产生初始激光光线。光调节模块22用于利用初始激光光线形成多个第一激光光线，并使第一激光光线分别通过多边形激光轨迹700中对应的轨迹边701。具体地，根据纤芯601材质的性质，激光器21可以采用近紫外的准分子激光器21，也可以采用近红外的飞秒激光器21。在一些实施方式中，激光器21为输出波长范围在248nm至246nm之间的准分子激光器21。在另外一些实施方式中，激光器21为输出近红外波长的飞秒激光。由于任意一条轨迹边701均有第一激光光线通过，当多边形激光轨迹700重合至待加工段600时，第一激光光线在预定平面上对待加工段600的内截面起到刻蚀作用，纤芯601的透光性在受到第一激光光线照射后发生了变化，使待加工段600在预定平面上处于第一激光光线两边的部分之间形成了新的分界。在多个第一激光光线沿多边形激光轨迹700作用于待加工段600的情况下，能在短时间内在待加工段600加工出多边形的内截面。

在一些实施方式中，当光纤为掺锗光敏光纤时，首先通过载氢提高光纤的光敏性，初始激光光线及第一激光光线为近紫外激光，从而利用近紫外激光烧蚀出新的纤芯601边界。

在一些实施方式中，当光纤为非光敏光纤时，此时，初始激光光线及第一激光光线采用近红外激光，从而利用近红外激光烧蚀纤芯601的边界。

在一些实施方式中，结合图7所示，光调节模块22包括若干分光件及若干第一反射件。分光件用于对初始激光光线进行分光并形成多个的第一激光光线。第一反射件对应于第一激光光线并用于将对应的第一激光光线反射至与相应的轨迹边701重合。

在一些实施方式中，分光件为半透半反射镜。初始激光光线通过第一个分光件后分成两个光束，分别为直向传播光束及垂直传播光束，直向传播光束继续按原方向传播，垂直传播光束垂直于原方向传播。在另外一些实施方式中，根据轨迹边701的数量，可以使用其他类型的分光件，分配直向传播光束与垂直传播光束之间的光强度比例，使最后各个第一激光光线的光强度相等。原方向为初始激光光线的传播方向。

具体地，第一激光光线为离开相应的分光件后不再进入任意分光件的光线。部分第一激光光线在离开分光件后的传播路径刚好与对应的轨迹边701共处于同一直线，不需借助第一反射件的反射。

在一些实施方式中，结合图6所示，光调节模块22包括若干第二反射件。对于离开分光件后方向与原方向垂直的第一激光光线，先由第二反射件将该第一激光光线反射至与原方向平行，后续再利用第一反射件将第一激光光线反射至与相应的轨迹边701共线，从而能提高第一反射件对第一激光光线的角度调节范围。

在一个实施方式中，结合图6所示，多边形激光轨迹700呈八边形。在一个实施方式中，光调节模块22包括分光件S1、分光件S2、分光件S3、分光件S4、分光件S5、分光件S6及分光件S7。光调节模块22还包括第一反射件M11、第一反射件M12、第一反射件M13、第一反射件M14、第一反射件M15及第一反射件M16。光调节模块22还包括第二反射件M21、第二反射件M22、第二反射件M23、第二反射件M24及第二反射件M25。

具体地，结合图5所示，初始激光光线La进入分光件S1，通过透射形成直向传播光束Lb1，同时通过反射形成垂直传播光束Lb2。垂直传播光束Lb2受到第二反射件M21反射后平行于直向传播光束Lb1。

其后，结合图6所示，直向传播光束Lb1进入分光件S2，通过透射形成直向传播光束Lc1，同时通过反射形成垂直传播光束Lc2。直向传播光束Lc1直接进入分光件S3，通过透射形成第一激光光线Ld1，通过反射形成第一激光光线Ld2。第一激光光线Ld1的方向直接与原方向相同，第一激光光线Ld2通过第二反射件M22反射至与原方向同向。

垂直传播光束Lc2进入分光件S4，通过反射形成第一激光光线Ld3，通过透射形成第一激光光线Ld4。第一激光光线Ld3的方向直接与原方向相同，第一激光光线Ld4通过第二反射件M23反射至与原方向同向。

垂直传播光束Lb2进入分光件S5，通过透射形成直向传播光束Le1，同时通过反射形成垂直传播光束Le2。直向传播光束Le1直接进入分光件S6，通过透射形成第一激光光线Ld5，通过反射形成第一激光光线Ld6。第一激光光线Ld5与原方向同向，第一激光光线Ld6通过第二反射件M24反射至与原方向同向。

垂直传播光束Le2进入分光件S7，通过反射形成第一激光光线Ld7，通过透射形成第一激光光线Ld8。第一激光光线Ld7与原方向同向，第一激光光线Ld8通过第二反射件M25反射至与原方向同向。

进一步地，结合图6所示，第一激光光线Ld1及第一激光光线Ld5在最后一次离开分光件后分别沿原方向通过呈八边形的多边形激光轨迹700的两条轨迹边701。第一激光光线Ld2、第一激光光线Ld3、第一激光光线Ld4、第一激光光线Ld6、第一激光光线Ld7及第一激光光线Ld8，对应地分别受到第一反射件M11、第一反射件M12、第一反射件M13、第一反射件M14、第一反射件M15或第一反射件M16的反射并通过呈八边形的多边形激光轨迹700的其他轨迹边701。

在另外一些实施方式中，结合图7所示，光调节模块22包括若干第三反射件。第三反射件用于反射通过其中一轨迹边701的第一激光光线、并使原有的第一激光光线在反射后作为新的第一激光光线通过另外一轨迹边701。

在一些实施方式中，结合图7所示，初始激光光线Lg直接作为其中一个第一激光光线,并通过其中一个轨迹边701。在一些实施方式中，对原有的第一激光光线,可以进行单次反射后作为新的第一激光光线。在另外一些实施方式中，可以对原有的第一激光光线进行多次反射后作为新的第一激光光线。

在一些实施方式中，结合图7所示，多边形激光轨迹700呈六边形。光调节模块22包括第三反射件M31、第三反射件M32、第三反射件M33、第三反射件M34、第三反射件M35、第三反射件M36、第三反射件M37、第三反射件M38、第三反射件M39及第三反射件M30。

具体地，结合图7所示，初始激光光线Lg直接作为其中一个第一激光光线并通过第一个轨迹边701。初始激光光线Lg在受到第三反射件M31及第三反射件M32的反射后，作为新的第一激光光线Li1，并通过第二个轨迹边701。第一激光光线Li1通过轨迹边701后受到第三反射件M33及第三反射件M34的反射，作为新的第一激光光线Li2，并通过第三个轨迹边701。第一激光光线Li2通过轨迹边701后受到第三反射件M35及第三反射件M36的反射，作为新的第一激光光线Li3，并通过第四个轨迹边701。第一激光光线Li3通过轨迹边701后受到第三反射件M37及第三反射件M38的反射，作为新的第一激光光线Li4，并通过第五个轨迹边701。第一激光光线Li4通过轨迹边701后受到第三反射件M39及第三反射件M30的反射，作为新的第一激光光线Li5，并通过第六个轨迹边701。

在一些实施方式中，还可以根据需要将分光件、第一反射件及第三反射件组合使用。

在一些实施方式中，结合图2所示，扭转装置30包括第一限定件、第二限定件及扭转驱动件。第一限定件及第二限定件用于固定待加工段600的两个不同位置。扭转驱动件用于带动第一限定件及第二限定件按预定转速绕预定轴线转动。

具体地，第一限定件及第二限定件分别用于对光纤的待加工段600进行夹持。第一限定件与第二限定件之间的相对距离固定设置或可调节设置。在一些实施方式中，第一限定件及第二限定件为夹子或其他夹持工具。在一个实施方式中，第一限定件及第二限定件用于分别对待加工段600的两端进行夹持。

在一些实施方式中，结合图2所示，扭转装置30还包括安装于位移驱动装置40的第一支座31及安装于位移驱动装置40的第二支座32。第一限定件转动安装于第一支座31，第二限定件转动安装于第二支座32。在一些实施方式中，第一限定件及第二限定件分别用不同的两个扭转驱动件进行驱动，且两个扭转驱动件对应地设置于第一支座31内及第二支座32内。

具体地，预定轴线平行于第一限定件与第二限定件之间的相对方向，即预定轴线平行于待加工段600的拉直方向。进一步地，预定轴线与多边形激光轨迹700的中心或纤芯601的中心线重合。

在一些实施方式中，扭转驱动件包括伺服电机、步进电机或其他能够驱动第一限定件或第二限定件转动的部件。

在一些实施方式中，扭转装置30还包括扭转传递组件，扭转驱动件通过扭转传递组件带动第一限定件或第二限定件转动。扭转传递组件包括同步带、齿轮、丝杆或涡轮蜗杆。

在一些实施方式中，结合图2所示，位移驱动装置40包括基座41及连接于基座41的滑移驱动件。

在一些实施方式中，扭转装置30安装于基座41，滑移驱动件用于带动基座41相对光学装置20移动。具体地，第一支座31内及第二支座32固定连接于基座41。基座41滑动安装于支撑台，光学装置20相对于支撑台固定设置。滑移驱动件带动基座41相对支撑台移动时，能使待加工段600移动通过多边形激光轨迹700。

在一些实施方式中，扭转装置30滑动连接于基座41，滑移驱动件用于带动扭转装置30相对基座41移动。具体地，第一支座31内及第二支座32滑动连接于基座41。光学装置20相对于基座41固定设置。在待加工段600固定在第一支座31内与第二支座32之间的情况下，滑移驱动件带动第一支座31内及第二支座32同步相对基座41移动，能使待加工段600移动通过多边形激光轨迹700。

在一些实施方式中，滑移驱动件包括伺服电机、步进电机或其他能够驱动滑座或扭转装置30移动的部件。

在另外一些实施方式中，还可以是通过位移驱动装置40对光纤的待加工段600的两端进行固定，使待加工段600处于拉直状态。而扭转装置30则带动位移驱动装置40转动，进而能使待加工段600进行周向转动。

在一些实施方式中，光纤纤芯非圆加工设备100还包括检测装置，检测装置用于检测光纤的纤芯601的直径并向光学装置20反馈直径检测值。光学装置20根据纤芯601的直径检测值而调节多边形激光轨迹700的外接圆的大小，使多边形激光轨迹700的外接圆的直径小于或等于直径检测值。

具体地，检测装置可以是通过CCD图像分析或其他方式检测出光纤的纤芯601的直径。进一步地，光学装置20还包括角度调节件，第一反射件或第三反射件安装于角度调节件上，当需要调整多边形激光轨迹700的大小时，通过角度调节件调整第一反射件或第三反射件的角度，使第一激光光线的方向发生偏移，进而改变多边形激光轨迹700的大小。更具体地，角度调节件可以是步进电机、伺服电机或其他能调整第一反射件或第三反射件角度的器件。

进一步地，光学装置20还包括平移调节件，分光件安装于平移调节件上，通过对分光件进行移位，从而能提高多边形激光轨迹700的大小调节范围。更具体地，平移调节件可以是直线步进电机或其他能够带动分光件沿平面移动的器件。

本申请还提供一种光纤纤芯非圆加工方法。

在一些实施方式中，结合图8及图9所示，光纤纤芯非圆加工方法包括如下步骤：

S11：使光纤的待加工段600处于拉直状态；

S12：使多个第一激光光线通过多边形激光轨迹700，多边形激光轨迹700重合至待加工段600，待加工段600的纤芯601至少部分地与多边形激光轨迹700相交；

S13：使待加工段600按预定移动速度通过多边形激光轨迹700，同时，使待加工段600按预定转速沿周向转动。

具体地，在光纤的待加工段600处于拉直状态后，多边形激光轨迹700处于待加工段600内的预定位置。多个沿不同角度传递的第一激光光线之间分别存在相交，使第一激光光线之间存在相交点。两个相交点之间通过多边形激光轨迹700的轨迹边701相连。多个轨迹边701首尾连接，形成了多边形激光轨迹700。由于任意一条轨迹边701均有第一激光光线通过，当多边形激光轨迹700重合至待加工段600时，第一激光光线在预定平面上对待加工段600的内截面起到刻蚀作用，纤芯601的透光性在受到第一激光光线照射后发生了变化，使待加工段600在预定平面上处于第一激光光线两边的部分之间形成了分界，即轨迹边701形成了纤芯601在内截面上的新边界。在多个第一激光光线沿多边形激光轨迹700作用于待加工段600的情况下，能在短时间内在待加工段600加工出多边形的内截面。由于待加工段600按预定移动速度相对多边形激光轨迹700移动，待加工段600的外层不断受到切割，使待加工段600沿拉直方向的各个位置的内截面呈多边形。又由于在待加工段600按预定转速沿周向转动的情况下，在通过多边形激光轨迹700后，待加工段600外侧的棱线呈螺旋变化，从而形成了扭转的非圆形结构。在激光能量满足要求的情况下，待加工段600在预定平面上的各个边缘几乎同时受到分切作用，避免了需要对各个螺旋面分别进行打磨，从而提高了非圆形纤芯601的生产效率，使非圆形纤芯601能够满足产量要求。

更具体地，结合图6及图7所示，在设置了预定数量的第一激光光线后，多边形激光轨迹700的内部区域被所有第一激光光线所包围，该内部区域的边缘与多边形激光轨迹700重合。更具体地，预定平面为多边形激光轨迹700的所在平面。预定平面与待加工段600的拉直方向相垂直。

对于步骤S12，在一些实施方式中，结合图6所示，对于使多个第一激光光线通过多边形激光轨迹700，将一个或多个初始激光光线进行分束并形成多个第一激光光线，各个第一激光光线分别通过多边形激光轨迹700中对应的轨迹边701。具体地，由于通过分束形成多个第一激光光线，各个第一激光光线同时存在，因而初始激光光线的能量可以同一时间下分配到各个第一激光光线，让待加工段600内截面的各个边缘在同一时间下受到刻蚀作用，具有较高的加工效率。

在一些实施方式中，在单个初始激光光线的基础上进行多次分束并形成多个第一激光光线。具体地，在同一时间下，各个第一激光光线的光强度之和等于初始激光光线的光强度。在考虑分束过程损耗的情况下，各个第一激光光线的光强度之和可能略小于初始激光光线的光强度。在另外一些实施方式中，还可以是将多个初始激光光线进行分束并形成多个第一激光光线，且第一激光光线的数量更多。具体地，在同一时间下，各个第一激光光线的光强度之和等于所有初始激光光线的光强度之和。

在一些实施方式中，结合图7所示，对于使多个第一激光光线通过多边形激光轨迹700，将一个或多个初始激光光线进行依次反射并形成多个第一激光光线，各个第一激光光线分别通过多边形激光轨迹700中对应的轨迹边701。具体地，在同一时间下，所有第一激光光线可以是同时存在，也可以是部分地存在。在同一时间下，任意一个第一激光光线的光强度等于对应的初始激光光线的光强度，因而待加工段600内截面的各个边缘受到一致刻蚀作用，保证内截面的各个边缘的加工效果相接近。

在一些实施方式中，在单个初始激光光线的基础进行多次反射，每次反射后产生新的第一激光光线。在另外一些实施方式中，多个初始激光光线分别进行反射，任意一个初始激光光线进行反射后产生新的第一激光光线。

在一些实施方式中，结合图3所示，对于待加工段600的纤芯601至少部分地与多边形激光轨迹700相交，多边形激光轨迹700的外接圆的直径小于或等于纤芯601的直径。具体地，多边形激光轨迹700的外接圆为能够在平面上容纳多边形激光轨迹700且直径最小的圆形。在多边形激光轨迹700的中心与纤芯601的中心重合的情况下，由于多边形激光轨迹700的外接圆的直径小于或等于纤芯601的直径，则纤芯601在受到多个第一激光光线照射后的所形成的内截面的形状与多边形激光轨迹700的形状一致。在一些实施方式中，利用多个第一激光光线照射纤芯601前，先将待加工段600的涂覆层603剥除，使待加工段600的包层602外露，从而能避免涂覆层603影响第一激光光线照射至纤芯601。在完成对待加工段600的纤芯601非圆加工后，在待加工段600外涂上涂覆层603，从而对包层602恢复保护作用。

在一个实施方式中，多边形激光轨迹700的外接圆的直径略小于纤芯601的直径。

在一些实施方式中，结合图9所示，光纤纤芯非圆加工方法还包括如下步骤S14：检测待加工段600的纤芯601的直径，根据纤芯601的直径调节多边形激光轨迹700的外接圆的直径大小。具体地，通过检测纤芯601的直径并调节多边形激光轨迹700的外接圆的直径大小，多边形激光轨迹700发生相应的缩放，从而能避免多边形激光轨迹700的外接圆的直径过大，确保纤芯601受到第一激光光线照射后内截面的形状与多边形激光轨迹700的形状一致。即纤芯601的内截面呈多边形。进一步地，纤芯601的内截面在加工处理后可以是正多边形，也可以是非规则的多边形。

本申请还提供一种非圆纤芯熔接方法。

在一些实施方式中，结合图6、图10及图11所示，非圆纤芯熔接方法包括如下步骤：

S21：利用激光形成第一多边形激光轨迹700，使第一多边形激光轨迹700与主光纤末段500的纤芯601在相重合后进行相对移动及旋转，在末段500的端部形成第一多边形端面501；

S23：将第一多边形端面501与对象光纤目标段的端面相对齐及相贴合；

S24：将主光纤的末段500与对象光纤目标段相熔接。

具体地，结合图5及图6所示，通过在多个第一激光光线沿第一多边形激光轨迹700迹作用于主光纤末段500的纤芯601的情况下，能在短时间内在主光纤的末段500加工出多边形的内截面，同时能在末段500的端部较高精度地形成第一多边形端面501。

在一些实施方式中，目标段的端面呈圆形；第一多边形端面的外接圆直径小于或等于目标段的端面的直径，从而避免第一多边形端面在平面上超出目标段的端面范围，保证信号传输质量。

在一些实施方式中，非圆纤芯熔接方法还包括步骤S22：利用激光形成第二多边形激光轨迹700，使第二多边形激光轨迹700与对象光纤目标段的纤芯601在相重合后进行相对移动及旋转，让所述目标段的端面呈多边形；目标段的端面的形状及大小与第一多边形端面501对应。通过在多个第二激光光线沿第二多边形激光轨迹700迹作用于对象光纤目标段的纤芯601的情况下，能在短时间内在对象光纤的目标段加工出多边形的内截面，同时能在目标段的端部形成较高精度的多边形端面。主光纤末段500的纤芯601与对象光纤目标段的纤芯601通过第一多边形端面501及对象光纤目标段的端面进行对接时，能够提高对接处的一致性，避免对接处的不规则形状对信号传输造成影响。

对于步骤S22，在一些实施方式中，结合图10所示，对于使第二多边形激光轨迹700与对象光纤目标段的纤芯601在相重合后进行相对移动，在相对移动过程中，根据第一多边形端面501大小使第二多边形激光轨迹700的大小渐缩或渐增变化。具体地，在目标段的纤芯601直径明显大于第一多边形端面501的外接圆直径的情况下，第二多边形激光轨迹700的外接圆直径在开始时与目标段的纤芯601直径接近，在第二多边形激光轨迹700靠近至目标段的端面的相对移动过程中，第二多边形激光轨迹700渐缩变化，从而避免在对象光纤的纤芯601上出现直径变化率过大的位置，保证对象光纤对激光信号的传输效果。

在另外一些实施方式中，在目标段的纤芯601直径明显大于第一多边形端面501的外接圆直径的情况下，第二多边形激光轨迹700的外接圆直径在开始时与第一多边形端面501的外接圆直径接近，在第二多边形激光轨迹700远离目标段的端面的相对移动过程中，第二多边形激光轨迹700渐增变化。

在一些实施方式中，结合图11所示，非圆纤芯熔接方法还包括步骤S25：对第一多边形端面501与目标段的端面之间的对齐状态进行检查。具体地，在第一多边形端面501与目标段的端面没有对齐好的情况下，直接将末段500的纤芯601与目标段的纤芯601之间的对接处存在多个外凸的端面，会导致纤芯601中的激光信号在外凸的端面出泄漏到包层602，导致激光信号发生损失。在主光纤的末段500与对象光纤目标段相熔接前，通过对第一多边形端面501与目标段的端面对齐效果进行确认，能避免熔接处影响激光信号的传输质量。

对于步骤S25，在一些实施方式中，第一多边形端面501与目标段的端面相对齐及相贴合后，利用两条以上的检测激光线对末段500与目标段之间对接处的外轮廓进行扫描，根据检测激光线的受阻情况确认第一多边形端面501与目标段的端面之间是否对齐。在一些实施方式中，利用两条检测激光线针对对接处的外轮廓进行扫描。两条检测激光线之间的间距略大于第一多边形端面501的两条对边之间的间距，主光纤末段500处于两条检测激光线之间。并且可根据之前主光纤末段500与第一多边形激光轨迹700之间的相对移动速度及相对转动速度而确定检测激光线的扫描移动速度及扫描转动速度。在第一多边形端面501与目标段的端面之间没有良好对齐的情况下，检测激光线在经过第一多边形端面501与目标段的端面之间将受到目标段的端面的阻挡或折射，导致接收端子无法接收到检测激光线，从而能根据接收端子的反馈而确定第一多边形端面501与目标段的端面之间未对齐。在一个实施方式中，检测激光线为红外激光线。

在另外一些实施方式中，还可以是利用三条以上的检测激光线针对对接处的外轮廓进行扫描。多个检测激光线围绕与主光纤末段500的纤芯601或对象光纤目标段的纤芯601设置。多个检测激光线分别与第一多边形激光轨迹700相应的轨迹边701平行设置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种光纤纤芯非圆加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

使光纤的待加工段处于拉直状态，所述待加工段为所述光纤中需要纤芯非圆加工的一段；

使多个第一激光光线通过多边形激光轨迹，所述多边形激光轨迹由多个沿不同角度传递的所述第一激光光线之间的相交点通过轨迹边首尾相连形成，所述多边形激光轨迹重合至所述待加工段，所述待加工段的纤芯至少部分地与所述多边形激光轨迹相交，其中，所述使多个所述第一激光光线通过多边形激光轨迹包括：

将一个或多个初始激光光线进行分束并形成多个所述第一激光光线，各所述第一激光光线分别通过所述多边形激光轨迹中对应的轨迹边；

或者，将一个或多个初始激光光线进行依次反射并形成多个所述第一激光光线，各所述第一激光光线分别通过所述多边形激光轨迹中对应的轨迹边；

使所述待加工段按预定移动速度通过所述多边形激光轨迹，同时，使所述待加工段按预定转速沿周向转动；

检测所述待加工段的所述纤芯的直径，并根据所述纤芯的直径调节所述第一激光光线的方向，以调节所述多边形激光轨迹的外接圆的直径大小。

2.根据权利要求1所述的光纤纤芯非圆加工方法，其特征在于，在利用多个所述第一激光光线照射所述待加工段的所述纤芯之前，将所述待加工段的涂覆层剥除至所述待加工段的包层外露。

3.根据权利要求2所述的光纤纤芯非圆加工方法，其特征在于，在完成对所述待加工段的所述纤芯非圆加工后，在所述待加工段外涂上涂覆层。

4.根据权利要求1所述的光纤纤芯非圆加工方法，其特征在于，对于所述待加工段的纤芯至少部分地与所述多边形激光轨迹相交，所述多边形激光轨迹的外接圆的直径小于或等于所述纤芯的直径。

5.根据权利要求1所述的光纤纤芯非圆加工方法，其特征在于，所述纤芯的内截面进行非圆加工处理后为正多边形或非规则的多边形。

6.一种光纤纤芯非圆加工设备，适用于权利要求1-5中任一项所述的光纤纤芯非圆加工方法，其特征在于，包括：

光学装置，用于形成多个第一激光光线并使所述第一激光光线沿多边形激光轨迹传递，所述光学装置包括激光器和光调节模块，其中，所述激光器用于产生所述初始激光光线，所述光调节模块用于利用所述初始激光光线形成多个所述第一激光光线，并使所述第一激光光线分别通过所述多边形激光轨迹中对应的轨迹边，所述光调节模块包括若干分光件和若干第一反射件，所述分光件用于对所述初始激光光线进行分光并形成多个所述第一激光光线，所述第一反射件对应于所述第一激光光线，所述第一反射件用于将对应的所述第一激光光线反射至与相应的所述轨迹边重合；或者，所述光调节模块包括若干所述分光件、若干所述第一反射件和若干第二反射件，所述第二反射件用于将离开所述分光件后与所述初始激光光线对应的原方向垂直的第一激光光线反射至与所述原方向平行；或者，所述光调节模块包括若干第三反射件，所述第三反射件用于反射通过其中一所述轨迹边的所述第一激光光线，并使原有的所述第一激光光线在反射后作为新的第一激光光线通过另外的所述轨迹边；所述光学装置还包括角度调节件，用于调整所述第一反射件或所述第三反射件的角度，使所述第一激光光线的方向发生偏移，以改变所述多边形激光轨迹的大小；

扭转装置，用于带动光纤的待加工段按预定转速沿周向转动；

位移驱动装置，用于带动所述待加工段按预定移动速度通过所述多边形激光轨迹；所述位移驱动装置与所述扭转装置的至少一个还用于将所述待加工段限定于拉直状态；

检测装置，用于检测所述光纤的所述纤芯的直径，并向所述光学装置反馈所述纤芯的直径检测值，以使所述光学装置根据所述纤芯的直径检测值调节所述多边形激光轨迹的外接圆的直径。

7.根据权利要求6所述的光纤纤芯非圆加工设备，其特征在于，所述光学装置还包括平移调节件，所述分光件安装在所述平移调节件上，所述平移调节件用于对所述分光件进行移位，以调节所述多边形激光轨迹的大小。

8.根据权利要求6所述的光纤纤芯非圆加工设备，其特征在于，所述光纤为掺锗光敏光纤或非光敏光纤，当所述光纤为掺锗光敏光纤时，所述初始激光光线和所述第一激光光线为近紫外激光；当所述光纤为非光敏光纤时，所述初始激光光线和所述第一激光光线为近红外激光。

9.根据权利要求6所述的光纤纤芯非圆加工设备，其特征在于，所述分光件为半透半反射镜，所述初始激光光线通过第一个所述分光件后分成直向传播光束和垂直传播光束，所述直向传播光束继续按所述初始激光光线对应的原方向传播，所述垂直传播光束垂直于所述原方向传播。

10.根据权利要求6所述的光纤纤芯非圆加工设备，其特征在于，所述扭转装置包括第一限定件、第二限定件及扭转驱动件；所述第一限定件及所述第二限定件用于固定所述待加工段的两个不同位置；所述扭转驱动件用于带动所述第一限定件及所述第二限定件按预定转速绕预定轴线转动。

11.根据权利要求6所述的光纤纤芯非圆加工设备，其特征在于，所述位移驱动装置包括基座及连接于所述基座的滑移驱动件；所述扭转装置安装于所述基座，所述滑移驱动件用于带动所述基座相对所述光学装置移动，或，所述扭转装置滑动连接于所述基座，所述滑移驱动件用于带动所述扭转装置相对所述基座移动。

12.一种非圆纤芯熔接方法，适用于权利要求1-5中任一项所述的光纤纤芯非圆加工方法所加工出的非圆纤芯光纤，其特征在于，包括如下步骤：

利用激光形成第一多边形激光轨迹，使所述第一多边形激光轨迹与主光纤末段的纤芯在相重合后进行相对移动及旋转，在所述末段的端部形成第一多边形端面；

利用激光形成第二多边形激光轨迹，使所述第二多边形激光轨迹与对象光纤目标段的纤芯在相重合后进行相对移动及旋转，让所述目标段的端面呈多边形；所述目标段的端面的形状及大小与所述第一多边形端面对应；

将所述第一多边形端面与对象光纤目标段的端面相对齐及相贴合；

将所述主光纤的末段与所述对象光纤的目标段相熔接。

13.根据权利要求12所述的非圆纤芯熔接方法，其特征在于，所述目标段的端面呈圆形；所述第一多边形端面的外接圆直径小于或等于所述目标段的端面的直径。

14.根据权利要求12所述的非圆纤芯熔接方法，其特征在于，对于使所述第二多边形激光轨迹与所述对象光纤目标段的纤芯在相重合后进行相对移动，在相对移动过程中，根据所述第一多边形端面大小使所述第二多边形激光轨迹的大小渐缩或渐增变化。

15.根据权利要求12所述的非圆纤芯熔接方法，其特征在于，还包括步骤：对所述第一多边形端面与所述目标段的端面之间的对齐状态进行检查。

16.根据权利要求15所述的非圆纤芯熔接方法，其特征在于，所述第一多边形端面与所述目标段的端面相对齐及相贴合后，利用两条以上的检测激光线对所述末段与所述目标段之间对接处的外轮廓进行扫描，根据所述检测激光线的受阻情况确认所述第一多边形端面与所述目标段的端面之间是否对齐。

17.根据权利要求16所述的非圆纤芯熔接方法，其特征在于，当利用两条所述检测激光线对所述末段与所述目标段之间对接处的外轮廓进行扫描时，两条所述检测激光线的间距大于所述第一多边形端面的两条对边之间的间距，所述主光纤末段处于两条所述检测激光线之间。