CN1480287A - 光纤的激光切断法 - Google Patents

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Abstract

该发明提供一种光纤的激光切断方法。在将光纤固定于圆筒状毛细管内部由激光切断的方法中，光纤的切断端面除以某种角度倾斜外，还在与此倾斜方向正交的方向中于中央侧凸弯。为此本发明提出，使激光光源1的激光经方形透过部3与透镜4成像为方形光点5来照射光纤6，通过该方形光点使光纤的相关部分熔融蒸发，在该光纤的激光切断方法中，光纤的拟切断部位固定于圆筒形毛细管7内，此毛细管中将激光照射侧形成为平坦形式。

Description

光纤的激光切断法
技术领域
本发明涉及光纤的激光切断法。
背景技术
光纤，例如以石英玻璃为主要成份的光纤，已用于光传输系统和其他光学系统中，这类光纤的前端形状无论是在单模光纤或多模光纤等种种光纤中，都起到重要作用。
具体地说，光纤的端面形状关系到能在光纤相互接续或光纤与有源设备的接续中将接续损耗抑制到最小，因而特别希望它为光滑的形状误差少的表面状态与形状。于是希望对光纤前端进行加工的方法是能按预定形状作加工精度良好且生产率高的方法。
这类对光纤前端作精细加工的方法中当前已知的有以光纤切割机为代表的机械方法和采用CO2激光器等的光学方法。
EPO，987,570与US6,246,026公开了采用脉冲CO2激光器的光纤切断方法。这类方法都只是使圆形剖面的激光束聚集在透镜上来切断光纤的。
但由透镜聚集的光的光强空间分布(即剖面分布)成为以焦点为顶点的圆锥状，随着光纤的加工部分深而难以加工，还由于这种加工部分的剖面呈细的V字形端面，加工时易发生气体、烟尘与热的滞留而污染加工面或使加工面弯曲等。
本发明人等提出了首先以激光照射工件，由此照射光点使工件的相应部分熔融蒸发来加工工件的方法与装置，特别是作为工件的一个例子，提出了能将光纤的前端部分加工成任意形状的加工方法与加工装置。这种加工包括本发明对象的切断加工。例如可参看特开平2003-33293号公报。
在上述公报中提出了下述结构：如图1～3所示，将来由激光光源1的激光(以点划线表明)经放大准直透镜2、方形透光部3与透镜4，作为方形光点5成像照射到光纤6上，通过此方形光点5使光纤6被照部分熔融蒸发而切断，在此种切断方法中则是将光纤6的拟切断部位固定于石英玻璃或塑料等所制圆筒形毛细管7内。
光纤6在圆管形毛细管7内的固定可用合适的粘合剂8固定，例如对于组件等温度特性有严格要求的用途的情形，则可采用环氧树脂类粘合剂。
这样，通过在把光纤6固定于圆筒形毛细管7内的状态下进行加工，就能防止成为切断加工的切断端面的形状精度降低原因的因激光照射的烧蚀而引起的光纤6的振动，同时能防止发生端面塌边。
再有，通过上述方法切断的光纤6的切断端面9，如图1所示，相对于垂直光纤6轴向的面以角度θ2倾斜，此角度θ2在切断加工中可通过调节支持光纤6的角度即迎角来调节。
发明内容
本发明人等在各种条件下对以上所述的利用光纤的激光切断方法进行试验的结果，如从激光照射侧观察时的平面图即如图4所示，圆筒形毛细管7与光纤6的切断端面9，除以上述角度θ2倾斜外，在与此倾斜方向直交的方向上，可以看到中央侧呈凸弯形。这种弯曲的大小例如在采用外径0.8μm的石英玻璃制圆筒状毛细管时约为1.4μm。
为此，本发明的第一目的在于防止这种弯曲的发生。
另一方面，本发明人等根据上述试验结果可知，光纤切断端面的角度θ2的大小虽因例如照射能量的大小、脉冲照射中的占空比等条件而变化，但在同一照射条件下，激光的照射方向、与垂直于光纤轴向的平面所成的角度、光纤切断端面与上述平面所成的角度即前述角度θ2存在着明确的对应关系，基本上呈直线关系。
为此，本发明的第二目的即在于利用这种对应关系，将光纤的切断端面的角度θ2设定到所需值。
解决上述问题的方法与装置
为了解决上述问题，权利要求1的发明提出了这样的光纤的激光切断方法，即让来自激光光源的激光经过方形透光部与透镜成像为方形光点而照射光纤，因此方形光点使光纤的对应部分熔融蒸发而切断，在此方法中将光纤拟切断的部位固定于圆筒形的毛细管内，此圆筒形的毛细管则为将激光照射侧形成平坦的利用光纤的激光而切断。
权利要求2的发明提出了这样的光纤的激光切断方法，即让来自激光光源的激光经过方形透光部与透镜成像为方形光点而照射光纤，由此方形光点使光纤的对应部分熔融蒸发而切断，在此方法中以激光的照射条件为参数，预先求出并存储激光的照射方向、与垂直于光纤轴向的平面所成的第一角度、以及光纤切断端面与上述平面所成第二角度的对应关系，通过所需激光照射条件下的上述对应关系，求出相对于所需第二角度的第一角度，支持光纤成实现此第一角度，由此来进行上述切断。
在权利要求2的发明中，各对应关系或以函数形式存储利用或也可以表的形式存储利用。
按以上所述，由于圆筒形毛细管以及光纤切断端面的中央侧变凸而与激光照射侧的圆筒形毛细管的凸形相对应，圆筒形的毛细管通过使激光照射侧形成平坦状，而能防止圆筒形毛细管与光纤切断端面的中央侧变凸。
另一方面，在权利要求2的发明中，以激光照射条件为参数，预先求出并存储激光的照射方向、与垂直于光纤轴向的平面所成的第一角度以及光纤切断端面与上述平面所成的第二角度的对应关系，根据所需激光照射条件下的上述对应关系求出相对于所需第二角度的第一角度，通过将光纤支持成述到此第一角度而进行上述切断，就可适当地调节光纤切断端面的倾斜角度。
此外，上述权利要求1的发明与权利要求2的发明能同时采用，这种情形下能由适当的倾斜角度求得中央侧不变凸的光纤切断端面。
本发明如以上所述，可有下述效果。
a)在把光纤固定于圆筒形毛细管内部切断时，光纤的切断端面虽以某种角度倾斜，但在与此倾斜方向正交的方向上，可以防止中央侧发生凸弯。
b)可以适当地调节光纤的切断端面。
附图说明
图1是示明实施本发明方法的利用激光对光纤进行切断加工装置的结构的模式图。
图2是示明已有的于圆筒形毛细管内固定光纤的状态的纵剖图。
图3是示明已有的于圆筒形毛细管内固定光纤的状态的横剖图。
图4是示明根据已有的由图1～3的结构切断加工的光纤切断面状态的平面图。
图5是示明根据已有的由图1～3的结构切断加工的光纤切断面状态的纵剖图。
图6是示明本发明的固定于圆筒形毛细管内的光纤状态的纵剖图。
图7是示明本发明的固定于圆筒形毛细管内的光纤状态的横剖图。
图8是示明由图1、6与7的结构切断加工的光纤的切断面状态的平面图。
图9是示明由图1、6与7的结构切断加工的光纤的切断面状态的纵剖图。
图10是示明根据图1所示结构从内部固定着光纤的圆筒形毛细管上方以激光照射面切断时状态的纵剖图。
图m是示明根据图1所示结构从内部固定着光纤的圆筒形毛细管上方以激光照射面切断时另一种状态的纵剖图。
图12是示明根据图1所示结构从内部固定着光纤的圆筒形毛细管上方以激光照射面切断时又一种状态的纵剖图。
图13示明在某种激光的照射条件下测定的第一角度θ1与第二角度θ2的结果。
图中各标号的意义如下：
1，激光光源；2，放大的准直透镜；3，方形透光部；4，透镜；5，光点；6，光纤；7，圆筒形毛细管；8，粘合剂；9，切断端面；10，平坦部。
具体实施形式
下面参照附图说明本发明的实施形式。
首先，图6～9示明了对于权利要求1的发明的实施形式，其中与前述图1～5中相同的结构要素则附以相同的标号。图6与图7分别为纵剖面与横剖面的说明图，任一图中的结构都是从上朝下照射激光。如这些图所示，在内部固定着光纤6的圆筒形毛细管7在激光照射侧的上部形成为平坦的(平坦部10)。此平坦部10可由研磨或研削等方法形成。此外，平坦部10既可以是平面，也可以是曲面。
在以上结构下，与当前情况相同，如图1所示，使来自激光光源1的激光通过方形透光部3与透镜4，成像为方形光点5，从成为平坦部10的圆筒状毛细管7的上方照射激光，由此方形的光点5熔融蒸发光纤6的有关部分而将其切断，圆筒形毛细管7与光纤6的切断端面9如图9所示以角度θ2倾斜，在与此倾斜方向正交的方向中，抑制了中央侧变凸。
其次参考图10～12，其中示明了根据图1所示结构，从在内部固定着光纤6的圆筒形毛细管7的上方以激光照射时的切断状态，激光照射方向以点划线L1示明，光纤6的轴线以点划线L2表示。
图10所示为，通过设置和支持光纤6，使得在进行切断之际，激光的照射方向L1与垂直光纤6的轴向L2的平面形成的第一角度θ1为0°。此状态也能表现为使光纤6的轴向L2与激光的照射方向L1正交而支持光纤6的状态。以下的布置情形也与此相同。
图11示明在进行切断之际，将光纤6设置和支持为使得激光照射方向L1与垂直光纤6的轴向L2的平面形成的第一角度θ1为正值。也即此第一角度θ1以时针走向为正向而以反时针走向为负向。
而图12则示明，在进行光纤切断之际，为使激光的照射方向L1与垂直光纤6的轴向L2的平面形成的第一角度θ1为负的值而设置和支持光纤6。
由这些图可知，在进行切断之际，如图10所示，为了使激光照射方向L1与垂直于光纤6轴向L1的平面所成的第一角度θ1为0°而设置与支持光纤6的情形下，上述第二角度θ2即垂直于光纤6的轴向L2的平面与光纤切断端面所成的角度便成为某个正值；而如图11所示，为使第一角度θ1取某个正值对光纤6作布置、支持并切断时，则第二角度θ2近似0°。更如图12所示，在为了使第一角度θ1取某个负值而布置、支持并切断光纤6时，则第二角度θ2要比图10所示状态更朝正向增大。
图13示明在一定激光照射条件下的第一角度θ1与第二角度θ2的测定结果，图中的黑点对应于第二角度θ2的测定值，由此结果可知，第一角度θ1与第二角度θ2之间略呈线性对应关系。因此，若以激光照射条件为参数，预先求出第一角度θ1和第二角度θ2的上述对应关系并予以存储，则可根据所需激光照射条件中上述存储的对应关系设置和支持光纤6，从而求出相对于所希望的相对于第二角度θ2的第一角度θ1，通过进行上述切断，就可适当地调节光纤6的切断端面9的倾角即第二角度θ2。
此外，图13中的白圈表示的是与第二角度θ2倾斜方向正交方向的倾角，此角度与上述第一角度θ1无关而为一定值，即基本上是0°。

Claims (4)

1.一种光纤的激光切断方法，其特征为让来自激光光源的激光经过方形透光部与透镜，成像为方形光点而照射光纤，由该方形光点使光纤的对应部分熔融蒸发而切断，在此方法中，将光纤拟切断的部位固定于圆筒形的毛细管内，此圆筒形的毛细管使激光照射侧形成平坦。
2.一种光纤的光纤切断方法，其特征为让来自激光光源的激光经过方形透光部与透镜，成像为方形光点而照射光纤，由该方形光点使光纤的对应部分熔融蒸发而切断，在此方法中，以激光的照射条件为参数，预先求出并存储激光的照射方向、与垂直于光纤轴向的平面所成的第一角度以及光纤切断端面与上述平面所成第二角度的对应关系，通过所需激光照射条件中的上述对应关系支持光纤，从而求出相对于所需第二角度的第一角度，成为该第一角度，并进行上述切断。
3.如权利要求2所述的光纤的激光切断方法，其特征为将上述有对应关系以函数形式存储。
4.如权利要求2所述的光纤的激光切断方法，其特征为将上述有对应关系以表的形式存储。
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