TW200405046A - Method of severing an optical fiber using a laser beam - Google Patents

Description

(1) (1)200405046 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種光纖的雷射光所成的切斷方法者。 【先前技術】 光纖，例如以石英玻璃作爲主成分的光纖，是被使用 於光傳送系統，或其他的光學性系統，而此等光纖的前端 形狀’是不管單或多模態纖維等種類的發揮重要的作用。 亦即，光纖的端面形狀是在光纖彼此間的連接，或在 光纖與能動性裝置的連接中，爲了將連接損失抑制在最小 限的意思上，特別盼望平滑且形狀誤差較少的表面狀態及 形狀。因此，在加工光纖的前端的方法，盼望爲一種在事 先決定的形狀精度優異且生產性高的方法。 作爲微細地加工此等光纖的前端的方法的現在所知的 方法，眾知有在纖維定速運送器所代表的機械性方法或使 用co2雷射等的光學性方法等。 EP 0,987,570或US ό，246,026號是揭不使用脈衝C〇2 雷射的光纖的切斷方法。此等方法是僅以透鏡聚光斷面圓 形的雷射光而進行光纖的切斷者。 然而，以透鏡所聚光的光線的光強度的空間分布，亦 即輪廓，是成爲以焦點作爲頂點的圓錐狀之故，因而隨著 光纖的加工部分愈深會使加工愈困難，又其加工部分的斷 面成爲細小V形端面之故，因而加工時所發生的氣體， 煙霧及熱容易滯留，而也有被加工的面污染或彎曲的缺點 -4 - (2) (2)200405046 問題。 本案發明人等先前提案一種在工件上照射雷射光，藉 由該照射光點，熔融蒸發工件的該部位，而加工工件的方 法及裝置，特別是，作爲工件的一例子，可將光纖的前端 部分加工成任意形狀的雷射加工方法及加工裝置。該加工 爲包含本發明作爲對象的切斷加工者。例如參照日本特開 2 003 -3 3 8 93 號公報。 在上述先前的申請專利案中，如第1圖至第3圖所示 肇 地’提案一種將來自雷射光源1的雷射光（以一點鏈線所 示），經放大準直透鏡2，方形透光部3與透鏡4作爲方 形狀的光點5進行成像之後照射在光纖6，藉由該方形狀 的光纖6的該部分施以切斷的方法，其特徵爲：將光纖6 的切斷部分作成固定於石英玻璃或塑膠製等圓筒狀毛管7 內的構成。 光纖6固定在圓筒狀毛管7內是使用適當的黏接劑8 加以固定，例如對於嚴格地被要求模組等溫度特性的用途 · 上使用環氧系黏接劑等。 如此地，藉由在將光纖6固定於圓筒狀毛管內的狀態 下進行加工，可防止成爲降低切斷加工的切斷端面的形狀 精度的原因的因照射雷射光時的磨損所產生的光纖6的振 動，同時可防止發生面垂下。 又，藉由以上方法所切斷的光纖6的切斷端面9是如 第1圖所示地，對於垂直於光纖6的軸向的面以角度0 2 傾斜，而該角度0 2是在切斷加工中藉由調整支持光纖6 (3) (3)200405046 的角度（亦即迎角）就可加以調節。 本案發明人等，以各種條件測試以上所說的光纖的雷 射光所成的切斷方法的結果，如從雷射光的照射側觀看的 俯視圖的第4圖所示地，得到圓筒狀毛管7及光纖6的切 斷端面9是除了以上述角度0 2傾斜之外，還在與該傾斜 方向正交的方向，彎曲成中央側變成凸狀的見解。該彎曲 的大小，是使用如外徑0.8mm的石英玻璃製圓筒狀毛管 時，爲約1 .4 μ m。 如此，本發明的第一目的，爲防止此種彎曲的發生。 另一方面，本案發明人等，由上述測試結果，得到光 纖的切斷端面的角度Θ 2的大小，藉由雷射光的照射條件 ’例如照射能的大小或脈衝照射的作用比等條件有所變化 ’惟在相同照射條件下，雷射光的照射方向與垂直於光纖 的軸向的平面所成的角度，及光纖的切斷端面與上述平面 所形成的角度，亦即與上述角度0 2是具有明確的對應關 係，而該對應關係是得到以大約直線所表現的見解。 如此，本發明的第二目的是在於藉由利用此種對應關 係，可將光纖的切斷端面的角度0 2設定在所期望値。 【發明內容】 爲了解決上述課題，在申請專利範圍第1項的發明， 提案一種光纖的雷射光所成的切斷方法，屬於將來自雷射 光源的雷射光，經由方形透光部與透鏡作爲方形狀的光點 進行成像之後照射在光纖，藉由該方形狀的光點’熔融蒸 -6 - (4) (4)200405046 發光纖的該部分施以切斷的方法，其特徵爲：光纖的切斷 部分是作成固定於圓筒狀毛管內的構成；而該圓筒狀毛管 是將雷射光的照射側形成在平坦。 又，在申請專利範圍第2項的發明，提案一種光纖的 雷射光所形成的切斷方法，屬於將來自雷射光源的雷射光 ，經由方形透光部與透鏡作爲方形狀的光點進行成像之後 照射在光纖，藉由該方形狀的光點，熔融蒸發光纖的該部 分施以切斷的方法，其特徵爲：將雷射光的照射條件作爲 φ 參數，事先求出雷射光的照射方向與垂直於光纖的軸向的 平面所形成的第一角度，及光纖的切斷端面與上述平面所 形成的第二角度的對應關係並加以記憶，藉由所期望的雷 射光的照射條件的上述對應關係求出對於所期望的第二角 度的第一角度，支持光纖成爲該第一角度而進行上述切斷 〇 如此，在申請專利範圍第2項的發明，各對應關係是 以數式的形式加以記憶而被利用，或各對應關係是以表的 φ 形式加以記憶而可加以利用。 如上所述，圓筒狀毛管及光纖的切斷端面的中央側成 爲凸狀，與雷射光的照射側的圓筒狀毛管的凸形狀相對應 之故，因而圓筒狀毛管是藉由將雷射光的照射側形成在平 坦，可防止圓筒狀毛管及光纖的切斷端面的中央側成爲凸 狀。 另一方面，在申請專利範圍第2項的發明，藉由將雷 射光的照射條件作爲參數，事先求出雷射光的照射方向與 -7- (5) (5)200405046 垂直於光纖的軸向的平面所形成的第一角度，及光纖的切 斷端面與上述平面所形成的第二角度的對應關係並加以記 憶’藉由所期望的雷射光的照射條件的上述對應關係求出 對於所期望的第二角度的第一角度，支持光纖成爲該第一 角度而進行上述切斷，可適當地調節光纖的切斷端面的傾 斜角度。 又’上述申請專利範圍第1項的發明與申請專利範圍 第2項的發明是，同時地可適用，這時候，以適當的傾斜 角度可得到中央側不會形成凸狀的光纖的切斷端面。 【實施方式】 以下參照圖式說明本發明的實施形態。 首先第6圖至第9圖是表示對於申請專利範圍第1項 的發明的實施形態者，在與上述第丨圖至第5圖者同樣的 構成要素賦予相同記號。第6圖，第7圖是分別表示縱剖 面說明圖、橫剖面說明圖；在任何圖式中雷射光均從圖中 上方朝下方照射的構成。如表示於此等圖式，在內部固定 光纖6的圓筒狀毛管7，是將雷射光的照射側的上部形成 在平坦（平坦部1 0 )。該平坦部〗〇是以硏磨成硏削可形 成。又’該平坦邰10是平面或曲面均可以。 在以上的構成中，與習知同樣，如第i圖所示地，將 來自雷射光源1的雷射光，經方形透光部3與透鏡4作成 方形狀的光點5進行成像之後，從上側作成平坦部1 〇的 圓筒狀毛管7的上方照射雷射光，藉由該方形狀的光點5 (6) (6)200405046 ’溶融蒸發光纖6的該部分並進行切斷時，則如第9圖所 不地’圓筒狀毛管7及光纖6的切斷端面9是傾斜成具有 角度0 2 ’惟在與該傾斜方向正交的方向，可抑制中央側 成爲凸狀。 以下，第10圖至第12圖是藉由如第丨圖所示的構成 ’表示從在內部固定光纖6的圓筒狀毛管7的上方照射雷 射光進行切斷的狀態者，以一點鏈線L 1表示雷射光的照 射方向，而以一點鏈線L2表示光纖6的軸向。 第1 〇圖是在切斷之際，配置光纖6使得雷射光的照 射方向L 1，與垂直於光纖6的軸向L2的平面所形成的第 一角度β】成爲0度而加以支持。又，該狀態也可表現成 爲光纖6的軸向L 2成爲與雷射光的照射方向L1正交地 支持光纖6。以下配置的情形也同樣。 又，第1 1圖是在切斷之際，配置光纖6使得雷射光 的照射方向L 1，與垂直於光纖6的軸向L2的平面所形成 的第一角度Θ 1成爲正値而加以支持。亦即，該第一角度 0 !是是順時鐘方向爲正方向，而反時鐘方向爲負方向。 又，第1 2圖是在切斷之際，配置光纖6使得雷射光 的照射方向L 1，與垂直於光纖6的軸向L 2的平面所形成 的第一角度0 !成爲負値而加以支持。 由此等圖式可知，在切斷之際，如第1 〇圖所示地’ 在配置光纖6，.使得雷射光的照射方向L 1，與垂直於光纖 6的軸向L2的平面所形成的第一角度0 !是成爲〇度而加 以支持時，上述第二角度0 2，亦即垂直於光纖6的軸向 -9- (7) (7)200405046 L2的平面與光纖的切斷端面所形成的角度是成爲正的某 一値，而如第11圖所示地，配置光纖6成爲第一角度01 形成正的某一値地加以支持並切斷時，則第二角度0 2是 成爲大約0度。又如第1 2圖所示地配置光纖6成爲第一 角度β !形成負的某一値地加以支持並切斷時’則第二角 度0 2是比第1 0圖的狀態朝正方向變成更大。 第1 3圖是表示測定某一雷射光的照射光的照射條件 的第一角度0】與第二角度0 2的結果者；圖中黑點是對 φ 應於第二角度0 2者，由於結果可知第一角度0 i與第二 角度Θ 2，是在大約直線狀的對應關係。因此將雷射光的 照射條件作爲參數，事先求出上述第一角度0 !與第二角 度Θ 2的對應關係並加以記憶，藉由所期望的雷射光的照 射條件的上述記憶的對應關係，求出對於所期望的第二角 度02的第一角度，藉由配置光纖6成爲該第一角度0 1並加以支持而進行上述切斷，適當地可調節光纖6的切 斷端面9的傾斜角度（亦即第二角度0 2) 。 Φ 又，在第13圖中，圖中白點是表示與第二角度02的 傾斜方向正交的方向的傾斜角度者，此等角度是與上述第 一角度無關地幾乎成爲一定（亦即幾乎爲0度）。 (發明的效果） 本發明是如上所述之故，因而具有如下效果。 a·在將光纖固定在圓筒狀毛管的內部而進行切斷時 ，光纖的切斷端面是以某一角度傾斜，惟在與該傾斜方向 -10- (8) (8)200405046 正交的方向，可防止發生中央側成爲凸狀的彎曲。 b ·可適當地調節光纖的切斷端面的傾斜角度。 [圖式簡單說明】 第1圖是表示實施本發明的方法的依雷射光的光纖的 切斷加工裝置的構成的模式圖。 第2圖是表示固定於習知的圓筒狀毛管內的光纖的狀 態的縱剖視圖。 第3圖是表示固定於習知的圓筒狀毛管內的光纖的狀 態的橫剖視圖。 第4圖是表示藉由習知的第1圖至第3圖的構成的切 斷加工的光纖的切斷面的狀態的俯視圖。 第5圖是表示藉由習知的第1圖至第3圖的構成的切 斷加工的光纖的切斷面的狀態的縱剖視圖。 第6圖是表示固定於依本發明的圓筒狀毛管內的光纖 白勺狀態的縱剖視圖。 第7圖是表示固定於依本發明的圓筒狀毛管內的光纖 白勺狀態的橫剖視圖。 第8圖是表示藉由第1圖，第6圖，第7圖的構成進 0切斷加工的光纖的切斷面的狀態的俯視圖。 第9圖是表示藉由第1圖，第6圖，第7圖的構成進 0切斷加工的光纖的切斷面的狀態的縱剖視圖。 第1 〇圖是表示藉由如第1圖所示的構成，從將光纖 固定於內部的圓筒狀毛管的上方照射雷射光進行切斷的狀 -11 - 200405046 Ο) 態的縱剖視圖。 第1 1圖是表示藉由如第1圖所示的構成，從將光纖 固定於內部的圓筒狀毛管的上方照射雷射光進行切斷的其 他狀態的縱剖視圖。 第1 2圖是表示藉由如第1圖所示的構成，從將光纖 固定於內部的圓筒狀毛管的上方照射雷射光進行切斷的另 一狀態的縱剖視圖。 第1 3圖是表示測定某一雷射光的照射條件的第一角 度01與第二角度02的結果者。 (記號的說明） 1 雷射光源 2 放大準直透鏡 3 方形透光部 4 透鏡 5 光點 6 光纖 7 圓筒狀毛管 8 黏接劑 9 切斷端面 10 平坦部 -12 -

Claims (1)

1. 200405046 (1) 拾、申請專利範圍 1 · 一種光纖的雷射光所成的切斷方法，屬於將來自雷 射光源的雷射光，經由方形透光部與透鏡作爲方形狀的光 點進行成像之後照射在光纖，藉由該方形狀的光點，熔融 蒸發光纖的該部分施以切斷的方法，其特徵爲··光纖的切 斷部分是作成固定於圓筒狀毛管內的構成；而該圓筒狀毛 管是將雷射光的照射側形成在平坦。 2 · —種光纖的雷射光所形成的切斷方法，屬於將來自 雷射光源的雷射光，經由方形透光部與透鏡作爲方形狀的 光點進行成像之後照射在光纖，藉由該方形狀的光點，熔 融蒸發光纖的該部分施以切斷的方法，其特徵爲：將雷射 光的照射條件作爲參數，事先求出雷射光的照射方向與垂 直於光纖的軸向的平面所形成的第一角度，及光纖的切斷 端面與上述平面所形成的第二角度的對應關係並加以記憶 ’藉由所期望的雷射光的照射條件的上述對應關係求出對 於所期望的第二角度的第一角度，支持光纖成爲該第一角 度而進行上述切斷。 3 .如申請專利範圍第2項所述的光纖的雷射光所成的 切斷方法，其中，各對應關係是以數式的形式加以記憶。 4 ·如申請專利範圍第2項所述的光纖的雷射光所成的 切斷方法，其中，各對應關係是以表的形式加以記憶。 -13-