專利名稱：一種光纖熔接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖熔接方法領(lǐng)域，具體是一種光纖熔接方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的光纖通信和光纖器件主要通過稀土摻雜石英玻璃光纖來實(shí)現(xiàn)，石英玻璃光纖之間由于具有相似的光學(xué)特性和熱力學(xué)特性，一般采用普通的對(duì)稱加熱方式即可實(shí)現(xiàn)低損耗熔接，石英玻璃光纖之間的熔接技術(shù)也較為成熟。然而，石英玻璃光纖由于其固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，致使其稀土摻雜含量較低，這嚴(yán)重限制了石英玻璃光纖的增益系數(shù)等。因此，具有高稀土摻雜能力、性能優(yōu)異的多組分玻璃光纖對(duì)于下一代全光網(wǎng)絡(luò)、光纖傳感系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要的意義！然而，以多組分玻璃光纖作為介質(zhì)的新型光纖器件的發(fā)展又面臨著一個(gè)新問題——如何實(shí)現(xiàn)多組分玻璃光纖與傳統(tǒng)石英玻璃光纖間的熔接，將具有不同模場(chǎng)、不同熔融溫度、不同光學(xué)特性和熱力學(xué)特性的兩種玻璃光纖高品質(zhì)的熔接在一起，需要在光纖熔接時(shí)，在熔接點(diǎn)的兩側(cè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)合適的溫度場(chǎng)強(qiáng)度、梯度和分布。瑞典艾利森電話股份有限公司(ZL 200480026815. 1)曾于2004年提出通過在預(yù)熔融過程期間拍攝暖圖像以俘獲熱光發(fā)射并確定加熱電弧中心位置，控制溫度場(chǎng)分布，實(shí)現(xiàn)了具有適配模場(chǎng)直徑光纖的熔接。美國康寧公司等也曾經(jīng)利用非對(duì)稱加熱的方式實(shí)現(xiàn)了不同熔融溫度玻璃光纖間的熔接。然而，要同時(shí)對(duì)加熱區(qū)域的溫度場(chǎng)強(qiáng)度、梯度和分布進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑光纖的熔接，還具有相當(dāng)大的難度！此外，相比于點(diǎn)加熱源(如激光加熱等)的方式，體加熱源(如電阻板加熱等)擁有更為均勻的加熱溫度場(chǎng)，更加適用于具有較粗直徑和異型結(jié)構(gòu)光纖間的熔接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖熔接方法，本發(fā)明利用調(diào)節(jié)阻熱套管斷面的形狀及其內(nèi)通入的循環(huán)流體的阻熱系數(shù)，有效實(shí)現(xiàn)不同熱學(xué)特性和模場(chǎng)直徑光纖之間的熔接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的所采用的技術(shù)方案為
一種光纖熔接方法，包括將不同熔融溫度、相同模場(chǎng)直徑的光纖放在一對(duì)體加熱源之間，并在低熔融溫度光纖外側(cè)套上矩形斷面的阻熱套管，并通入循環(huán)冷卻流體，然后進(jìn)行熔接；將不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑的光纖放在一對(duì)體加熱源之間，不僅在低熔融溫度光纖外側(cè)套上矩形斷面的阻熱套管，并在模場(chǎng)直徑小的光纖外側(cè)套上楔形斷面的阻熱套管，套管內(nèi)均通入循環(huán)冷卻流體，然后進(jìn)行熔接。所述循環(huán)冷卻流體包括室溫導(dǎo)熱系數(shù)為0. 62 ff/m ·Κ的水或室溫導(dǎo)熱系數(shù)為0. 55 ff/m · K的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的氯化鈣鹽水，一個(gè)大氣壓的氬氣和氮?dú)?。所述循環(huán)冷卻流體為液體時(shí)，其流動(dòng)速率為0. 0Γ5 m/s。所述循環(huán)冷卻流體為氣體時(shí)，其流動(dòng)速率為0. 0Γ10 m/s。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，能夠同時(shí)熔接傳統(tǒng)方法不能熔接的不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑的光纖。通過調(diào)節(jié)阻熱套管斷面的形狀及其內(nèi)通入的循環(huán)流體的阻熱系數(shù)，即可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)溫度場(chǎng)強(qiáng)度和梯度分布，實(shí)現(xiàn)不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑的光纖的低損耗永久熔接。


圖1為本發(fā)明不同熔融溫度、相同模場(chǎng)直徑光纖的熔接示意圖； 圖2為本發(fā)明循環(huán)冷卻流體的通入方式示意圖3為本發(fā)明不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑光纖的熔接示意圖； 圖4為本發(fā)明不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑光纖的熔接示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。以低熔融溫度磷酸鹽玻璃光纖(軟化點(diǎn)為450 700 °C)和高熔融溫度標(biāo)準(zhǔn)石英玻璃光纖(軟化點(diǎn)為1600 1750 °C)之間的熔接為例。如圖1所示，磷酸鹽玻璃光纖1和剝除涂覆層的石英光纖2小心放置于熔接機(jī)的 V型槽內(nèi)，調(diào)節(jié)兩光纖的位置，使兩光纖斷面對(duì)稱放置于對(duì)稱加熱源12中心處。當(dāng)磷酸鹽玻璃光纖模場(chǎng)3和剝除涂覆層的石英光纖模場(chǎng)4直徑相同時(shí)，在磷酸鹽玻璃光纖1外圍套上一斷面為矩形的阻熱套管5，該矩形阻熱套管5內(nèi)通入循環(huán)冷卻流體-室溫導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 62 ff/m · K的水，將溫度場(chǎng)調(diào)節(jié)到適合石英光纖2熱學(xué)特性，使磷酸鹽玻璃光纖1 一側(cè)區(qū)域溫度場(chǎng)與其熱學(xué)特性匹配，這樣，石英光纖2處于高溫區(qū)，磷酸鹽玻璃光纖1則處于低溫區(qū)，兩光纖均處于熔融狀態(tài)，經(jīng)夾具6移動(dòng)裝置推進(jìn)后，很好的熔接在一起。阻熱套管5采用通入循環(huán)冷卻流體的方式進(jìn)行阻熱，循環(huán)冷卻流體的通入方式如圖2所示，由進(jìn)口 7流進(jìn)，再由出口 8循環(huán)流出。如圖3所示，當(dāng)磷酸鹽玻璃光纖模場(chǎng)9直徑小于石英玻璃光纖模場(chǎng)10直徑時(shí)，在磷酸鹽玻璃光纖1外圍套上一斷面為楔形的阻熱套管11，將溫度場(chǎng)調(diào)節(jié)到適合石英光纖2 的熱學(xué)特性，楔形阻熱套管11內(nèi)通入室溫導(dǎo)熱系數(shù)為0. 55 ff/m ·Κ的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的氯化鈣鹽水，使磷酸鹽玻璃光纖1 一側(cè)區(qū)域溫度場(chǎng)與其熱學(xué)特性匹配，同時(shí)利用楔形阻熱套管11的楔形斷面，在磷酸鹽玻璃光纖1 一側(cè)形成合適的溫度梯度場(chǎng)，該溫度梯度場(chǎng)可起到擴(kuò)大磷酸鹽玻璃光纖模場(chǎng)9直徑的作用，使磷酸鹽玻璃光纖1 一側(cè)具有合適的溫度場(chǎng)和梯度場(chǎng)分布，實(shí)現(xiàn)小模場(chǎng)直徑磷酸鹽玻璃光纖和大模場(chǎng)直徑石英光纖間的熔接。如圖4所示，當(dāng)磷酸鹽玻璃光纖模場(chǎng)9直徑大于石英玻璃光纖模場(chǎng)10直徑時(shí)，在磷酸鹽玻璃光纖1外圍套上一斷面為矩形的阻熱套管5同時(shí)，在石英玻璃光纖2外圍套上一斷面為楔形的阻熱套管11，兩種套管內(nèi)通入循環(huán)冷卻流體-一個(gè)大氣壓的氬氣，使磷酸鹽玻璃光纖1 一側(cè)區(qū)域具有合適的低溫度場(chǎng)強(qiáng)；并使石英玻璃光纖1 一側(cè)具有合適的溫度場(chǎng)和梯度場(chǎng)分布，從而實(shí)現(xiàn)大模場(chǎng)直徑磷酸鹽玻璃光纖和小模場(chǎng)直徑石英光纖間的熔接。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖熔接方法，其特征在于，包括將不同熔融溫度、相同模場(chǎng)直徑的光纖放在一對(duì)體加熱源之間，并在低熔融溫度光纖外側(cè)套上矩形斷面的阻熱套管，并通入循環(huán)冷卻流體，然后進(jìn)行熔接；將不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑的光纖放在一對(duì)體加熱源之間，不僅在低熔融溫度光纖外側(cè)套上矩形斷面的阻熱套管，并在模場(chǎng)直徑小的光纖外側(cè)套上楔形斷面的阻熱套管，套管內(nèi)均通入循環(huán)冷卻流體，然后進(jìn)行熔接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)冷卻流體包括室溫導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 62 ff/m ·Κ的水或室溫導(dǎo)熱系數(shù)為0. 55 ff/m ·Κ的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的氯化鈣鹽水，一個(gè)大氣壓的氬氣和氮?dú)狻?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)冷卻流體為液體時(shí)，其流動(dòng)速率為 0. 0Γ5 m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)冷卻流體為氣體時(shí)，其流動(dòng)速率為 0.01 10 m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖熔接方法，包括將不同熔融溫度、相同模場(chǎng)直徑的光纖放在一對(duì)體加熱源之間，并在低熔融溫度光纖外側(cè)套上矩形斷面的阻熱套管，并通入循環(huán)冷卻流體，然后進(jìn)行熔接；將不同熔融溫度、不同模場(chǎng)直徑的光纖放在一對(duì)體加熱源之間，不僅在低熔融溫度光纖外側(cè)套上矩形斷面的阻熱套管，并在模場(chǎng)直徑小的光纖外側(cè)套上楔形斷面的阻熱套管，套管內(nèi)均通入循環(huán)冷卻流體，然后進(jìn)行熔接。本發(fā)明方法對(duì)熔融溫度和模場(chǎng)直徑差異巨大的光纖可以實(shí)現(xiàn)高效連接。
文檔編號(hào)G02B6/255GK102354024SQ20111018569
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者張勤遠(yuǎn), 彭明營, 楊中民, 董國平, 邱建榮 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)