專利名稱：一種光纖熔接點加熱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖技術領域，特別涉及一種光纖熔接點加熱裝置。
背景技術：
光子晶體光纖于1996年在英國問世，該種光纖具有很多普通光纖所沒有的奇異特性，如高非線性、色散可控性、高雙折射性、無限單模特性等，能廣泛地用于通信、 成像、光譜學和生物醫(yī)學等領域，它的性能研究和應用開發(fā)一直是國際光電子行業(yè)的熱點。 而光子晶體光纖熔接技術還不成熟，尚處于探索性研究階段，已經(jīng)成為光子晶體光纖應用開發(fā)中必須解決的實際問題?，F(xiàn)有的普通光纖熔接機和保偏光纖熔接機均不能高質(zhì)量自動完成光子晶體光纖的熔接，存在的主要問題有1、很容易在熔接時造成光子晶體光纖包層空氣孔的塌陷；2、 熔接大孔徑光纖時容易產(chǎn)生氣泡；3、無法實現(xiàn)準確的熔接能量的控制。目前也有使用二氧化碳激光器熔接光子晶體光纖的研究，此種方法具有能夠精確控制激光光束的中心位置及激光功率、不在熔接部分留下任何殘余物等優(yōu)點，可以減少光纖包層空氣孔的坍塌，降低熔接損耗，但如果單純使用二氧化碳激光器作為熔接熱源熔接光子晶體光纖，仍然不能很好的控制光子晶體光纖包層空氣孔的坍塌程度，特別是小芯徑和空芯光子晶體光纖熔接起來更加困難，很容易造成空氣孔的塌陷，光子晶體光纖的熔接質(zhì)量低。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種光纖熔接點加熱裝置，以克服現(xiàn)有技術在光子晶體光纖熔接過程中容易造成空氣孔的塌陷、熔接質(zhì)量低的缺陷。(二)技術方案
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種光纖熔接點加熱裝置，包括 激光器(2)，用于輸出激光光束；
調(diào)制器(1)，與所述激光器(2 )連接，用于調(diào)制所述激光器(2 )輸出的激光光束能量； 光纖耦合器(3)，其輸入端通過傳能光纖與所述激光器(2)連接，所述光纖耦合器(3) 接收所述激光器(2)輸出的激光光束并將其分為能量相等的兩束激光束；
第一光纖聚焦透鏡(4)和第二光纖聚焦透鏡(5)，對稱設置在兩根待熔光纖熔接點兩側(cè)，所述第一光纖聚焦透鏡(4)和第二光纖聚焦透鏡(5)分別通過傳能光纖與所述光纖耦合器(3)的輸出端連接，用于將所述光纖耦合器(3)輸出的激光束會聚至所述兩根待熔光纖熔接點。其中，所述激光器(2)是連續(xù)型二氧化碳激光器。其中，所述調(diào)制器(1)是頻率可調(diào)的正弦波調(diào)制器。其中，所述光纖耦合器(3)輸出端的輸出光束能量傳遞呈正弦型分布。
其中，所述傳能光纖均為空芯傳能光纖。其中，所述兩根待熔光纖熔接點處的激光束大小分別通過調(diào)整所述兩根待熔光纖熔接點與所述第一光纖聚焦透鏡(4)和第二光纖聚焦透鏡(5)之間的徑向距離進行調(diào)整。其中，所述激光束直徑為300 800 μπι.其中，所述待熔光纖包括光子晶體光纖、雙包層光纖或空芯光纖。(三)有益效果
本發(fā)明的光纖熔接點加熱裝置中，采用調(diào)制器對激光器輸出的激光光束進行調(diào)制，并經(jīng)光纖耦合器耦合和分光處理后，通過聚焦透鏡會聚至熔接點使兩根光纖熔接，該裝置穩(wěn)定性好，精度高，熔接點溫度易于控制；整個裝置結(jié)構(gòu)簡潔易行，可操作性強；無復雜的光學系統(tǒng)，成本低，可用于光子晶體光纖、雙包層光纖、空芯光纖等熔接點的加熱。


圖1是本發(fā)明實施例的一種光纖熔接點加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明實施例的光纖耦合器輸出光束能量傳遞的示意圖。圖中，1 調(diào)制器；2 激光器；3 光纖耦合器；4 第一光纖聚焦透鏡；5 第二光纖聚焦透鏡；6 第一待熔光纖；7 第二待熔光纖；8 纖芯層；9 空氣孔；10 外包層；A 第一傳能光纖；B 第二傳能光纖；C 第三傳能光纖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明采用正弦型調(diào)制器對連續(xù)型二氧化碳激光器的輸出光束進行調(diào)制，將激光耦合到光纖耦合器輸入端的空芯傳能光纖中；經(jīng)光纖耦合器分光后，在輸出端的兩根空芯傳能光纖中得到兩束能量相等的激光束；傳能光纖輸出的激光束分別經(jīng)過光纖聚焦透鏡會聚到兩根待熔光纖熔接點進行加熱。圖1示出了本發(fā)明實施例的一種光纖熔接點加熱裝置，其包括調(diào)制器1、激光器2、 光纖耦合器3、第一光纖聚焦透鏡4和第二光纖聚焦透鏡5 ；調(diào)制器1與激光器2連接，對激光器2輸出的激光光束調(diào)制，使該激光光束耦合至光纖耦合器3的輸入端，在光纖耦合器3 的輸入端設置有第一傳能光纖Α，該傳能光纖與激光器2輸出端連接；光纖耦合器3接收到激光器2輸出的激光光束之后，對其進行分光處理，分為兩束能量相等頻率相同的光束，該兩束光束由光纖耦合器3的兩個輸出端輸出，在該兩個輸出端分別連接有第二傳能光纖B 和第三傳能光纖C，第二傳能光纖B和第三傳能光纖C的輸出端分別連接第一光纖聚焦透鏡 4和第二光纖聚焦透鏡5，第一光纖聚焦透鏡4和第二光纖聚焦透鏡5對稱設置在第一待熔光纖6和第二待熔光纖7熔接點的兩側(cè)，由第一光纖聚焦透鏡4和第二光纖聚焦透鏡5將第二傳能光纖B和第三傳能光纖C輸出的能量相等的光束會聚至第一待熔光纖6和第二待熔光纖7的熔接點處，對第一待熔光纖6和第二待熔光纖7進行加熱使其熔接。具體地，調(diào)制器1優(yōu)選頻率可調(diào)的正弦波調(diào)制器，調(diào)制器頻率的改變控制激光器輸出光束能量作用在光纖徑向上的分布，使得光纖耦合器3的兩個輸出端的輸出光束能量傳遞呈正弦型分布；激光器2優(yōu)選連續(xù)型二氧化碳激光器；第一傳能光纖Α、第二傳能光纖
4B和第三傳能光纖C均采用空芯傳能光纖；第一待熔光纖6和第二待熔光纖7熔接點處的激光束大小可以分別通過調(diào)整第一待熔光纖6和第二待熔光纖7熔接點與第一光纖聚焦透鏡4、第二光纖聚焦透鏡5之間的徑向距離而實現(xiàn)，且激光束直徑為30(Γ800 μ m。本實施例中，第一待熔光纖6和第二待熔光纖7端面的間距為50 μ m，光纖直徑一般為125 μ m，而激光光束直徑為30(Γ800μπι，因此該激光光束可以同時加熱第一待熔光纖 6和第二待熔光纖7，從而將所述第一待熔光纖6和第二待熔光纖7熔接在一起。圖2示出了本發(fā)明實施例的光纖耦合器輸出光束能量傳遞的示意圖，其輸出光束會聚到第一待熔光纖6和第二待熔光纖7熔接點處進行能量傳遞。對應不同的頻率a和頻率b，在第一待熔光纖6和第二待熔光纖7的纖芯層8、空氣孔9和外包層10處的能量分布是不同的。其中，頻率a和頻率b是不同的兩種頻率，分別采用頻率a和頻率b時，可以對應得到兩種不同的溫度分布。頻率的高低是隨調(diào)制信號和熔接時間的不同而變化的，例如，對于正弦調(diào)制信號sin (cot)，熔接時間為200ms，則角頻率ω的范圍是(Γ5π。此外， 本實施例中還需要根據(jù)光子晶體光纖結(jié)構(gòu)來確定不同的調(diào)制頻率，實現(xiàn)包層空氣孔塌陷程度的控制，從而實現(xiàn)低損耗熔接。對于被熔光纖是空芯的光子晶體光纖來說，本實施例的加熱裝置能夠?qū)崿F(xiàn)光子晶體光纖纖芯內(nèi)外部的低溫熔接，既不會影響和改變被熔光纖的光學特性，又能實現(xiàn)低損耗熔接；對于被熔光纖是大芯徑實芯的光子晶體光纖來說，本實施例的加熱裝置能夠?qū)崿F(xiàn)纖芯的加熱溫度高，空氣孔的加熱溫度低，而包層的加熱溫度又相對升高的的能量分布狀態(tài)，降低空氣孔的塌陷率；對于被熔光纖是小芯徑實芯光子晶體光纖和大芯徑實芯光子晶體光纖來說，本實施例的加熱裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小芯徑實芯光子晶體光纖纖芯溫度高于外部空氣孔溫度，外部空氣孔處的加熱溫度實現(xiàn)小芯徑纖芯周圍部分空氣孔塌陷，與大芯徑模場相匹配，降低熔接損耗。本實施例的光纖可以為光子晶體光纖、雙包層光纖或空芯光纖等。由以上實施例可以看出，本發(fā)明實施例通過采用調(diào)制器對激光器輸出的激光光束進行調(diào)制，并經(jīng)光纖耦合器耦合和分光處理后，通過聚焦透鏡會聚至熔接點使兩根光纖熔接，該裝置穩(wěn)定性好，精度高，熔接點溫度易于控制；整個裝置結(jié)構(gòu)簡潔易行，可操作性強； 無復雜的光學系統(tǒng)，成本低，可用于光子晶體光纖、雙包層光纖、空芯光纖等熔接點的加熱。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，包括 激光器(2)，用于輸出激光光束；調(diào)制器(1)，與所述激光器(2 )連接，用于調(diào)制所述激光器(2 )輸出的激光光束能量； 光纖耦合器(3)，其輸入端通過傳能光纖與所述激光器(2)連接，所述光纖耦合器(3) 接收所述激光器(2)輸出的激光光束并將其分為能量相等的兩束激光束；第一光纖聚焦透鏡(4)和第二光纖聚焦透鏡(5)，對稱設置在兩根待熔光纖熔接點兩側(cè)，所述第一光纖聚焦透鏡(4)和第二光纖聚焦透鏡(5)分別通過傳能光纖與所述光纖耦合器(3)的輸出端連接，用于將所述光纖耦合器(3)輸出的激光束會聚至所述兩根待熔光纖熔接點。
2.根據(jù)權利要求1所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述激光器(2)是連續(xù)型二氧化碳激光器。
3.根據(jù)權利要求2所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述調(diào)制器(1)是頻率可調(diào)的正弦波調(diào)制器。
4.根據(jù)權利要求3所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述光纖耦合器(3)輸出端的輸出光束能量傳遞呈正弦型分布。
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述傳能光纖均為空芯傳能光纖。
6.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述兩根待熔光纖熔接點處的激光束大小分別通過調(diào)整所述兩根待熔光纖熔接點與所述第一光纖聚焦透鏡(4)和第二光纖聚焦透鏡(5)之間的徑向距離進行調(diào)整。
7.根據(jù)權利要求6所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述激光束直徑為 300 800 μ m0
8.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的光纖熔接點加熱裝置，其特征在于，所述待熔光纖包括光子晶體光纖、雙包層光纖或空芯光纖。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖技術領域，公開了一種光纖熔接點加熱裝置，包括激光器，用于輸出激光光束；調(diào)制器，與所述激光器連接，用于調(diào)制所述激光器輸出的激光光束能量；光纖耦合器，其輸入端通過傳能光纖與所述激光器連接，接收所述激光器輸出的激光光束并將其分為能量相等的兩束激光束；第一光纖聚焦透鏡和第二光纖聚焦透鏡，對稱設置在兩根待熔光纖熔接點兩側(cè)，分別通過傳能光纖與所述光纖耦合器的輸出端連接，用于將所述光纖耦合器輸出的激光束會聚至兩根待熔光纖熔接點。本發(fā)明裝置穩(wěn)定性好，精度高，熔接點溫度易于控制；整個裝置結(jié)構(gòu)簡潔易行，可操作性強；無復雜的光學系統(tǒng)，成本低，可用于光子晶體光纖、雙包層光纖、空芯光纖等熔接點的加熱。
文檔編號G02B6/255GK102419462SQ20111040472
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權日2011年12月8日
發(fā)明者付興虎, 付廣偉, 畢衛(wèi)紅, 齊躍峰 申請人:燕山大學