相關申請的交叉參考
本申請于2015年8月20日提交為pct國際專利申請并且要求享有于2014年8月20日提交的美國專利申請序列no.62/039,701的優(yōu)先權,該美國專利申請的公開內容整個通過參考包含于此。
本公開總體上涉及用于處理光纖連接器的部件的方法。更具體地,本公開涉及用于處理在多光纖的光纖連接器中所使用的多光纖的插芯(ferrule)的方法。
背景技術:
光纖通信系統(tǒng)在某種程度上變得普遍,這是因為服務供應商想要向客戶提供高帶寬通信能力(例如,數(shù)據(jù)和語音)。光纖通信系統(tǒng)采用光纖光纜的網(wǎng)絡以將大量的數(shù)據(jù)和語音信號經(jīng)過較長的距離傳遞。光纖連接器是大多數(shù)的光纖通信系統(tǒng)的重要部分。光纖連接器允許光纖在不需要拼接的情況下被快速地光學連接。光纖連接器可以包括單光纖的連接器和多光纖的連接器。
典型的多光纖的光纖連接器包括插芯組件,所述插芯組件被支撐在連接器外殼的遠側端部處。插芯組件可以包括多光纖的插芯,所述多光纖的插芯被安裝在轂中。彈簧用于將插芯組件相對于連接器外殼沿著向遠側的方向偏壓。多光纖的插芯起到支撐多個光纖的端部部分的功能。多光纖的插芯具有遠側端面,在所述遠側端面處布置有光纖的拋光的端部。當兩個多光纖的光纖連接器相互連接時,多光纖的插芯的遠側端面相對并且通過它們的相應的彈簧朝向彼此偏壓。在多光纖的光纖連接器連接的情況下,它們的相應的光纖共軸向地對準,以便使光纖的端面直接彼此相對。這樣,光信號可以通過光纖的對準的端面從光纖傳遞到光纖。
如上所述,多光纖的插芯構造成用于支撐多個光纖的端部。典型地,光纖按一排或多排布置在多光纖的插芯內。當兩個多光纖的插芯相互連接時,多排光纖的光纖彼此對準。對于大多數(shù)的多光纖的插芯而言,期望光纖從多光纖的插芯的遠側端面向遠側地向外突出。該類型的突出可以當兩個多光纖的連接器配對時幫助進行光纖與光纖的物理接觸。美國專利no.6,957,920公開了一種多光纖的插芯,其具有上述類型的突出的光纖,該美國專利的整個內容通過參考包含于此。
目前,多光纖的插芯由比光纖的材料軟的材料制成。多光纖的插芯及其相對應的光纖之間的硬度差異允許拋光處理用于產(chǎn)生光纖突起。具體地,漿體膜或聚結膜用于同時地對插芯的端面和由插芯所支撐的相對應的光纖二者拋光。因為插芯的材料成分軟于光纖的材料成分,插芯材料以比光纖材料快的速率被去除,由此促使光纖在拋光處理之后從插芯的端面突出。美國專利no.6,106,368公開了一種所述類型的基于聚結膜的拋光處理,該美國專利的整個內容通過參考包含于此。
經(jīng)由上述方法產(chǎn)生光纖突起可以帶來許多問題。首先,這些處理可以耗費時間并且需要使用較昂貴的耗材。此外,拋光處理產(chǎn)生相當大的殘渣并且需要基本的清潔操作。此外,雖然上述處理可以用于在插芯的端面處增加光纖高度,但是光纖的其它端面幾何結構(例如,傾斜角和半徑)也受到影響。
技術實現(xiàn)要素:
本公開總體上涉及一種用于促使光纖從插芯的端面向外突出的處理。在一個示例中,激光用于去除插芯的部分,從而暴露出保持在插芯內的光纖的突出部分。在一些示例中,激光的特征(焦斑強度、交互作用時間、波長、脈沖長度)被選擇成使得激光在不燒蝕保持在插芯內的光纖的情況下有效地去除插芯的材料。因而,當選取適當?shù)募す庠磿r,激光對于玻璃纖維材料而言可以是透明的。該透明性允許插芯材料在不影響玻璃纖維材料的情況下被去除。照此,不必在掃描插芯的端面之前掩護光纖。
激光可以用在微加工處理中,在所述微加工處理中激光的較短脈沖在微米級下去除在插芯的端面處的材料。通過選取合適的激光波長、功率密度和脈沖特性,激光能夠將插芯材料去除到可控的深度,而同時使光纖未受損傷。這樣,在插芯端面上方的光纖突出通過使用激光去除插芯材料的層來提供。在其它示例中,最終拋光步驟可以用于使插芯端面平滑。這可以促使對光纖上的尖銳拐角倒圓和使插芯表面從激光燒蝕而變平滑。本公開的其它方面涉及利用激光的較短脈沖對插芯成形。
在以下說明中將闡述各種額外方面。這些方面涉及各個特征并且涉及特征的組合。應當理解,以上的一般說明和以下的詳細說明二者僅是示例性的和解釋性的,并且不限制本發(fā)明的廣泛概念,本文所公開的實施例是基于所述本發(fā)明的廣泛概念。
附圖說明
圖1是根據(jù)本公開的原理的多光纖的插芯的側視圖;
圖2是圖1的插芯的端視圖;
圖3是已經(jīng)根據(jù)圖10的方法的第二步驟處理之后的插芯的側視圖;
圖4是已經(jīng)根據(jù)圖10的方法的第三步驟處理之后的插芯的側視圖;
圖5a是用根據(jù)本公開的原理的方法處理的示例性多光纖的插芯的端視圖;
圖5b是圖5a的插芯的側視圖;
圖5c是圖5a的插芯的底視圖;
圖6a是已經(jīng)根據(jù)圖17的方法的第三步驟處理之后的插芯的端視圖;
圖6b是圖6a的插芯的側視圖;
圖6c是圖6a的插芯的底視圖;
圖7a是已經(jīng)根據(jù)圖17的方法的第五步驟處理之后的插芯的端視圖;
圖7b是圖7a的插芯的側視圖;
圖7c是圖7a的插芯的底視圖;
圖8a是用根據(jù)本公開的原理的方法處理的示例性預模制的多光纖的插芯的端視圖;
圖8b是圖8a的插芯的側視圖;
圖8c是圖8a的插芯的底視圖;
圖9a是已經(jīng)根據(jù)圖16的方法的第四步驟處理之后的插芯的端視圖;
圖9b是圖9a的插芯的側視圖;
圖9c是圖9a的插芯的底視圖;
圖10a是已經(jīng)根據(jù)圖16的方法的第六步驟處理之后的插芯的端視圖;
圖10b是圖10a的插芯的側視圖;
圖10c是圖10a的插芯的底視圖;
圖11a是用根據(jù)本公開的原理的方法處理的另一個示例性預模制的多光纖的插芯的端視圖;
圖11b是圖11a的插芯的側視圖;
圖11c是圖11a的插芯的底視圖;
圖12a是已經(jīng)根據(jù)圖15的方法的第四步驟處理之后的插芯的端視圖;
圖12b是圖12a的插芯的側視圖;
圖12c是圖12a的插芯的底視圖;
圖13是用根據(jù)本公開的原理的方法處理的另一個多光纖的插芯的側視圖;
圖14是圖13的多光纖的插芯的端視圖;
圖15是流程圖,其示出用于根據(jù)本公開的原理處理多光纖的插芯的方法;
圖16是流程圖,其示出用于根據(jù)本公開的原理處理多光纖的插芯的另一個方法;
圖17是流程圖,其示出用于根據(jù)本公開的原理處理多光纖的插芯的又一個方法;
圖18是流程圖,其示出用于根據(jù)本公開的原理處理多光纖的插芯的又一個方法;以及
圖19是示出根據(jù)本公開的原理的重疊構型的示例性激光脈沖操作。
具體實施方式
圖1示出根據(jù)本公開的原理的示例性插芯20。插芯20具有插芯本體22,其限定多個平行的開口24以用于接收光纖26。開口24從插芯本體22的近側端部28通過插芯本體22延伸到插芯本體22的遠側端部30。在一些實施例中,開口24相對于安裝在插芯本體22內的對準銷(未示出)或相對于限定在插芯本體22內的銷接收口(未示出)平行。插芯本體22的遠側端部30限定遠側端面32,所述遠側端面32面對向遠側的方向。
參照圖2,通過插芯本體22限定的開口24被示出為沿著一排34對準。如圖所示,多個開口24包括12個分離的開口。當然,在其它示例中,可以設置不同數(shù)量的開口。另外,在其它示例中,可以設置多排開口。
光纖26可以被布設(pot)在插芯本體22的開口24內。在一個示例中,通過使用諸如環(huán)氧樹脂的粘結劑將光纖粘合在開口24內而將光纖26布設在開口24內。如在圖1和圖2處所示,光纖26被布設在插芯本體22內,光纖26的突頭端部(stubend)36向遠側地凸出超出插芯本體22的遠側端面32。
光纖突頭可以通過例如劈開處理被去除。光纖26的遠側端面32可以被拋光,直到光纖26的遠側端面32與插芯本體22的遠側端面32一般齊(即,齊平)為止,如在圖3處所示。將應理解,可以使用成角度的拋光或非成角度的拋光。例如,就單模式的光纖而言,插芯20的端面32和光纖26的端面可以被拋光成使得這些端面沿著相對于與光纖26的中心軸線垂直的平面成八度的角的平面對準。就多模式的光纖而言,插芯20的遠側端面以及光纖的遠側端面可以被拋光到相對于與光纖的縱向軸線垂直的平面成零度的角的平面。
參照圖4,激光可以用于在不去除光纖26的端部部分的情況下從插芯本體22的遠側端面32去除插芯本體22的遠側層。因而,可以產(chǎn)生光纖突起26’,所述光纖突起26’向遠側地凸出超出插芯20的遠側端面32。在一個示例中,可以橫過插芯本體22的遠側端面32掃描激光以在微米級下從插芯本體22去除材料。在一些示例中,從插芯20的遠側端面32去除至少一微米的材料,以便使光纖26從插芯本體22的端面32向外地凸出至少一微米。在其它示例中,從插芯本體22的遠側端面32去除至少兩微米或三微米的材料,以便使光纖26突出超出插芯本體22的遠側端面32至少兩微米或三微米。在又一些其它示例中,從插芯本體22的遠側端部去除具有至少五微米、十微米或十五微米的深度/厚度的層,以便使光纖26向遠側地突出超出插芯本體22的合成遠側端面32至少五微米、十微米或十五微米。
用于處理多光纖的插芯的方法可以改變。以下將說明各種用于一旦插芯設置有光纖就處理插芯的方法的示例。將應理解,可以根據(jù)本公開使用其它方法。
以圖5a至圖5c開始示出一種方法。用于處理插芯20a的方法的第一步驟可以包括對光纖26的遠側端面拋光,直到光纖26的遠側端面與插芯20a的遠側端面32a一般齊(即,齊平)為止。在該示例中,插芯20a的遠側端面32a可以沿著相對于與光纖26的中心軸線垂直的平面成八度的角的平面對準。插芯20a可以包括平坦區(qū)域48a,所述平坦區(qū)域48a相對于與光纖26的縱向軸線垂直的平面成零度的角。
參照圖6a至圖6c,該方法的第二步驟可以包括使用激光,所述激光具有第一功率以圍繞光纖26去除插芯表面的中間段38a(例如,感興趣區(qū)域)中的層來實現(xiàn)某一突出長度。在一些示例中,中間段38a可以具有約3.4毫米(mm)的寬度和約1.3mm的高度。將應理解,在其它示例中,中間段38a的寬度和高度可以改變。激光可以被設定有與第一激光燒蝕強度不同的激光燒蝕強度以燒蝕圍繞中間段38a的外部區(qū)域40a。以八度的角橫過插芯20a的遠側端面32a掃描激光以在微米級下去除材料。如圖所示,邊緣42a不暴露于激光。邊緣42a可以被說明為支撐插芯20a的高點區(qū)域以在處理期間幫助防止插芯20a傾斜。
在一個示例中,外部區(qū)域40a可以比中間段38和光纖26凹陷得低,如在圖6c中所示。在其它示例中,外部區(qū)域40a可以在不與光纖26干涉的情況下與中間段38a一般齊(即,齊平)。在一些示例中,中間段38a僅是越過插芯20a的整個面突出來的部分,由此使插芯20a對污染較不敏感,這可以促使更好的連接。
在某些示例中,在激光已經(jīng)用于從中間段38a和外部區(qū)域40a二者去除所需厚度的材料之后,可以施加隨后的拋光步驟。在該步驟中,使用聚結膜施加最終拋光,例如,以便調節(jié)/控制光纖26的突出高度。最終拋光也可以用于使插芯表面從激光燒蝕而變平滑。在其它示例中,最終拋光可以用于改變光纖26的端面的幾何結構。例如,借助聚結膜的拋光可以幫助對光纖26的拐角倒圓。
在最終拋光步驟之后,最終激光步驟可以用于去除邊緣42a,如在圖7a至圖7c中所示。例如,激光可以用于從邊緣42a橫穿到中間段38a燒蝕插芯20a的遠側端面32a以去掉邊緣42a和圍繞導銷孔46a(例如,切孔面積)的任何材料。再次,激光可以遵循遠側端面32a的相同的八度角的型面。凹陷區(qū)域44a可以圍繞導銷孔46a形成,以便使導銷孔46a對碎屑較不敏感。在插芯20a的遠側端面32a上的較少污染可以增強光纖26的連接或物理接觸。
在其它示例中,激光可以用于立刻將包圍中間段38a的外部區(qū)域40a燒蝕至插芯20a的邊緣42a以圍繞導銷孔46a產(chǎn)生凹陷部44a。在該示例中,最終拋光步驟將在激光燒蝕步驟之后。因而,該方法將包括隨后的激光步驟以去除邊緣42a。
以圖8a至圖8c開始示出用于處理插芯20b的另一個示例性方法。在該示例中,插芯20b被預模制,以便使中間段38b和外部區(qū)域40b已經(jīng)與上述圖6a至圖6c類似地構造。該設計減少了激光處理中的步驟數(shù)量。外部區(qū)域40b與中間段38b相比可以略微凹陷。插芯20b的遠側端面32b可以沿著相對于與光纖26的中心軸線垂直的平面成八度的角的平面對準。插芯20b可以包括平坦區(qū)域48b,所述平坦區(qū)域48b相對于與光纖26的縱向軸線垂直的平面成零度的角。
中間段38b可以在預模制中在邊緣42b與中間段38b一般齊的情況下凸升。邊緣42b凸升,以便為插芯20b提供支撐和在處理期間幫助更好地控制插芯20b。將最初拋光步驟施加到插芯20b的遠側端面32b,直到光纖26的遠側端面與插芯20b的遠側端面32b一般齊(即,齊平)為止,如在圖8a至圖8c處所示。
預模制的插芯20b未示出從遠側端面32b突出的光纖26。在該示例中,激光可以用于僅燒蝕中間段38b以實現(xiàn)某一突出長度,如在圖9a至圖9c中所示。最終拋光步驟可以在從中間段38b激光去除材料之后。如上所述,使用聚結膜施加最終拋光。最終拋光也可以用于使插芯表面從激光燒蝕而變平滑。在其它示例中,最終拋光可以用于對光纖26的拐角倒圓。
在最終拋光步驟之后,最終激光步驟可以用于去除邊緣42b,如在圖10a至圖10c中所示。激光可以用于從邊緣42b橫穿到中間段38b燒蝕插芯20b的遠側端面32b以去掉邊緣42b和圍繞導銷孔46b(例如,切孔面積)的任何材料。再次,激光可以遵循遠側端面32b的相同的八度角的型面。凹陷區(qū)域44b可以圍繞導銷孔46b形成,以便使導銷孔46b對碎屑較不敏感。在插芯20b的遠側端面32b上的較少污染可以增強光纖26的連接或物理接觸。
以圖11a至圖11c開始示出用于處理插芯20c的另一個示例性方法。在該示例中,插芯20c被預模制,以便使中間段38c和外部區(qū)域40c已經(jīng)與圖10a至圖10c類似地構造,使得外部區(qū)域40c和凹陷部44c已經(jīng)形成在插芯20c模具中。中間段38c可以在預模制中凸升。該設計進一步減少了激光處理中的步驟數(shù)量。外部區(qū)域40c與中間段38c相比可以略微凹陷。如圖所示,沒有邊緣支撐插芯20c。插芯20c的遠側端面32c可以沿著相對于與光纖26的中心軸線垂直的平面成八度的角的平面對準。插芯20c可以包括平坦區(qū)域48c,所述平坦區(qū)域48c相對于與光纖26的縱向軸線垂直的平面成零度的角。
將最初拋光步驟施加到插芯20c的遠側端面32c,直到光纖26的遠側端面與插芯20c的遠側端面32c一般齊(即,齊平)為止,如在圖11a至圖11c處所示。
預模制的插芯20c未示出從遠側端面32c突出的光纖26。在該示例中,激光可以用于僅燒蝕中間段38c以實現(xiàn)某一突出長度,如在圖12a至圖12c中所示。
最終拋光步驟可以是在從中間段38c激光去除材料之后。如上所述,使用聚結膜施加最終拋光。最終拋光也可以用于使插芯表面從激光燒蝕而變平滑。在其它示例中,最終拋光可以用于對光纖26的拐角倒圓。因為已經(jīng)圍繞導銷孔46c制成凹陷部44c并且不切除邊緣,不需要隨后的激光步驟。
在一些實施例中,拋光處理可以用于將光纖的遠側端面倒圓或成圓頂狀到所需的半徑。另外地,激光也可以用于在插芯本體內形成額外的結構。
參照圖13和圖14,激光可以用于燒蝕遠側端面32的周邊部分50,所述遠側端面32的周邊部分50包圍供光纖26延伸通過的端面32的中心區(qū)域52。這樣,在插芯本體的端面處設置由凹陷區(qū)域56所包圍的中心平臺54。在美國專利申請公布no.us2005/0180702中示出了一種示例性專利,所述示例性專利示出了一種多光纖的插芯,其具有遠側端面,所述遠側端部具有相對于端面的中心部分凹陷的端面的周邊部分,該美國專利申請公布的整個內容通過參考包含于此。
參照圖15,示出流程圖,其示出用于處理多光纖的插芯20的示例性方法100。在該示例中,方法100包括操作102、104、106、108和110。
操作102提供以用于預模制的凹陷的插芯20。預模制的插芯20已經(jīng)具有凸升的中間段38和圍繞導銷孔46凹陷的表面。在該示例中沒有邊緣42或支撐面。可以在圖11a至圖11c中看到該操作的示例。
執(zhí)行操作104以將光纖26布設在預模制的插芯本體22的開口24內。在一個示例中,通過使用諸如環(huán)氧樹脂的粘結劑粘合光纖26而將光纖26布設在開口24內。參照圖1和圖2示出和說明光纖26和插芯本體22的示例。
執(zhí)行操作106以去除光纖突頭和執(zhí)行最初拋光到光纖26的遠側端面,直到它們與中間段38一般齊(例如,齊平)為止??梢栽趫D3中看到該處理的示例。
執(zhí)行操作108以使用激光去除插芯20的中間段38的層來產(chǎn)生光纖高度或突起。可以在圖12a至圖12c中看到該操作的示例。
操作110包括最終拋光。
參照圖16,示出流程圖,其示出用于處理多光纖的插芯20的示例性方法200。在該示例中,方法200包括操作202、204、206、208、210和212。
操作202提供以用于預模制的凹陷的插芯20。預模制的插芯20已經(jīng)具有凸升的中間段38和圍繞導銷孔46凹陷的表面。邊緣42或支撐面與中間段38等同凸升??梢栽趫D8a至圖8c中看到該操作的示例。
執(zhí)行操作204以將光纖26布設在預模制的插芯本體22的開口24內。在一個示例中,通過使用諸如環(huán)氧樹脂的粘結劑粘合光纖26而將光纖26布設在開口24內。參照圖1和圖2示出和說明光纖26和插芯本體22的示例。
執(zhí)行操作206以去除光纖突頭和執(zhí)行最初拋光到光纖26的遠側端面,直到它們與中間段38一般齊(例如,齊平)為止??梢栽趫D3中看到該處理的示例。
執(zhí)行操作208以使用激光去除插芯20的中間段38的層來產(chǎn)生光纖高度或突起??梢栽趫D9a至圖9c中看到該操作的示例。
操作210包括最終拋光。
執(zhí)行操作212以施加激光來去除邊緣142和去除圍繞與中間段38相鄰的導銷孔46的材料。可以在圖10a至圖10c中看到該操作的示例。
參照圖17,示出流程圖,其示出用于處理多光纖的插芯20的示例性方法300。在該示例中,方法300包括操作302、304、306、308和310。
執(zhí)行操作302以將光纖26布設在預模制的插芯本體22的開口24內。在一個示例中,通過使用諸如環(huán)氧樹脂的粘結劑粘合光纖26而將光纖26布設在開口24內。參照圖1和圖2示出和說明光纖26和插芯本體22的示例。
執(zhí)行操作304以去除光纖突頭和執(zhí)行最初拋光到光纖26的遠側端面,直到它們與插芯本體22一般齊(例如,齊平)為止??梢栽趫D3中看到該處理的示例。
執(zhí)行操作306以使用激光去除插芯20的層來產(chǎn)生光纖高度或突起和圍繞導銷孔46產(chǎn)生凹陷部44。可以在圖6a至圖6c中看到該操作的示例。
操作308包括最終拋光。
執(zhí)行操作310以施加激光來去除邊緣142和去除圍繞與中間段38相鄰的導銷孔46的材料??梢栽趫D7a至圖7c中看到該操作的示例。
參照圖18,示出流程圖,其示出用于處理多光纖的插芯20的示例性方法400。在該示例中,方法400包括操作402、404、406和408。
執(zhí)行操作402以將光纖26布設在預模制的插芯本體22的開口24內。在一個示例中,通過使用諸如環(huán)氧樹脂的粘結劑粘合光纖26而將光纖26布設在開口24內。參照圖1和圖2示出和說明光纖26和插芯本體22的示例。
執(zhí)行操作404以去除光纖突頭和執(zhí)行最初拋光到光纖26的遠側端面,直到它們與中間段38一般齊(例如,齊平)為止??梢栽趫D3中看到該處理的示例。
執(zhí)行操作406以使用激光去除插芯20的層來產(chǎn)生光纖高度或突起以及圍繞導銷孔46的凹陷部44??梢栽趫D12a至圖12c中看到該操作的示例。
操作408包括最終拋光。
在其它示例中,光纖可以在被布設在插芯本體中之后被激光劈開。激光劈開可以用于為光纖的端面提供所需的特征,例如,傾斜角和半徑。在激光劈開之后,另一個激光可以用于去除插芯本體的部分以促使布設在插芯本體內的光纖的端部部分從插芯本體的遠側端面向遠側地向外突出。用于劈開光纖的激光典型地產(chǎn)生這樣的激光束,即,所述激光束如與用于從插芯的端面去除插芯材料的激光束相比具有基本不同的波長。
在一些示例中,劈開激光可以是co2激光。通過使用該類型的處理,可以減少或消除所利用的拋光步驟的數(shù)量。在一些示例中,光纖可以在布設和激光劈開之后略微突出超出插芯的端面,并且插芯的面可以隨后使用脈沖激光微加工以增加光纖的突出長度。在其它示例中,光纖可以在布設之前被激光劈開,并且繼而光纖可以隨后地在所需的突出高度處被布設在插芯中(例如,與確定的突出高度齊平或具有確定的突出高度)。因此,如果突出高度已經(jīng)存在的話,使用脈沖激光的微加工可以用于增加突出高度,或者如果光纖的端面最初與插芯端面齊平的話,使用脈沖激光的微加工產(chǎn)生突起。
在一些示例中,脈沖光纖激光器裝置可以用于產(chǎn)生激光束,所述激光束用于在不燒蝕光纖的情況下燒蝕插芯的遠側面的外層。適于以上述方式微加工插芯的激光器裝置的示例性系列包括g3rm/hs系列10-20w脈沖光纖激光器,其由英國南安普敦的spi激光器uk有限責任公司所售賣。
如上所述,根據(jù)本公開的用于燒蝕插芯的遠側表面的激光器優(yōu)選地具有這樣的激光束特征,即,所述激光束特征被選擇為允許激光束在基本不燒蝕布設在插芯本體22內的光纖26的情況下燒蝕插芯本體22的材料。優(yōu)選地,激光束以脈沖的方式在小于10-3秒的交互作用時間(即,脈沖長度)下和在103瓦特每平方厘米至109瓦特每平方厘米的范圍內的焦斑強度(即,功率密度)下被施加到插芯的表面。每燒蝕位置的脈沖/交互作用時間的數(shù)目可以被選擇為去除所需深度的材料。通過為激光束脈沖選擇適當?shù)慕拱邚姸群徒换プ饔脮r間,可以精確地控制在每個脈沖下由激光束燒蝕到插芯的表面中的深度,并且沒有危及在所需的深度下面的插芯的層。
另外,在一些示例中,激光束的波長被選擇為使得適于在基本不燒蝕或破壞光纖的材料(即,玻璃/二氧化硅)的情況下燒蝕插芯的材料。在一些示例中,激光束的波長處于200納米至3000納米(0.2微米至3.0微米)的范圍內。在其它示例中,激光束的波長小于3000納米。優(yōu)選地,激光具有較高的焦斑強度(即,單位為瓦特每立方厘米的功率密度)和較短的脈沖長度/持續(xù)時間(即,交互作用時間)。在一個示例中,焦斑強度是至少103瓦特每立方厘米,并且交互作用時間小于10-3秒。在其它示例中,焦斑強度處于103瓦特/平方厘米至109瓦特/平方厘米的范圍內,并且交互作用時間處于10-12秒至10-3秒的范圍內。
在一些示例中,激光束脈沖交互作用位置/焦點可以橫過插芯20的遠側端面32漸進地運動(即,被索引、被掃描),以便在完成微加工時已經(jīng)實現(xiàn)插芯端面的基本完全覆蓋。這樣,通常,從插芯20的整個端面去除基本均勻厚度的材料。將應理解,在亞微米級別下,在插芯的端面中形成有相鄰的洼部/坑部的陣列。焦點的運動可以處于線性圖案、十字形圖案或其它圖案中。運動也可以是隨機的。典型地,激光將在預定數(shù)量的脈沖已經(jīng)施加到給定的交互作用位置之后運動/被索引,以便從交互作用位置去除預定深度的插芯材料。
將應理解,插芯本體22可以由各種不同的材料制成。例如,在一個示例中,插芯本體可以由諸如環(huán)氧樹脂的熱固性材料制造,所述熱固性材料被熱固在模具內以形成插芯本體22的所需形狀。在其它示例中,插芯本體22可以由塑性材料制成。例如,在一個示例中,插芯本體可以使用諸如聚苯硫醚(pps)的熱塑性材料經(jīng)由注射模制處理制成。在一些示例中,諸如玻璃珠的加強構件可以被并入熱塑性或熱固性材料中以降低收縮。
雖然以上已經(jīng)說明了激光束的多個特征,但是將應理解,所使用的激光束的特征取決于插芯的材料、光纖的材料和所需的燒蝕速率。因此,具有在本文所述的各種范圍之外的特征的激光也被包含在本公開的范圍內。
雖然上述示例在微加工處理中使用激光,但是將應理解,也可以使用其它用于去除/燒蝕插芯的端部材料的微加工技術。例如,微型機械加工技術使用微型機械加工工具或納米機械加工工具(例如,微型機械切割工具或納米機械切割工具、閂鎖等)可以用于去除插芯端面的部分以暴露出所需的光纖突出長度。微型機器人或納米機器人可以用于實施這種微型機械加工技術。而且,微加工技術可以使用蝕刻技術,例如,化學蝕刻或等離子體蝕刻。也可以使用其它類型的基于等離子體的去除技術。在其它示例中,也可以使用這樣的燒蝕工具,即,所述燒蝕工具使用基于電磁波的能量流(例如,脈沖的,連續(xù)的)。
在連續(xù)波操作期間,激光器連續(xù)地泵激并且連續(xù)地發(fā)光。連續(xù)波操作可以提供更為流暢的能量流,其可以被施加到插芯的表面。插芯的表面可以通過連續(xù)的能量流而變得更為平滑。換言之,連續(xù)波操作可以提供均勻的材料去除,使得在表面上均衡分配所述材料去除。
在其它示例中,激光可以操作成在連續(xù)波操作和脈沖操作之間切換。脈沖操作可以在橫過插芯本體22的不同位置中在變化的參數(shù)下操作以實現(xiàn)變化的平滑度。根據(jù)本公開的用于燒蝕插芯的遠側表面的激光優(yōu)選地具有激光束特征,所述激光束特征被選擇成允許激光束在基本不燒蝕布設在插芯本體22內的光纖26的情況下燒蝕插芯本體22的材料。在一個示例中,激光束可以具有小于約10納秒的脈沖以燒蝕插芯本體22的圍繞光纖26的材料來實現(xiàn)平滑的表面。在其它示例中,脈沖范圍可以是介于約200納秒至約500納秒之間以燒蝕到插芯20的邊緣42的材料和圍繞導銷孔46的材料。在該脈沖長度處,該表面可以比其它區(qū)域較不平滑。通常,如果激光具有較短的脈沖長度,則激光產(chǎn)生更為平滑的表面。功率范圍也可以隨脈沖長度而改變。因而,可以基于考慮到的區(qū)域和諸如所需的滑度和去除速率的因素而改變脈沖長度。對于不需要精確的平滑度的區(qū)域而言,較長的脈沖速率或長度可以用于增大去除速度。對于需要較高的平滑度水平的區(qū)域而言(例如,在光纖附近),可以使用較短的脈沖速率或長度。
脈沖操作步驟可以用在微加工處理的各種階段中。在脈沖操作之后可以是連續(xù)操作以使給定的表面變平滑。
參照圖19,示出激光脈沖操作500的示例性重疊。在激光脈沖操作中,可以沿著基于激光光斑直徑的激光的運動方向d重疊和沿著線性方向(例如,兩線間)重疊。例如,沿著運動方向d,可以由光斑距離502限定光斑重疊。例如,光斑尺處覆蓋面積可以與頻率和激光的掃描速度相關以獲得光斑距離502。在一個示例中,光斑尺寸可以是約50微米(μm),其具有約6微米(μm)的重疊光斑距離502。將應理解,光斑尺寸可以在其它實施例中改變并且與掃描速度有關。掃描速度可以在約200微米每秒(μm/s)至約5000微米每秒(μm/s)的范圍之間改變。將應理解,掃描速度范圍也可以在其它實施例中改變。
在一個示例中,重疊光斑距離502對于具有8mm光束和163mm透鏡的激光器而言在約600mm/s的掃描速度下可以是約90%。在某些示例中,透鏡的參數(shù)可以改變以實現(xiàn)至少約50%的光斑尺寸重疊。在其它示例中,重疊光斑距離502可以配置成為約80%。
沿著線性方向,在艙口構型中可以由兩個激光線之間的距離限定直線間距。兩個激光線之間的距離可以被限定為兩線間的寬度504(例如,兩線間的重疊)。在一個示例中,兩線間的寬度504可以是約20微米,其可以促使約40%的重疊。在某些示例中,兩線間的寬度504可以改變以實現(xiàn)約20%的重疊。在其它示例中,兩線間的寬度504可以改變以獲得約30%的重疊。將應理解,在其它實施例中,重疊可以相對于兩線間的寬度504改變。
從以上詳細說明,將顯而易見的是可以在不脫離本公開的精神和范圍的情況下得到修改方案和變型方案。