一種激光光纖連接器及其插芯結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種激光光纖連接器及其插芯結(jié)構(gòu)，可極大地減輕熱積累，提高光纖耦合的有效性。該激光光纖連接器的插芯入口為漏斗型式，即插芯入口端面設(shè)置錐形孔與內(nèi)部的軸心通道連通；軸心通道靠近錐形孔的部分與待安裝定位的激光光纖滿足緊配合。錐形孔的內(nèi)側(cè)表面最好滿足漫反射條件。這樣，激光散斑打在錐形孔內(nèi)側(cè)表面，通過反射作用使得能量呈指數(shù)下降(最好產(chǎn)生完全的漫反射，避免光匯聚)，極大地減輕熱積累。尤其是安裝高功率激光光纖時(shí)，光纖前端面接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊，避免了熱積累對光纖端面的燒蝕，提高光纖耦合的有效性。
【專利說明】
一種激光光纖連接器及其插芯結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種光纖連接器及其插芯結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
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[0002]常見的光纖連接器主要采用直接穿入、三抓卡式穿入等方式，將光纖插入到不銹鋼或陶瓷材料制成的插芯中(即光纖位于插芯的軸心通道)，并采用環(huán)氧膠粘接方式加工制作光纖連接器。
[0003]這些常用方案最大不足在于:高功率激光耦合輸出時(shí)，連接器對于未進(jìn)入光纖的激光散斑產(chǎn)生的累計(jì)熱量無法進(jìn)行有效疏散，一方面會導(dǎo)致連接器因高溫而燒毀，另一方面還會導(dǎo)致粘結(jié)膠熔融。
[0004]插芯是光纖連接器的核心部件?，F(xiàn)有技術(shù)的插芯結(jié)構(gòu)，插芯入口為臺階孔型式，SP插芯入口端面設(shè)置的柱孔直徑大于軸心通道的直徑。這種方案有兩個(gè)主要缺點(diǎn):第一，由于利用柱孔部分吸收散熱，需要設(shè)計(jì)的柱孔在同軸方向上較長(軸向長度約1-1.5_)，導(dǎo)致光纖固定效果不好，容易偏斜;第二，只能適當(dāng)減輕熱積累，當(dāng)功率較大時(shí)，仍存在燒毀連接器的風(fēng)險(xiǎn)。因此，常規(guī)的光纖連接器難以滿足高功率激光耦合的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明提出一種能夠適用于高功率激光耦合需求的光纖連接方案，可極大地減輕熱積累，提高光纖耦合的有效性。
[0006]本發(fā)明首先對插芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，方案如下:
[0007]插芯入口為漏斗型式，即插芯入口端面設(shè)置錐形孔與內(nèi)部的軸心通道連通;軸心通道靠近錐形孔的部分與待安裝定位的激光光纖滿足緊配合。
[0008]在以上方案的基礎(chǔ)上，特作如下優(yōu)化:
[0009]錐形孔的內(nèi)側(cè)表面最好滿足漫反射條件。
[0010]插芯優(yōu)選銅合金材質(zhì)。
[0011]插芯出口端面設(shè)置有凹槽，該插芯還配置有用于與所述凹槽的內(nèi)表面緊配合的晶體類材料的機(jī)械定位件;所述機(jī)械定位件中心貫通，并與插芯內(nèi)部的軸心通道同軸連通。
[0012]其中:機(jī)械定位件可完全填入凹槽內(nèi)。凹槽與機(jī)械定位件之間灌封無應(yīng)力粘接劑。機(jī)械定位件最好為通光材質(zhì)。
[0013]本發(fā)明還對插芯的使用方式作了一定考慮，即激光光纖與上述插芯的配合安裝結(jié)構(gòu)是:激光光纖的前端面從軸心通道露出，接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊。
[0014]本發(fā)明還對光纖連接器的整體結(jié)構(gòu)做了重要優(yōu)化:在該插芯的出口端還通過套管固定連接有一尾管;所述尾管中心貫通，并與插芯內(nèi)部的軸心通道以及套管同軸，用于穿接所述激光光纖;尾管的側(cè)壁上設(shè)置有注膠孔，激光光纖與尾管中心內(nèi)壁之間采用無應(yīng)力粘接劑灌封。
[0015]其中，插芯外壁可與相應(yīng)的套管內(nèi)壁的一端緊配合，在所述套管內(nèi)壁的一端和插芯露出套管的部分可共同套接一螺母實(shí)現(xiàn)插芯本身的可靠固定;尾管的外壁可與相應(yīng)的套管內(nèi)壁的另一端螺紋連接。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、在插芯入口端面設(shè)置錐形孔與內(nèi)部的軸心通道連通，激光散斑打在錐形孔內(nèi)側(cè)表面，通過反射作用使得能量呈指數(shù)下降(最好產(chǎn)生完全的漫反射，避免光匯聚)，極大地減輕熱積累。尤其是安裝高功率激光光纖時(shí)，光纖前端面接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊，避免了熱積累對光纖端面的燒蝕，提高光纖耦合的有效性。
[0018]2、采用銅合金插芯，散熱和加工比不銹鋼及陶瓷都好。
[0019]3、在插芯的后部設(shè)置緊配合的機(jī)械定位件，機(jī)械定位件與光纖都屬于晶體類材料，且石英片或藍(lán)寶石的加工精度高，對光纖的定位準(zhǔn)確，在進(jìn)行機(jī)械定位時(shí)更容易與光纖匹配，對光纖的機(jī)械損傷小;通過漏斗結(jié)構(gòu)與機(jī)械定位件(石英片或藍(lán)寶石)的結(jié)合，使得光纖很好地固定在錐形孔內(nèi)，因此，在錐形孔內(nèi)不再需要涂覆粘合膠，這樣既降低了成本，又能在高功率激光耦合輸出時(shí)，有效地避免熱積累。另外，石英片或藍(lán)寶石為通光零件，萬一存在少量漏光，自身也不會因吸收激光而積熱。
[0020]4、光纖在近耦合點(diǎn)處無粘接劑存在，大大降低了激光熱積累的風(fēng)險(xiǎn)，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0021]5、無應(yīng)力粘接劑對于粘接固定后光纖穩(wěn)定性的提高有很大的促進(jìn)作用。
[0022]6、增加一個(gè)尾管，使得對光纖的緊固作用分為隔離的兩段，因此光纖的緊定效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)整體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上比傳統(tǒng)的尺寸至少長三分之一(尾管部位)時(shí)，光纖在傳輸器件動態(tài)變化時(shí)的功率浮動不超過5% (傳統(tǒng)尺寸的光纖在傳輸器件動態(tài)變化時(shí)的功率浮動大于10%)0
【附圖說明】
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[0023]圖1為傳統(tǒng)的插芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的插芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明插芯中的機(jī)械定位件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的尾管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的高功率激光光纖連接器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為圖5穿接光纖后的示意圖。
[0029]附圖標(biāo)號說明:
[0030]1-插芯；101-錐形孔；102-插芯內(nèi)部的軸心通道；103-機(jī)械定位件；2-套管；3-尾管;301-注膠孔;4-螺母。
【具體實(shí)施方式】
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[0031]本實(shí)施例將漏斗結(jié)構(gòu)與機(jī)械定位件結(jié)合起來對光纖進(jìn)行固定，不再需要通過在傳統(tǒng)柱形孔內(nèi)涂覆粘合膠的方式來固定光纖，從根本上解決了熱積累的難題;增加尾管結(jié)構(gòu)，并利用無應(yīng)力粘接劑在尾管部位固定光纖，以保證耦合的穩(wěn)定性。
[0032]一、在插芯入口端面處設(shè)計(jì)漏斗結(jié)構(gòu):
[0033]漏斗的夾角可以根據(jù)實(shí)際需求，制造成任意角度，軸向長度約為傳統(tǒng)長度的一半就可達(dá)到要求。漏斗結(jié)構(gòu)的軸向長度適中，使得該結(jié)構(gòu)內(nèi)的光纖不易偏斜，同軸度較好。
[0034]激光入射到錐形孔內(nèi)側(cè)表面，產(chǎn)生漫反射(避免光匯聚)，使得能量呈指數(shù)下降，極大地減輕熱積累。安裝高功率激光光纖時(shí)，光纖前端面接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊，避免了熱積累對光纖端面的燒蝕，提高光纖耦合的有效性。
[0035]二、中心貫通的石英片或藍(lán)寶石作為機(jī)械定位件對光纖定位:
[0036]石英片或藍(lán)寶石均為通光類零件，不會因吸收激光而積熱；
[0037]兩者與光纖都屬于晶體類材料，在進(jìn)行機(jī)械定位時(shí)更容易與光纖匹配，且對光纖的機(jī)械損傷小;可進(jìn)一步通過灌封無應(yīng)力粘接劑使光纖固定更為牢靠。
[0038]通過漏斗結(jié)構(gòu)與石英片(或藍(lán)寶石)的結(jié)合，使得光纖很好的固定在錐形孔內(nèi)。因此，在錐形孔內(nèi)不再需要涂覆粘合膠，這樣既降低了成本，又能在高功率激光耦合輸出時(shí)，有效地避免熱積累。
[0039]三、增加尾管結(jié)構(gòu)，并使用無應(yīng)力粘接劑在尾管部分對光纖進(jìn)行固定；
[0040]在尾管部位，通過灌封無應(yīng)力粘結(jié)劑來對光纖進(jìn)行進(jìn)一步固定，并且將尾管部分的長度做長一些(例如:尾管部分的長度使得光纖連接器的總長度增加三分之一以上)，這使得光纖在連接器內(nèi)固定的更加牢固，極大的提高了光纖的可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:插芯入口為漏斗型式，即插芯入口端面設(shè)置錐形孔與內(nèi)部的軸心通道連通;軸心通道靠近錐形孔的部分與待安裝定位的激光光纖滿足緊配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:錐形孔的內(nèi)側(cè)表面滿足漫反射條件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:所述插芯為銅合金材質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:插芯出口端面設(shè)置有凹槽，該插芯還配置有用于與所述凹槽的內(nèi)表面緊配合的晶體類材料的機(jī)械定位件;所述機(jī)械定位件中心貫通，并與插芯內(nèi)部的軸心通道同軸連通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:機(jī)械定位件完全填入所述凹槽內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:凹槽與機(jī)械定位件之間灌封無應(yīng)力粘接劑。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于安裝定位激光光纖的插芯，其特征在于:所述機(jī)械定位件為通光材質(zhì)。8.激光光纖與權(quán)利要求1所述插芯的配合安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述激光光纖的前端面從軸心通道露出，接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊。9.一種激光光纖連接器，其特征在于:包括權(quán)利要求1至7任一所述的用于安裝定位光纖的插芯，在該插芯的出口端還通過套管固定連接有一尾管;所述尾管中心貫通，并與插芯內(nèi)部的軸心通道以及套管同軸，用于穿接所述激光光纖;尾管的側(cè)壁上設(shè)置有注膠孔，激光光纖與尾管中心內(nèi)壁之間采用無應(yīng)力粘接劑灌封。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光光纖連接器，其特征在于:插芯外壁與相應(yīng)的套管內(nèi)壁的一端緊配合，在所述套管內(nèi)壁的一端和插芯露出套管的部分共同套接一螺母實(shí)現(xiàn)插芯本身的可靠固定;尾管的外壁與相應(yīng)的套管內(nèi)壁的另一端螺紋連接。
【文檔編號】G02B6/38GK106054324SQ201610615761
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】趙炎武, 劉興勝
【申請人】西安炬光科技股份有限公司