專利名稱：一種n×1光纖合束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的N×1光纖合束器，更具體地說是把二個或多個入光光纖中的光功率耦合到一個出光光纖中的N×1光纖合束器，N≥2。
背景技術(shù)：
劉德森等人編著的《纖維光學二》(P42-50)對錐形光纖的理論作了詳細的介紹。光在光纖中傳輸，遵循全反射定律。如果光纖兩端的直徑不相等，這樣的光纖就被稱為錐形光纖。一定錐度的錐形光纖有聚光的能力，光線從大端入射，在小端的出射光亮度會提高，但光線在纖維芯和涂層界面內(nèi)壁上的反射角隨反射次數(shù)的增加而逐漸減小，總會在某一次反射后，全反射條件不滿足。
錐形光纖半錐角表達式為 為錐形光纖的錐角，D1和D2分別為纖維出射端(小端)和入射端(大端)的直徑，L為錐形光纖的長度；錐形光纖的錐角直接影響光線在其中的傳播。
根據(jù)全反射條件，要使入射光線都能出射，要滿足， n1為纖芯折射率，n2為涂層折射率，θ為光線入射于錐形光纖大端時的折射角。
上邊的兩個公式整理一下，即可得出一般情況下錐形光纖聚光的條件為，L≥12(D2-D1)cosθD1D21-(n2n1)2-sinθ]]>當平行于軸的光入射時，上式即為，L≥12D2-D1D1D21-(n2n1)2]]>上式說明了為使錐形光纖聚光，就存在一個最小的長度L，而這個長度L與光纖兩端的直徑D1、D2及纖芯和涂層折射率n1、n2有關(guān)。
錐形光纖中的光從孔徑角小的大端輸入，從孔徑角大的小端輸出，光功率發(fā)生損耗，但在控制拉錐長度L等參量的條件下，可得出不同外徑的出光端，便于與不同外徑的光纖熔接，更好的滿足光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的特殊需要。
1989年第15期Optics Lett(P814-816)報道了一種星形耦合器，即將多根單模光纖排列成圓筒狀，與摻氟玻璃棒一起被加熱融熔延伸制成。這種器件存在重復(fù)性差等缺點。
第89102461.1號中國專利給出了一種制作光纖多端耦合器的方法。N根光纖扭絞成的光纖束采用激光束加熱，熔融拉錐后切斷，將斷頭端燒熔成具有聚焦作用的球端，構(gòu)成球端聚焦型光纖多端耦合器。但是該專利涉及的聚焦型光纖多端耦合器，在構(gòu)成N×1的光纖耦合器時，由于球透鏡的發(fā)散作用，在透鏡與其他光纖對接時，一方面存在耦合效率低的缺點，另一方面不能完全滿足光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的特殊需要。
第90203369.7號中國專利公開了一種多束激光光纖耦合裝置。其特征是，有耦合器和輸出頭組成。耦合器將多路激光分別耦合到光纖中，再將若干束光纖組合在一起形成可以輸出一束激光的輸出頭。這種耦合裝置不僅體積大，而且在與光源或光檢測器等光器件耦合時，耦合效率較低，不能完全適應(yīng)光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的特殊需要。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種容易制作，體積小，耦合效率高，且性能可靠的N×1光纖合束器，把N個進光光纖中的功率耦合到一個適當直徑的出光光纖中，以滿足光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的特殊需要。
本實用新型采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)其目的本實用新型即一種用于光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的N×1光纖合束器，由進光光纖(1)、出光光纖(3)和中間有套管(8)封裝的熔接部位(5)組成，N個進光光纖(1)的纖芯(2)經(jīng)過熔融拉錐后從中部切斷，并研磨、拋光至適當尺寸，然后與出光光纖(3)的纖芯(4)在熔接部位(5)熔接在一起，由套管(8)封裝起來，兩端涂有固定膠(7)，使其連成一體。
進光光纖(1)中間剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層，然后把纖芯(2)擦凈，兩端對齊并扭絞，進光光纖(1)兩端涂上快干膠，放于光纖熔錐機夾板下固定，設(shè)定拉錐長度，定長熔融拉錐。
拉錐結(jié)束后，在中部切斷。對切斷的纖芯(2)端面進行研磨，在外徑與出光光纖(3)剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層的纖芯(4)外徑相當時，停止研磨，然后對端面進行拋光至適當尺寸。對纖芯(4)端面進行研磨、拋光。根據(jù)光纖外徑和材料，選擇合適的熔接電流和放電時間，使纖芯(2)與纖芯(4)在光纖熔接部位(5)熔接在一起。
光纖熔接部位(5)及其附近的外表面涂或包以有機硅橡膠層(6)，外面套有套管(8)，兩端涂有固定膠(7)。
本實用新型的有益效果是，利用熔錐、研磨、拋光、熔接和封裝五種比較成熟的工藝，把N個進光光纖中的功率低損耗的耦合到一個適當直徑的出光光纖中，制作簡單方便，制成的合束器體積小、重量輕、性能可靠，便與使用和維護。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型典型實施例3×1光纖合束器光纖熔接部位(5)沿I-I線的剖面圖。
在
圖1中，進光光纖(1)的纖芯(2)熔融拉錐，在中部切斷后與出光光纖(3)的纖芯(4)在熔接部位(5)熔接在一起，在光纖熔接部位(5)及其附近的外表面涂或包以有機硅橡膠層(6)，外面套有套管(8)，兩端涂有固定膠(7)，形成堅固保護層。進光光纖(1)剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層的纖芯(2)，出光光纖(3)剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層的纖芯(4)。
在圖2中，三個進光光纖(1)剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層的纖芯(2)排成三角形并熔融拉錐，處于熔合狀態(tài)，外面涂或包以有機硅橡膠層(6)，封裝在套管(8)內(nèi)。
具體實施方式
以N＝3的3×1光纖合束器為例進光光纖(1)和出光光纖(3)均為純石英光纖。進光光纖(1)中間剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層，然后把纖芯(2)用酒精擦凈、兩端對齊、扭絞并且排列成三角形，進光光纖(1)兩端涂上快干膠，放于光纖熔錐機夾板下固定，定長熔融拉錐。拉錐結(jié)束后，在中部切斷，對纖芯(2)端面進行研磨、拋光至適當尺寸，對剝?nèi)ゲ糠钟袡C硅橡膠層的出光光纖(3)端面即纖芯(4)端面進行研磨、拋光，根據(jù)光纖外徑和材料，選擇合適的熔接電流和放電時間，使纖芯(2)與纖芯(4)在光纖熔接部位(5)熔接在一起。在光纖熔接部位(5)及其附近的外表面涂上有機硅橡膠層(6)，把進光光纖(1)與出光光纖(3)中間部分保護起來，外面套有套管(8)，兩端涂有固定膠(7)，使其連成一體。這樣就制成了一個3×1光纖合束器。3×1光纖合束器光纖熔接部位(5)沿I-I線的剖面圖如圖2。
制作N×1光纖合束器用的光纖，可以是純石英光纖也可以是石英玻璃光纖。
權(quán)利要求1.一種N×1光纖合束器，由進光光纖(1)、出光光纖(3)和中間有套管(8)封裝的熔接部位(5)組成，其特征在于N個進光光纖(1)的纖芯(2)與出光光纖(3)的纖芯(4)在熔接部位(5)熔接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N×1光纖合束器，其特征在于N≥2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N×1光纖合束器，其特征在于光纖熔接部位(5)及其附近的外表面涂或包以有機硅橡膠層(6)，外面套有套管(8)，兩端涂有固定膠(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N×1光纖合束器，其特征在于制作合束器用的光纖，可以是純石英光纖也可以是石英玻璃光纖。
專利摘要本實用新型公開了一種用于光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的N×1光纖合束器，由進光光纖(1)、出光光纖(3)和中間有套管(8)封裝的熔接部位(5)組成。其特征在于N個進光光纖(1)的纖芯(2)經(jīng)過熔融拉錐后從中部切斷，并研磨、拋光至適當尺寸，然后與出光光纖(3)的纖芯(4)在熔接部位(5)熔接在一起，由套管(8)封裝起來，兩端涂有固定膠(7)，使其連成一體。本實用新型可把N個進光光纖中的功率低損耗的耦合到一個適當直徑的出光光纖中，以滿足光纖傳感器或激光醫(yī)療系統(tǒng)的特殊需要。
文檔編號G02B6/24GK2748933SQ200420074890
公開日2005年12月28日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者柴秀麗, 毛海濤, 王慶國, 張錦龍, 閆戰(zhàn)強, 李方正, 牛金星, 馮偉, 林詠海, 王帆, 王春霞, 王田虎 申請人:河南大學