光纤端帽激光熔接装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光纤端帽激光熔接装置，解决了现有熔接装置结构复杂、适用性差、熔接效率有待进一步提高的问题。技术方案包括CO2激光器，沿CO2激光器射出的激光光路上依次布置有聚焦透镜、旋转反射镜和内反射聚焦镜；其中，所述旋转反射镜由电机驱动旋转，其镜面法线与旋转轴线具有夹角；所述内反射聚焦镜具有环形的内反射镜面，所述内反射镜面为弧面，所述内反射聚焦镜的入射焦点圆与所述旋转反射镜反射激光光束的会聚焦点圆重合，所述内反射聚焦镜的射出焦点位于光纤和石英端帽的熔接部位。本实用新型结构简单、体积紧凑、熔接效率高、可实现较大直径的石英端帽和光纤的熔接。
【专利说明】
光纤端帽激光熔接装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于光纤的熔接装置，具体的说一种光纤端帽激光熔接装置。【背景技术】
[0002]随着高功率固体激光、光纤激光的发展，以及高功率半导体激光光束质量的不断改善，高功率传能光纤的需求将会日益增加，高功率传能裸光纤存在端面功率密度高、损耗大以及夹持不方便的问题，解决上述问题的方法是在光纤两端熔接大直径石英端帽，并在端帽两端进行镀膜处理。
[0003]现有常用的光纤和端帽的熔接方法主要为火焰、电极放电和灯丝等熔接方法，上述方法都是利用热量的辐射和传递进行对熔接部位进行加热。目前大多数的光纤熔接采用的是电极放电的方式，电极放电的方法大都针对标准直径的通讯用光纤，无法用于光纤与大直径石英端帽间的熔接，对光纤与端帽熔接这种尺寸不对称的熔接更是难以处理。例如型号为藤仓FSM-100系列最大能够熔接直径为500?lOOOum的光纤，而目前商业化的二氧化碳熔接机暂时只有型号为藤仓LZM-100的熔接机，该熔接机的加热方式是侧向辐射加热，最大能够处理的光纤或端帽直径也只有2mm。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、体积紧凑、熔接效率高、可实现较大直径的石英端帽和光纤熔接的光纤端帽激光熔接装置。
[0005]技术方案包括C02激光器，沿C02激光器射出的激光光路上依次布置有聚焦透镜、旋转反射镜和内反射聚焦镜;其中，所述旋转反射镜由电机驱动旋转，其镜面法线与旋转轴线具有夹角;所述内反射聚焦镜具有环形的内反射镜面，所述内反射镜面为弧面，所述内反射聚焦镜的入射焦点圆与所述旋转反射镜反射激光光束的会聚焦点圆重合，所述内反射聚焦镜的射出焦点位于光纤和石英端帽的熔接部位。[〇〇〇6]所述C02激光器和聚焦透镜之间的激光光路上还布置有第一导光反射镜。[〇〇〇7]所述旋转反射镜和内反射聚焦镜之间的激光光路上还布置有第二导光反射镜。
[0008]所述第二导光反射镜上开有供光纤穿过的孔。
[0009]所述光纤的轴线与内反射聚焦镜的中心轴线具有夹角。
[0010]光纤的主要成分为二氧化硅，对C02激光10.6um的波段吸收率很高，C02激光熔接方式则利用了光纤对该波段激光的吸收特性，把吸收的激光能量变成热。C02激光器做熔接热源优点在于能够确保热源清洁，保证光纤熔接点周围裸纤部分不会有任何附着污染物，熔接点在大功率运行下不会因部分表面温度过高而出现烧毁现象。
[0011]本实用新型中，所述C02激光器，可作为熔接源，提供熔接所需要的激光;所述聚焦透镜可将C02激光器发出的激光进行聚焦，使激光变为会聚的光束;所述旋转反射镜可以反射会聚的激光束，其在电机的驱动下，可以绕旋转轴旋转，由于旋转反射镜的镜面法线与旋转轴线具有夹角，使得被反射的会聚激光束的会聚焦点随着旋转反射镜的旋转而相应移动，其空间轨迹为一个圆，称为会聚焦点圆；所述内反射聚焦镜具有环形的内反射镜面，所述内反射镜面为弧面，所述内反射聚焦镜的入射焦点圆与所述旋转反射镜反射激光光束的会聚焦点圆重合，所述内反射聚焦镜的射出焦点位于光纤和石英端帽的熔接部位，这样，就可以将来自旋转反射镜的激光束反射并聚焦于光纤和石英端帽的熔接部位;所述第一导光反射镜和第二导光反射镜可以用来改变光路的传输方向使熔接装置整体结构更紧凑。其中，出于熔接时光纤摆放位置的需要，可以第二导光反射镜上开设供光纤穿过的孔，所述光纤的轴线与内反射聚焦镜的中心轴线具有夹角，以免遮挡激光光束。
[0012]有益效果:
[0013](1)采用C02激光作为熔接源可以保证焊接点的清洁，由于激光光束具有会聚作用，本实用新型相比于现有技术不仅能够适用于标准直径的通讯用光纤，也适用于光纤与大直径石英端帽间的熔接；
[0014]2)由于整个装置多采用反射镜对激光束进行反射，较透镜相比，激光传输效率高， 能有效提尚恪接作业效率；
[0015]3)本实用新型设备结构紧凑，运行稳定性好、可靠性高、生产成本和运行成本低。【附图说明】[0〇16]图1为本实用新型结构不意图。
[0017]图2为旋转反射镜的反射原理图。[〇〇18]图3为内反射聚焦镜的反射原理图。
[0019]其中，1-⑶2激光器，2-第一导光反射镜，3-聚焦透镜，4-旋转反射镜，5-会聚焦点圆，6-第一导光反射镜，6.1-孔、7-内反射聚焦镜，7.1-内反射镜面、8-光纤，9-石英端帽、 1 〇-入射焦点圆、11 _射出焦点。【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明:
[0021]参见图1，沿⑶2激光器1射出的激光光路上依次布置有聚焦透镜、第一导光反射镜 2、旋转反射镜4、第二导光反射镜6和内反射聚焦镜7;其中，所述旋转反射镜4由电机(图中未示出)驱动旋转，其镜面法线与旋转轴线具有夹角；参见图3,所述内反射聚焦镜7具有环形的内反射镜面7.1，所述内反射镜面7.1为弧面，所述内反射聚焦镜7的入射焦点圆10与所述旋转反射镜4反射激光光束的会聚焦点圆5重合，所述内反射聚焦镜7的射出焦点11位于光纤8和石英端帽9的熔接部位。所述第二导光反射镜6上开有供光纤8穿过的孔6.1。所述光纤8的轴线与内反射聚焦镜7的中心轴线具有夹角。上述各部件可通过精密调节架安装，所述精密调节架的调节维度包含角度调节以及位移调节，此为现有技术，在此不作详叙。所述光纤8和石英端帽8的对准情况可采用工业相机(图中未示出)进行监测。
[0022]工作原理:[〇〇23]将光纤8的端部穿过第二导光反射镜6上的孔6.1、以及内反射聚焦镜7,使光纤8的端部与石英端帽8接触，并调节两者的熔接部位处于内反射聚焦镜7的射出焦点11处;开启 C〇2激光器1，C〇2激光器1福射的10.6um波段激光光束先经第一导光反射镜2反射后折转90度角，再由所述聚透焦镜3聚焦成为会聚的激光束，该激光束被所述旋转反射镜4所反射并聚焦，由于所述旋转反射镜4被电机驱动旋转，所述汇聚的激光束在激光聚焦点的扫描轨迹成为一个会聚焦点圆5(参见图2和图1)，而该会聚焦点圆5正好与所述内反射聚焦镜7的入射焦点圆1〇(参见图3和图1)重合，使得所述旋转反射镜4反射出的激光光束经第二导光反射镜6反射后折转90度正好入射到内反射聚焦镜7的内反射镜面7.1上，经内反射聚焦镜7反射聚焦于射出焦点11上，光纤8和石英端帽9的熔接部位正好位于射出焦点11处，从而激光光束实现对光纤8和石英端帽9的熔接。石英端帽9与光纤8的轴线与内反射聚焦镜7的中心轴线具有一个夹角，以避免光纤8挡住入射的激光束。
【主权项】
1.一种光纤端帽激光熔接装置，包括c〇2激光器，其特征在于，沿c〇2激光器射出的激光 光路上依次布置有聚焦透镜、旋转反射镜和内反射聚焦镜;其中，所述旋转反射镜由电机驱 动旋转，其镜面法线与旋转轴线具有夹角;所述内反射聚焦镜具有环形的内反射镜面，所述 内反射镜面为弧面，所述内反射聚焦镜的入射焦点圆与所述旋转反射镜反射激光光束的会 聚焦点圆重合，所述内反射聚焦镜的射出焦点位于光纤和石英端帽的熔接部位。2.如权利要求1所述的光纤端帽激光熔接装置，其特征在于，所述C02激光器和聚焦透镜 之间的激光光路上还布置有第一导光反射镜。3.如权利要求1或2所述的光纤端帽激光熔接装置，其特征在于，所述旋转反射镜和内 反射聚焦镜之间的激光光路上还布置有第二导光反射镜。4.如权利要求3所述的光纤端帽激光熔接装置，其特征在于，所述第二导光反射镜上开 有供光纤穿过的孔。5.如权利要求4所述的光纤端帽激光熔接装置，其特征在于，所述光纤的轴线与内反射 聚焦镜的中心轴线具有夹角。
【文档编号】G02B6/255GK205581344SQ201521033790
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年12月11日
【发明人】陈培锋, 张自豪, 邓溯平, 余晓畅
【申请人】武汉市杰都易光电科技有限公司