一种光纤束熔合装置及方法与流程

1.本发明涉及光纤束熔合技术领域，尤其是一种光纤束熔合装置及方法。

背景技术：

2.随着激光投影、激光制版、激光照明等行业的发展，光纤束的应用越来越广泛。虽然单个半导体激光功率不高，但通过光纤束可以很容易实现多个半导体激光集中高功率输出，光纤束端面将会承受较高温度。常见的环氧胶粘接光纤束，短期耐受温度不高于250℃，且环氧胶与光纤膨胀系数差异会产生热应力，导致光纤有断裂的风险，容易损坏，使用寿命较短，所以需要对光纤束进行封装。
3.中国专利文献cn202210009698.8 公布了一种悬空式无胶高功率光纤束及其制造方法，该方法有效提高了光纤束端面耐受温度，但制造过程复杂，而且光纤内部间隙较小，间隙内的杂质并不能完全清洁干净。在使用过程中，受热、振动等情况下，杂质会污染端面，进而使端面被激光烧蚀。
4.中国专利文献cn202011609077.0 公布了一种光纤束熔合封装装置及其封装方法，高频感应加热设备对侧向加压模具加热，使得侧向加压模具内的光纤束裸纤段软化，后通过侧向加压模具对软化的光纤束裸纤段施加周向压力，实现光纤束熔合封装。该方法操作困难，成品率较低。由于光纤较细且为脆性材料，光纤软化程度和光纤下降时的周向压力很难协同，极易出现折断的情况。由光纤底部逐步向上的加热，时间较长，热量通过光纤传导也会使上方的光纤涂层损坏。该方法在熔合处有较多气泡，存在激光泄漏风险。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术中在获取光纤束的封装时，熔合效果差的问题，本发明公开了一种光纤束熔合装置及方法。
6.本发明第一方面公开了一种光纤束熔合装置，包括：光纤束、夹具、石英管、密封旋转腔、真空泵、冷水机、氢氧焰和红外测温仪；所述夹具设置在所述密封旋转腔内，所述石英管设置在所述密封旋转腔外侧，并与所述密封旋转腔连通，所述真空泵与所述密封旋转腔内部连通，所述冷水机与所述石英管连接；所述氢氧焰对所述石英管加热，所述红外测温仪与所述石英管相配合；所述光纤束通过所述夹具固定在所述密封旋转腔内，所述光纤束的一端设置在所述石英管内部。
7.可选的，所述密封旋转腔包括镙柱、箱体、旋转密封接头；所述镙柱设置在所述箱体上面，所述石英管穿入所述镙柱中，与所述箱体连接；所述旋转密封接头设置在所述箱体下面，所述真空泵通过所述旋转密封接头接入所述箱体。
8.可选的，所述冷水机包括冷水机箱、水管和承轴连接件；
所述冷水机箱与所述水管连接，所述水管通过所述承轴连接件与所述石英管连接。
9.可选的，所述装置还包括高温密封圈和螺母；所述高温密封圈套在所述镙柱上，通过旋紧所述螺母，挤压所述高温密封圈，将所述所述石英管与所述镙柱紧密贴合。
10.可选的，所述密封旋转腔的转速速度区间为5~30rpm。
11.可选的，所述冷水机的水温为15~30℃。
12.可选的，所述氢氧焰的加热温度为1700℃~3000℃。
13.可选的，所述高温密封圈的材质为弹性耐高温材料，所述密封旋转腔的材质为不锈钢。
14.本发明第二方面公开了一种光纤束熔合方法，所述方法应用于所述的一种光纤熔合装置，所述方法包括：根据封装要求取若干石英光纤，获取光纤束；所述光纤束包括光纤裸纤段，所述光纤裸纤段通过剥除一端涂覆层3~5cm获取；将所述光纤束穿过镙柱，通过夹具固定在密封旋转腔中，所述光纤裸纤段穿入石英管内；将石英管与镙柱之间密封，所述密封旋转腔开始转动；通过真空泵将密封旋转腔内部抽至真空；开启冷水机，对所述石英管进行降温。
15.通过氢氧焰对所述石英管进行加热；通过红外测温仪将石英管的温度维持在1700℃~3000℃；根据预设熔合时间将所述石英管与所述光纤束软化并熔合；所述预设熔合时间为30~60秒；获取光纤束的封装。
16.本发明公开了一种光纤束熔合装置及方法，所述装置包括：光纤束、夹具、石英管、密封旋转腔、真空泵、冷水机、氢氧焰和红外测温仪。所述夹具设置在所述密封旋转腔内，所述石英管设置在所述密封旋转腔外侧，并与所述密封旋转腔连通，所述真空泵与所述密封旋转腔内部连通，所述冷水机与所述石英管连接。所述氢氧焰对所述石英管加热，所述红外测温仪与所述石英管相配合。所述光纤束通过所述夹具固定在所述密封旋转腔内，所述光纤束的一端设置在所述石英管内部。
17.本发明在封装过程中不需要使用胶粘剂，氢氧焰直接作用在石英管和光纤束上直接成型；本发明设有密封旋转腔使光纤束旋转受热，熔合区更均匀；本发明可以实时监控温度，有效去除光纤束熔合区的气泡；本发明操作简单，熔合成型时热区小、温度上升快、操作时间短，传导到光纤涂层的温度较低且有水冷保护，不会灼伤光纤涂层，可以实现短距局部光纤束熔合；本发明热熔之后的光纤束为同一的石英材质，可以去除使用时热应力导致的光纤受损风险，也可以简化后续研磨和抛光的生产工艺。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简
单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例公开的一种光纤束熔合装置的结构示意图；图2为本发明实施例公开的一种光纤束熔合装置的又一结构示意图；图3为本发明实施例公开的一种光纤束熔合装置的又一结构示意图；图4为本发明实施例公开的一种光纤束熔合装置的又一结构示意图图中，1-光纤束、2-夹具、3-石英管、4-密封旋转腔、41-镙柱、42-箱体、43-旋转密封接头、5-真空泵、6-冷水机、61-冷水机箱、62-水管、63-承轴连接件、7-氢氧焰、8-红外测温仪、9-高温密封圈、10-螺母。
具体实施方式
20.为了解决现有技术中在获取光纤束的封装时，熔合效果差的问题，本发明公开了一种光纤束熔合装置及方法。
21.本发明第一实施例公开了一种光纤束熔合装置，参见图1所示的结构示意图，包括：光纤束1、夹具2、石英管3、密封旋转腔4、真空泵5、冷水机6、氢氧焰7和红外测温仪8。
22.所述夹具2设置在所述密封旋转腔4内，所述石英管3设置在所述密封旋转腔4外侧，并与所述密封旋转腔4连通，所述真空泵5与所述密封旋转腔4内部连通，所述冷水机6与所述石英管3连接。所述冷水机6的水温为15~30℃。
23.所述氢氧焰7对所述石英管3加热，所述红外测温仪8与所述石英管3相配合。所述氢氧焰7的加热温度为1700℃~3000℃。所述氢氧焰7在所述石英管3两侧对称分布，可根据石英管尺寸，调整火焰大小。
24.所述光纤束1通过所述夹具2固定在所述密封旋转腔4内，所述光纤束1的一端设置在所述石英管3内部。所述密封旋转腔4的转速速度区间为5~30rpm。
25.参见图2所示的结构示意图，所述密封旋转腔4包括镙柱41、箱体42、旋转密封接头43。所述镙柱41设置在所述箱体42上面，所述石英管3穿入所述镙柱41中，与所述箱体42连接。
26.所述旋转密封接头43设置在所述箱体42下面，所述真空泵5通过所述旋转密封接头43接入所述箱体42。所述旋转密封接头43为可旋转连接头，在密封旋转腔4转动时保持与真空泵5的连接。
27.参见图3所示的结构示意图，所述冷水机6包括冷水机箱61、水管62和承轴连接件63。所述冷水机箱61与所述水管62连接，所述水管62通过所述承轴连接件63与所述石英管3连接。
28.所述装置还包括高温密封圈9和螺母10。参见图4所示的结构示意图，所述高温密封圈9套在所述镙柱41上，通过旋紧所述螺母10，挤压所述高温密封圈9，将所述所述石英管3与所述镙柱41紧密贴合。所述石英管3与密封旋转腔4连接处完全密封。所述高温密封圈9的材质为弹性耐高温材料，所述密封旋转腔4的材质为不锈钢。
29.本发明第二实施例公开了一种光纤束熔合方法，所述方法应用于所述的一种光纤熔合装置，所述方法包括：根据封装要求取若干石英光纤，获取光纤束1；所述光纤束1包括光纤裸纤段，所述
光纤裸纤段通过剥除一端涂覆层3~5cm获取。
30.将所述光纤束1穿过镙柱41，通过夹具2固定在密封旋转腔4中，所述光纤裸纤段穿入石英管3内。
31.将石英管3与镙柱41之间密封，所述密封旋转腔4开始转动。
32.通过真空泵5将密封旋转腔4内部抽至真空。
33.通过氢氧焰7对所述石英管3进行加热。
34.通过红外测温仪8将石英管3的温度维持在1700℃~3000℃。
35.根据预设熔合时间将所述石英管3与所述光纤束1软化并熔合；所述预设熔合时间为30~60秒。
36.获取光纤束的封装。
37.进一步的，所述方法还包括：在光纤束的封装前，开启冷水机6，在光纤束的封装过程中对所述石英管3进行降温保护。
38.本发明公开了一种光纤束熔合装置及方法，所述装置包括：光纤束1、夹具2、石英管3、密封旋转腔4、真空泵5、冷水机6、氢氧焰7和红外测温仪8。所述夹具2设置在所述密封旋转腔4内，所述石英管3设置在所述密封旋转腔4外侧，并与所述密封旋转腔4连通，所述真空泵5与所述密封旋转腔4内部连通，所述冷水机6与所述石英管3连接。所述氢氧焰7对所述石英管3加热，所述红外测温仪8与所述石英管3相配合。所述光纤束1通过所述夹具2固定在所述密封旋转腔4内，所述光纤束1的一端设置在所述石英管3内部。
39.本发明在封装过程中不需要使用胶粘剂，氢氧焰直接作用在石英管和光纤束上直接成型；本发明设有密封旋转腔使光纤束旋转受热，熔合区更均匀；本发明可以实时监控温度，有效去除光纤束熔合区的气泡；本发明操作简单，熔合成型时热区小、温度上升快、操作时间短，传导到光纤涂层的温度较低且有水冷保护，不会灼伤光纤涂层，可以实现短距局部光纤束熔合；本发明热熔之后的光纤束为同一的石英材质，可以去除使用时热应力导致的光纤受损风险，也可以简化后续研磨和抛光的生产工艺。
40.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种光纤束熔合装置，其特征在于，包括：光纤束（1）、夹具（2）、石英管（3）、密封旋转腔（4）、真空泵（5）、冷水机（6）、氢氧焰（7）和红外测温仪（8）；所述夹具（2）设置在所述密封旋转腔（4）内，所述石英管（3）设置在所述密封旋转腔（4）外侧，并与所述密封旋转腔（4）连通，所述真空泵（5）与所述密封旋转腔（4）内部连通，所述冷水机（6）与所述镙柱（41）连接；所述氢氧焰（7）对所述石英管（3）加热，所述红外测温仪（8）与所述石英管（3）相配合；所述光纤束（1）通过所述夹具（2）固定在所述密封旋转腔（4）内，所述光纤束（1）的一端设置在所述石英管（3）内部。2.根据权利要求1所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述密封旋转腔（4）包括镙柱（41）、箱体（42）和旋转密封接头（43）；所述镙柱（41）设置在所述箱体（42）上面，所述石英管（3）穿入所述镙柱（41）中，与所述箱体（42）连接；所述旋转密封接头（43）设置在所述箱体（42）下面，所述真空泵（5）通过所述旋转密封接头（43）接入所述箱体（42）。3.根据权利要求2所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述冷水机（6）包括冷水机箱（61）、水管（62）和承轴连接件（63）；所述冷水机箱（61）与所述水管（62）连接，所述水管（62）通过所述承轴连接件（63）与所述镙柱（41）连接。4.根据权利要求3所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述装置还包括高温密封圈（9）和螺母（10）；所述高温密封圈（9）套在所述镙柱（41）上，通过旋紧所述螺母（10），挤压所述高温密封圈（9），将所述所述石英管（3）与所述镙柱（41）紧密贴合。5.根据权利要求4所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述密封旋转腔（4）的转速速度区间为5~30rpm。6.根据权利要求5所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述冷水机（6）的水温为15~30℃。7.根据权利要求6所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述氢氧焰（7）的加热温度为1700℃~3000℃。8.根据权利要求7所述的一种光纤束熔合装置，其特征在于，所述高温密封圈（9）的材质为弹性耐高温材料，所述密封旋转腔（4）的材质为不锈钢。9.一种光纤束熔合方法，所述方法应用于权利要求1-7所述的一种光纤熔合装置，其特征在于，所述方法包括：根据封装要求取若干石英光纤，获取光纤束（1）；所述光纤束（1）包括光纤裸纤段，所述光纤裸纤段通过剥除一端涂覆层3~5cm获取；将所述光纤束（1）穿过镙柱（41），通过夹具（2）固定在密封旋转腔（4）中，所述光纤裸纤段穿入石英管（3）内；将石英管（3）与镙柱（41）之间密封，所述密封旋转腔（4）开始转动；通过真空泵（5）将密封旋转腔（4）内部抽至真空；通过氢氧焰（7）对所述石英管（3）进行加热；
通过红外测温仪（8）将石英管（3）的温度维持在1700℃~3000℃；根据预设熔合时间将所述石英管（3）与所述光纤束（1）软化并熔合；所述预设熔合时间为30~60秒；获取光纤束的封装。10.根据权利要求9所述的一种光纤束熔合方法，其特征在于，所述方法还包括：在光纤束的封装前，开启冷水机（6），在光纤束的封装过程中对所述石英管（3）进行降温保护。

技术总结

本发明公开了一种光纤束熔合装置及方法，所述装置包括：光纤束、夹具、石英管、密封旋转腔、真空泵、冷水机、氢氧焰和红外测温仪。夹具设置在密封旋转腔内，石英管设置在密封旋转腔外侧，并与密封旋转腔连通，真空泵与密封旋转腔内部连通，冷水机与石英管连接。氢氧焰对石英管加热，红外测温仪与石英管相配合。光纤束通过夹具固定在密封旋转腔内，光纤束的一端设置在石英管内部。本发明设有密封旋转腔使光纤束旋转受热，熔合区更均匀；本发明可以实时监控温度，有效去除光纤束熔合区的气泡；本发明操作简单，熔合成型时热区小、温度上升快、操作时间短，传导到光纤涂层的温度较低且有水冷保护，不会灼伤光纤涂层，可以实现短距局部光纤束熔合。束熔合。束熔合。