一种插芯、半导体激光器、光纤连接器及其制作方法与流程

1.本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种插芯、半导体激光器、光纤连接器及其制作方法。

背景技术：

2.光纤连接器的主要作用是快速连接两根光纤，使光信号可以连续而形成光通路。通过光纤连接器可以把光纤的两个端面精密地对接起来，使发射光纤输出的光能量最大限度的耦合到接收光纤中去，并且需要尽量减少由于其的介入而使系统造成的影响。常见的光纤连接器类型有sc、fc和sma等。
3.结合图1和图2，现有的sma905光纤连接器包括连接在一起的插芯和尾座2。光纤3依序经过插芯、尾座2与半导体激光器4耦接。插芯的主体1通常采用金属制作，主体1内具有相互连通的第一安装孔5和第二安装孔8，第一安装孔5内穿过光纤3的裸纤，裸纤与第一安装孔5通过胶水固定，第二安装孔8内穿含有涂覆层的光纤。
4.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中存在现有的标准sma905插芯前端容易烧坏，尤其在蓝光的情况下，更容易烧坏，但对于如何解决该问题，却缺乏明确统一的有效思路。

技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明的目的在于提出一种对激光照射耐受功率较高的插芯、半导体激光器、光纤连接器及其制作方法。
7.为达到上述目的，本发明的第一方面提供一种插芯，包括：主体，所述主体的材质为蓝宝石，所述主体在激光射出的端面上具有用于反射回返光的第一凹槽，所述主体在激光射入的端面上具有第二凹槽；所述主体内具有沿轴线方向设置的第一安装孔，所述第一安装孔用于安装光纤的包层和纤芯；所述第一凹槽、所述第一安装孔和所述第二凹槽沿所述主体的轴线依序连通，所述第一安装孔和所述第二凹槽内填充有用于固定所述光纤的光学胶。
8.根据本发明的插芯，主体材质选用蓝宝石，蓝宝石的熔点高达2050℃，能够耐受高温，在150纳米到5500纳米之间的光波长具有高度的透明度，回返光更容易被透射，同时不容易把光变成热量，蓝宝石材质的高折射率还可以剥离出光纤中的包层光。插芯端面的第一凹槽能够阻挡激光对插芯和光纤的直射，降低端面处光纤烧毁几率，防止反射的激光沿光纤进入激光器，并对激光器产生损坏。相比现有技术的标准sma905插芯，本发明的插芯没有设置第二安装孔，在插芯为同等长度的前提下，第一安装孔长度比现有技术的第一安装孔长度要长，光纤的同心度较好。
9.根据本发明的一个实施例，所述光纤的包层和纤芯沿激光射出的方向伸出所述第一安装孔，所述第一凹槽的边沿所在平面与所述光纤的端面平齐。
10.根据本发明的一个实施例，所述第一安装孔的长度为所述主体长度的60％～80％。
11.根据本发明的一个实施例，所述光纤的端面镀有增透膜，所述第一凹槽的表面镀有增透膜或者增反膜。
12.根据本发明的一个实施例，所述第一凹槽的形状为以下至少之一：半球体、圆锥体和长方体。
13.根据本发明的一个实施例，所述第二凹槽的形状为圆锥体，所述第二凹槽内具有光学胶固化形成的胶锥。
14.根据本发明的一个实施例，所述主体在激光射出的端面上设有倒角。
15.本发明的第二方面提供了一种光纤连接器，包括如上述第一方面所述的插芯。
16.本发明的第三方面提供了一种半导体激光器，包括如上述第二方面所述的光纤连接器。
17.本发明的第四方面提供了一种光纤连接器的制作方法，包括：
18.加工插芯的主体内部的第一安装孔及两端的第一凹槽和第二凹槽，其中所述主体的材质为蓝宝石；
19.在所述第一凹槽的表面镀增透膜或者增反膜；
20.将所述主体组装至光纤连接器上；
21.获取光纤的裸纤，在所述光纤的包层均匀涂抹光学胶水，将所述光纤沿激光射入的方向穿进所述第一安装孔并固化；
22.在所述第一凹槽内填充石蜡固定所述光纤，对所述光纤的端面研磨平整；
23.去除石蜡，清洁所述光纤的端面，在所述光纤的端面镀增透膜。
24.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：
26.图1是现有技术中sma905光纤连接器的结构示意图。
27.图2是图1中插芯的结构示意图。
28.图3是本发明一实施例提供的插芯的结构示意图。
29.图4是本发明一实施方式涉及的插芯的结构示意图。
30.图5是本发明一实施方式涉及的插芯的结构示意图。
31.图6是本发明一实施例提供的光纤连接器的制作方法实现流程示意图。
32.附图标记说明：
33.1-主体，2-尾座，3-光纤，4-半导体激光器，5-第一安装孔，6-胶锥，7-第一凹槽，8-第二安装孔。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
35.本发明人经过深入研究发现，现有技术sma905插芯前端面容易烧毁的原因是因为前段用胶水固定光纤，被反射的激光照射容易造成损坏，耐受的功率较低，尤其对于能量密度高的蓝光来讲，端面烧毁的几率增加很多，因此，常规的思路应该是提高胶水的耐受温度。
36.本发明人摒弃了提高胶水的耐受温度这种思路。参照图2，经过深入研究，发现现有的标准sma905光纤连接器结构内部固定光纤的位置即第一安装孔5的长度较短，光纤的同心度较差，而且现有的标准sma905光纤连接器插芯主体材质是金属，透射性较差，散热效果不明显；另外，如果能够减少照射到胶水上的光，应该也可以提高产品的寿命。本发明人认为可以分别或者同时从这几个角度来对现有技术进行改进。
37.图3是本发明一实施例提供的插芯的结构示意图。本实施例中的插芯又称为插针体，用在光纤连接器使两根光纤中心精密对接。
38.参见图3，本发明实施例的第一方面提供一种插芯，包括：主体1，主体1的材质为蓝宝石，主体1在激光射出的端面上具有用于反射回返光的第一凹槽7，主体1在激光射入的端面上具有第二凹槽；主体1内具有沿轴线方向设置的第一安装孔5，第一安装孔5用于安装光纤3的包层和纤芯；第一凹槽7、第一安装孔5和第二凹槽沿主体1的轴线依序连通，第一安装孔5和第二凹槽内填充有用于固定光纤3的光学胶。
39.主体1通常是圆柱体。在一个实施方式中，主体1在激光射出的端面上设有倒角。倒角可以去除毛刺，有利于装配导向。第一凹槽7的形状可以根据实际的需要来设计。第一凹槽7的表面可以对来自不同方向的回返光进行反射，避免回返光直射。第一凹槽形成光纤与插芯空气空隙的形式，去除了光纤端面附近的能量吸收物质，可避免光纤端面激光回热到光纤连接器。第一安装孔5的内径可以根据实际的光纤尺寸来确定，例如可以将第一安装孔5的内径加工成只比光纤包层外径大2～5μm，光纤包层的材质是二氧化硅，不易弯曲。第二凹槽可以容纳光纤3在穿入第一安装孔5时阻挡的多余光学胶。本实施例中的插芯不设置第二安装孔。现有sma905中，光纤在插芯位于第一安装孔和第二安装孔的交界处由于悬空距离较长容易断裂，不设置第二安装孔可以减少光纤的悬空距离，减少光纤断裂的风险。本发明实施例插芯尺寸与现有sma905光纤连接器中的插芯的尺寸是一致的，可以组装至现有的光纤连接器中。
40.根据本发明实施例的插芯，主体材质选用蓝宝石，蓝宝石的熔点高达2050℃，能够耐受高温，在150纳米到5500纳米之间的光波长具有高度的透明度，回返光更容易被透射，同时不容易把光变成热量，蓝宝石材质的高折射率还可以剥离出光纤中的包层光。插芯端面的第一凹槽能够阻挡激光对插芯和光纤的直射，降低端面处光纤烧毁几率，防止反射的激光沿光纤进入激光器，并对激光器产生损坏。相比现有技术的标准sma905插芯，本发明的插芯没有设置第二安装孔，在插芯为同等长度的前提下，第一安装孔长度比现有技术的第
一安装孔长度要长，光纤的同心度较好。
41.在一些实施例中，参照图3，第一安装孔5的长度为主体1长度的60％～80％。第一凹槽7的深度为主体1长度的20％～30％。例如，主体1的长度为10.2mm，外径为2.5mm，第一凹槽7的长度为2～3mm，第一安装孔5的长度为7mm。而在现有技术中，参照图2，第一安装孔5的长度大约为2mm，第二安装孔8的长度大约为8mm。因此，本实施例中的第一安装孔长度较长，增加了插芯固定光纤的长度，可以改善光纤同心度差的问题。
42.在一些实施例中，光纤3的包层和纤芯沿激光射出的方向伸出第一安装孔5，第一凹槽7的边沿所在平面与光纤3的端面平齐。实际上，由于光纤和插芯的材料不同，硬度也不同，所以研磨的消耗量也不同，从而光纤和插芯间会有高度差，这个高度差就是光纤高度。本实施例中光纤高度为零。光纤3与第一凹槽7的四周内壁是悬空的。
43.为了增加光纤的进光量，光纤3的端面镀有增透膜。在第一凹槽7的表面镀有增透膜或者增反膜。即在一种实施方式中，第一凹槽7的表面镀有增透膜可以将较多回返光反射光进入插芯，通过蓝宝石的高折射率，折射率大于包层折射率，构成全反射条件，将泵浦残余光进行剥离。而在另一种实施方式中，第一凹槽7的表面镀有增反膜，可以将更多回返光反射，削弱回返光的能量。
44.在一个实施方式中，参照图3，第一凹槽7的形状为半球体。在一个实施方式中，参照图4，第一凹槽7的形状为圆锥体。在一个实施方式中，参照图5，第一凹槽7的形状为长方体。在这三个实施方式中，第一凹槽7的形状各不相同，对回返光的回返折射、散射路径方式及效果不同，其中半球体的效果最佳，可以更好的将光折射到空气中，其次是长方体。从加工角度来看，其中长方体和圆锥体加工难度小，半球体加工难度大。
45.在一些实施例中，结合图3-图5，第二凹槽的形状为圆锥体，第二凹槽内具有光学胶固化形成的胶锥6。胶锥6可以固定光纤3与插芯。胶锥可以更好的保护光纤裸纤和涂覆层的交界处。
46.基于上述目的，本发明实施例的第二方面提出一种光纤连接器，包括上述第一方面所述的插芯。
47.本发明实施例的第三方面提出一种半导体激光器，包括上述第二方面所述的光纤连接器。
48.光纤连接器的实施例和半导体激光器的实施例，可以达到与之对应的前述任意插芯实施例相同或者相类似的效果。
49.图6是本发明一实施例提供的光纤连接器的实现流程示意图。结合图3至图6，本发明实施例的第四方面提出了一种光纤连接器的制作方法。该方法的实现流程详述如下：
50.步骤s102，加工插芯的主体1内部的第一安装孔5及两端的第一凹槽7和第二凹槽，其中主体1的材质为蓝宝石。
51.本实施例中，主体的加工可以利用现有的机械加工技术完成。
52.步骤s104，在第一凹槽7的表面镀增透膜或者增反膜。
53.本实施例中，根据应用需要选择镀增透膜或者增反膜。本步骤是主体固定在镀膜工装中进行的。
54.步骤s106，将主体1组装至光纤连接器上。
55.本实施例中，由于主体外在尺寸与现有的插芯尺寸完全一致，因此可以方便地安
装至sma905光纤连接器中。
56.步骤s108，获取光纤3的裸纤，在光纤3的包层均匀涂抹光学胶水，将光纤3沿激光射入的方向穿进第一安装孔5并固化。
57.本实施例中，在穿光纤时，多余的光学胶会被阻挡，在第二凹槽堆积，此处的光学胶固化形成胶锥6。
58.步骤s110，在第一凹槽7内填充石蜡固定光纤3，对光纤3的端面研磨平整。
59.本实施例中，石蜡起到了固定光纤的作用，石蜡可以保持光纤和插芯之间的悬空。此外，石蜡具有较低的熔点，易于填充。
60.步骤s112，去除石蜡，清洁光纤3的端面，在光纤3的端面镀增透膜。
61.本实施例中，在去除石蜡之前，还需要用放大器检测光纤3端面，合格后方可去除石蜡。在光纤3的端面镀增透膜之前还应当清洁光纤的端面。
62.在完成上述步骤后，对光纤连接器进行通光及光功率检测。
63.本光纤连接器制作方法的实施例，可以达到与之对应的前述任意插芯实施例相同或者相类似的效果。
64.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
65.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种插芯，其特征在于，包括：主体(1)，所述主体(1)的材质为蓝宝石，所述主体(1)在激光射出的端面上具有用于反射回返光的第一凹槽(7)，所述主体(1)在激光射入的端面上具有第二凹槽；所述主体(1)内具有沿轴线方向设置的第一安装孔(5)，所述第一安装孔(5)用于安装光纤(3)的包层和纤芯；所述第一凹槽(7)、所述第一安装孔(5)和所述第二凹槽沿所述主体(1)的轴线依序连通，所述第一安装孔(5)和所述第二凹槽内填充有用于固定所述光纤(3)的光学胶。2.根据权利要求1所述的插芯，其特征在于，所述光纤(3)的包层和纤芯沿激光射出的方向伸出所述第一安装孔(5)，所述第一凹槽(7)的边沿所在平面与所述光纤(3)的端面平齐。3.根据权利要求1所述的插芯，其特征在于，所述第一安装孔(5)的长度为所述主体(1)长度的60％～80％。4.根据权利要求1所述的插芯，其特征在于，所述光纤(3)的端面镀有增透膜，所述第一凹槽(7)的表面镀有增透膜或者增反膜。5.根据权利要求1所述的插芯，其特征在于，所述第一凹槽(7)的形状为以下至少之一：半球体、圆锥体和长方体。6.根据权利要求1所述的插芯，其特征在于，所述第二凹槽的形状为圆锥体，所述第二凹槽内具有光学胶固化形成的胶锥(6)。7.根据权利要求1所述的插芯，其特征在于，所述主体(1)在激光射出的端面上设有倒角。8.一种光纤连接器，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的插芯。9.一种半导体激光器，其特征在于，包括权利要求8所述的光纤连接器。10.一种光纤连接器的制作方法，其特征在于，包括：加工插芯的主体(1)内部的第一安装孔(5)及两端的第一凹槽(7)和第二凹槽，其中所述主体(1)的材质为蓝宝石；在所述第一凹槽(7)的表面镀增透膜或者增反膜；将所述主体(1)组装至光纤连接器上；获取光纤(3)的裸纤，在所述光纤(3)的包层均匀涂抹光学胶水，将所述光纤(3)沿激光射入的方向穿进所述第一安装孔(5)并固化；在所述第一凹槽(7)内填充石蜡固定所述光纤(3)，对所述光纤(3)的端面研磨平整；去除石蜡，清洁所述光纤(3)的端面，在所述光纤(3)的端面镀增透膜。

技术总结

本发明提出一种插芯、半导体激光器、光纤连接器及其制作方法，其中插芯包括：主体，主体的材质为蓝宝石，主体在激光射出的端面上具有用于反射回返光的第一凹槽，主体在激光射入的端面上具有第二凹槽；主体内具有沿轴线方向设置的第一安装孔，第一安装孔用于安装光纤的包层和纤芯；第一凹槽、第一安装孔和第二凹槽沿主体的轴线依序连通，第一安装孔和第二凹槽内填充有用于固定光纤的光学胶。本发明的插芯端面的第一凹槽能够阻挡激光对插芯和光纤的直射，降低端面处光纤烧毁几率，防止反射的激光沿光纤进入激光器，并对激光器产生损坏。并对激光器产生损坏。并对激光器产生损坏。