[發(fā)明專利]光纖的位置確定

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680049951.1
• 申請日: 2006-12-29
• 公開（公告）號: CN101375191A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃衛(wèi)平;K·阿爾斯特特
• 申請（專利權(quán)）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 柯廣華;陳景峻

相關(guān)申請

本申請要求具有2005年12月30日提出的瑞典專利申請 0502951-7的優(yōu)先權(quán)并受益于該申請，該申請的全部示教通過引用而 結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖的位置確定，具體地說，涉及用于將光纖端部移 到所述位置的方法，并且也涉及熔接光纖的方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來，光纖激光器已被視為固態(tài)和CO₂激光器的重要替代品， 應(yīng)用于軍事、航天、醫(yī)療和工業(yè)材料處理等領(lǐng)域。光纖激光器主要由 于其高輸出功率及極佳的光束質(zhì)量和激光器設(shè)計(jì)靈活性而極具吸引 力。大模場面積雙包層光纖(LMA-DCF)是光纖激光器中的重要部件之 一。為高效將泵浦能耦合到此類LMA-DCF中，并且也允許高輸出功 率，LMA-DCF包層設(shè)計(jì)成具有高數(shù)值孔徑和各種形狀的橫截面，如 圓形、八邊形、正方形等。視輸出功率電平而定，LMA-DCF的包層 直徑一般在300-1000μm范圍內(nèi)。LMA-DCF的纖芯經(jīng)常摻雜有高濃 度稀土元素，如鐿，并且其尺寸可大到50μm，并具有低數(shù)值孔徑以 降低非線性效應(yīng)。

妨礙使用LMA-DCF的主要問題之一是使用傳統(tǒng)接合技術(shù)實(shí)現(xiàn)此 類光纖的高質(zhì)量接合極其困難。由于光纖激光器設(shè)計(jì)中的總需求原 因，不同類型的光纖要相互接合，例如，在不同形狀的LMA-DCF之 間的接合，如圓形LMA-DCF接合到八邊形LMA-DCF，含有稀土摻 雜物的LMA-DCF接合到不含稀土摻雜物的LMA-DCF，以及 LMA-DCF接合到傳統(tǒng)的單模光纖(SMF)，后兩個(gè)光纖包層直徑相互有 極大不同，例如，相差三倍或更多倍。接合LMA-DCF中的主要困難 是在傳統(tǒng)的熔接中使用的傳統(tǒng)纖芯對中工序。可觀察到兩個(gè)主要問 題。首先，有關(guān)傳統(tǒng)對中工序要求的包層邊緣的信息無法實(shí)現(xiàn)，這是 因?yàn)長MA-DCF尺寸太大，傳統(tǒng)的接合器中使用的成像系統(tǒng)無法處理。 其次，難以同時(shí)觀察其包層直徑和其結(jié)構(gòu)有大的差異的兩個(gè)光纖的纖 芯圖像。因此，在實(shí)踐中，通過功率傳輸測量輔助的手動(dòng)對中工序經(jīng) 常用于接合LMA-DCF，這由于接合經(jīng)常具有太低質(zhì)量的原因而導(dǎo)致 制造工藝效率低下且產(chǎn)出低。

今天使用的傳統(tǒng)的纖芯對中工序的開發(fā)可追溯到二十年前的開創(chuàng) 性工作，請參見T.Katekuri等人1984年在IEEE?J.Lightwave?Technol. 第2卷第277-283頁所述內(nèi)容。這些纖芯對中工序的基礎(chǔ)是對取自要 接合的光纖光強(qiáng)度輪廓的纖芯圖像的分析。在此類工藝中，通過使用 外部光源從光纖側(cè)面照亮光纖而得到所考察光纖的纖芯圖像。理論和 實(shí)驗(yàn)表明，將高分辨率成像系統(tǒng)的物平面置于光線離開光纖的光纖邊 緣，從成像系統(tǒng)看時(shí)就可解析光纖的纖芯圖像。通過使用從纖芯圖像 提取的信息，已開發(fā)了各種自動(dòng)纖芯對中工序。

各種日本專利中公開了基于圖像分析的纖芯對中工序之一，例如， 請參見授予Fujikura的日本專利11194227。通過使用這些工藝，在拍 攝的要接合的光纖照片中，為每個(gè)光纖測量在例如包層上緣和纖芯圖 像近似中心的位置之間的垂直距離，光纖按傳統(tǒng)的假設(shè)為在照片中位 于水平位置。隨后通過將兩個(gè)光纖彼此之間移位，使得兩個(gè)光纖的所 述兩個(gè)測量距離差變得等于兩個(gè)光纖包層上緣位置之間的垂直差。由 于此方法依靠從纖芯圖像和包層邊緣圖像提取的信息，因此，難以執(zhí) 行精確的纖芯對中。由于在折射率方面相當(dāng)大的差異，僅通過包層的 光與通過包層和纖芯兩者的光相比其行為是不同的。因此，得到高質(zhì) 量纖芯圖像的物平面最佳位置不等于得到具有高質(zhì)量的包層邊緣圖 像的最佳位置。這種情況意味著可能無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)以高精度測量光纖 纖芯和包層邊緣位置，這又導(dǎo)致對中精確度在基于此類照片時(shí)降低。 在對中工序中對有關(guān)包層邊緣位置信息的需要也導(dǎo)致了對特殊成像 系統(tǒng)的需要，這些成像系統(tǒng)包括極其昂貴的大型傳感器，并且因此在 接合器制造中可能不具成本效益。