[發明專利]一種高可靠的光纖耦合器空頭光纖高回波損耗處理方法

有效

• 申請號: 201210355243.8
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102879861A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 龍婭;高峰;丁東發;許保祥;臧華;馬玉洲;張振華;隋國生
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種高可靠的光纖耦合器空頭光纖高回波損耗處理方法。

背景技術

光纖陀螺儀及其他光纖傳感器由于其低耗損，抗力學、電磁、輻照等惡劣環境，響應迅速等特點，在海陸空天軍事領域及其它民用領域已獲得廣泛應用。

在許多光纖陀螺儀及其他光纖傳感器的光路方案中，如光纖電流互感器、光纖光柵傳感器等，都有用到光纖耦合器、光纖波分復用器等通過耦合的方式實現分光的光纖元器件，在這些光路方案中，光纖耦合器或光纖波分復用器的光纖端口中可能存在工作狀態下不使用的空置端，通常把這樣的光纖空置端稱為空頭光纖。

光纖耦合器空頭光纖是了解光纖陀螺儀及其他光纖傳感器光路光信號傳輸情況的重要檢測點，在使用過程中需要保持高回波損耗的狀態(一般要求≥50dB)，以防止光信號通過光纖端面反射回光路中繼續傳輸，形成干擾信號。

一般情況下，光路中的空頭光纖采用通過碾碎等方式粗化端面，并將末梢光纖盤繞成小圈的方法增大光纖端面回波損耗，如圖1所示，即在小圈光纖內的光信號不再是全反射，大部分能量透射到光纖外部。這種工藝操作簡便，回波損耗參數的一致性較好，但由于小圈部分光纖的彎曲半徑很小(通常為3mm～4mm)，所以彎曲產生的應力很大。小圈內的這段光纖始終處于較高的彎曲應力下，長期使用存在斷裂的隱患。

當空頭光纖發生斷裂后，空頭的回波損耗會大幅度降低。在最嚴重的情況下，空頭光纖斷面的反射率達到4％。以圖1中的光纖陀螺儀光路為例，當空頭光纖斷面的反射率為4％時，從光纖耦合器空頭光纖反射回探測器的光功率將達到光源光功率的1％，這已經達到甚至超過了陀螺的光信號到達探測器的功率水平(不同設計參數的陀螺，其到達探測器的光信號水平有所不同)，導致探測器工作電壓增大、甚至飽和，從而導致陀螺精度性能大幅度退化甚至失效。對于其他光纖傳感器，也會存在類似的精度退化，甚至功能失效的風險。

如需要避免上述光纖耦合器空頭光纖彎曲斷裂失效的問題，可采用非彎曲的空頭光纖高回波損耗加工方式，如圖3、圖4所示的光纖斜角或球形端面加工等，通過改變光信號在光纖端面的入射角，破壞光纖中的全反射條件實現高回波損耗特性。由于采用了這樣的光纖非彎曲方案，空頭光纖處于低使用應力條件下，可以避免光纖斷裂失效，極大地提高光路空頭光纖的可靠性。

上述方案仍有一個必須考慮的問題：一般情況下，需要將光纖表面的涂敷層剝除掉，形成一定長度的裸光纖段，才可以進行高回波損耗光纖端面加工。在使用中，該部分裸光纖會受到環境的侵蝕，表面微裂紋擴張，光纖逐漸老化，其可靠性和使用壽命就大打折扣。

在光纖制造行業中，把石英光纖本身與大氣環境隔絕開來的防護工藝技術是提高光纖使用壽命最行之有效的辦法，對空頭光纖進行密封封裝，隔離外界環境中水汽、酸堿氣體加速空頭光纖老化，防止端面污染，也是確保空頭光纖的穩定性和可靠性的重要途徑。

裸光纖段的密封封裝一般采用熱縮防護技術，即在裸光纖段外套上熱縮材料，加熱使熱縮材料收縮，緊密地將裸光纖段包裹起來。然而將該技術用于光纖耦合器空頭光纖封裝時，收縮的材料會將端面也緊密包裹起來，污染了端面，使端面位置發生漫反射，從而導致了光纖端面的回波損耗降低。這個負面的效果是需要避免的，這就需要在封裝的中避免光纖端面受到污染，在密封封裝的同時，不降低空頭光纖的回波損耗。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種高可靠的光纖耦合器空頭光纖高回波損耗處理方法，在避免光纖耦合器空頭光纖斷裂失效，提高光纖耦合器空頭光纖可靠性的同時，保持了光纖耦合器空頭光纖的高回波損耗特性，從而提高光纖陀螺儀以及其他光纖傳感器的可靠性。

本發明的技術解決方案是：一種高可靠的光纖耦合器空頭光纖高回波損耗處理方法，如圖2所示，所涉及的部件包括外套管1，內套管2、加固棒3、光纖耦合器空頭光纖4、以及空腔5。其相互位置關系為：內套管2、加固棒3位于外套管1中，共同構成光纖熱縮管，光纖耦合器空頭光纖4需封裝端面的一端置于內套管2中，空腔5位于內套管2中封裝光纖的端面位置，實現過程的特征在于步驟如下：

第一步，將光纖耦合器空頭光纖(4)的端面做高于50dB的高回波損耗處理；

第二步，將光纖耦合器空頭光纖(4)套入內套管(2)，高回波損耗端面沒入內套管(2)中，距離內套管端面的距離不小于3mm；

第三步，將整個光纖熱縮管水平置于加熱臺面上，使加固棒(3)處于光纖熱縮管的底部位置，采用200℃～300℃的溫度加熱光纖熱縮管，使光纖熱縮管收縮在一起；