CN204256215U - 光纤端帽熔接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光纤端帽熔接装置,包括用于沿第一光轴出射激光的激光器，其中，光纤端帽熔接装置在激光器的后级沿第一光轴还依次设置有第一圆锥透镜、球透镜、第二圆锥透镜和第三圆锥透镜，光纤端帽熔接装置在第三圆锥透镜的后级位于第一光轴和第二光轴相交的位置上设置有抛物面反射镜，抛物面反射镜在沿第二光轴贯穿地开设有导孔，光纤端帽熔接装置在抛物面反射镜的后级沿第二光轴还设置有光纤端帽安装位。通过沿光纤端帽轴向地进行辐射加热，并且可以根据光纤直径，调整聚焦后激光束的直径，使得能够熔接不同直径的光纤，继而使得能够熔接更大尺寸的光纤端帽和光纤，并且该光纤熔接机结构简单，有利于降低成本和有利于广泛地推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤熔接领域，尤其涉及一种光纤端帽熔接装置。
背景技术
光纤熔接机主要用于光通信中光纤器件的加工，一般工作原理是利用高压电弧将两光纤断面熔化的同时用高精度运动机构平缓推进让两根光纤融合成一根，以实现光纤模场的耦合。传统电弧加热的熔接机可熔接的光纤直径和光纤端帽直径均受到较大限制,例如型号为藤仓FSM-100系列最大能够熔接直径为500-1000微米的光纤，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为2毫米，同时由于其售价超过100万人民币，高昂的价格使得产品难于广泛地推广使用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种成本较低且可熔接直径较大的光纤端帽的光纤端帽熔接装置。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种光纤端帽熔接装置,包括用于沿第一光轴出射激光的激光器，其中，光纤端帽熔接装置在激光器的后级沿第一光轴还依次设置有第一圆锥透镜、球透镜、第二圆锥透镜和第三圆锥透镜，光纤端帽熔接装置在第三圆锥透镜的后级位于第一光轴和第二光轴相交的位置上设置有抛物面反射镜，抛物面反射镜在沿第二光轴贯穿地开设有导孔，光纤端帽熔接装置在抛物面反射镜的后级沿第二光轴还设置有光纤端帽安装位。
由上述方案可见，由激光器出射的激光经过第一圆锥透镜、球透镜、第二圆锥透镜和第三圆锥透镜后，从第三圆锥透镜向抛物面反射镜输出环形激光束，该环形激光束再经过抛物面反射镜聚焦后沿第二光轴输出，同时由于光纤端帽安装位上安装有光纤端帽，所以光纤端帽接收该经聚焦后的环形激光束，通过沿光纤端帽轴向地进行辐射加热，并且可以根据不同光纤的直径，调整聚焦后的环形激光束的直径，能够熔接不同直径的光纤，继而使得能够熔接更大尺寸的光纤端帽和光纤，同时本实用新型提供的光纤端帽熔接装置结构简单，有利于降低光纤端帽熔接装置的成本和有利于广泛地推广使用。
更进一步的方案是，光纤端帽熔接装置还包括设置在第二光轴上的分光镜和第一监测装置，分光镜位于光纤端帽安装位的后级，第一监测装置接收分光镜输出的折射光。
更进一步的方案是，光纤端帽熔接装置还包括第二监测装置，第二监测装置接收分光镜输出的透射光。
更进一步的方案是，光纤端帽熔接装置还包括第三监测装置，第二监测装置用于监测光纤端帽安装位上的光纤端帽。
由上可见，通过第一监测装置监测和第二监测装置监测沿第二光轴传输且穿过端帽后输出的光，以及通过第三监测装置实时监控光纤与光纤端帽熔接时的情况，能够对熔接损耗和光纤端帽的输出模场径实时监测，以提高光纤熔接质量。
更进一步的方案是，光纤端帽熔接装置还包括设置第二光轴上光纤夹具，光纤夹具位于抛物面分光镜的反射面的背侧。
更进一步的方案是，光纤端帽熔接装置还包括步进电机，步进电机用于驱动光纤夹具沿第二光轴移动。
由上可见，通过光纤夹具夹持待熔接的光纤，以及通过步进电机进行移动，有利于提高熔接精度，也方便与操作人员使用。
更进一步的方案是，第一光轴垂直于第二光轴。
由上可见，第一光轴垂直于第二光轴地设置方便与光路的调整，以及光纤端帽熔接装置中的光学元件的位置调整，使得环形光束可经过抛物面反射镜反射聚焦后沿第二光轴入射到光纤端帽上。
更进一步的方案是，光纤端帽熔接装置还包括平移台，平移台用于调节第二圆锥透镜和第三圆锥透镜之间的距离。
更进一步的方案是，第二圆锥透镜和/或第三圆锥透镜安装在平移台上。
由上可见，通过平移台可对第二圆锥透镜和第三圆锥透镜之间的距离进行调节，从而可根据光纤端帽的直径对环形光束的大小进行调节，有利于扩大可光纤端帽可熔接半径，提高本实用新型的光纤熔接机的实用性。
更进一步的方案是，激光器为二氧化碳激光器。
由上可见，由于二氧化碳激光器的价格较低，并且二氧化碳激光器在使用寿命内的维护成本较低，所以采用二氧化碳激光器作为激光源有利于进一步控制光纤熔接机的成本，使得光纤熔接机可更广泛地推广使用。
附图说明
图1是本实用新型光纤端帽熔接装置实施例的结构图。
图2是本实用新型光纤端帽熔接装置实施例在焊接状态下的结构图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参照图1，图1是光纤端帽熔接装置的结构图。光纤端帽熔接装置包括激光器11、圆锥透镜12、球透镜13、圆锥透镜14、圆锥透镜15、光纤夹具16、抛物面反射镜17、分光镜18、光纤端帽安装位和平移台、步进电机。
激光器11、圆锥透镜12、球透镜13、圆锥透镜14、圆锥透镜15、光纤夹具16和抛物面反射镜17依次沿光轴L1设置，抛物面反射镜17、分光镜18和光纤端帽安装位依次沿光轴L2设置，光轴L1垂直于光轴L2。
激光器11采用二氧化碳激光器，激光器11沿光轴L1向圆锥透镜12输出激光，圆锥透镜12朝向光路前进方向地设置，圆锥透镜12接收到激光器11输出的激光后向球透镜13透射第一级环形激光束。随后球透镜13对第一级环形激光束进行光路准直调整，球透镜13将准直后的第一级环形激光束向圆锥透镜14输出。
圆锥透镜14朝向光路前进方向地设置，圆锥透镜14接收到准直后的第一级环形激光束后向圆锥透镜15输出第二级环形激光束。圆锥透镜15背向光路前进方向地设置，并且圆锥透镜15设置在平移台上，通过调整平移台可使圆锥透镜15沿光轴L1滑动，即实现调整圆锥透镜14和圆锥透镜15之间的距离，从而调整第二级环形光束的光斑直径大小。圆锥透镜15接收到经扩束后的第二级环形激光束后，向抛物面反射镜17输出准直调整后的第二级环形激光束。从激光器11输出的激光依次经过圆锥透镜12、球透镜13、圆锥透镜14和圆锥透镜15的光路调整后，向抛物面反射镜17输出的第二级环形激光束相比于第一级环形激光束具有更大的光斑直径。
抛物面反射镜17设置在光轴L1和光轴L2相交的位置处，并且抛物面反射镜17的反射面朝向光路地设置，抛物面反射镜17沿光轴L2贯穿地开设有导孔171。光纤夹具16设置在抛物面反射镜17反射面的背侧的位置上，且光纤夹具16位于光轴L2上，光纤夹具16与步进电机(未示出)连接，步进电机用于驱动光纤夹具16沿光轴L2移动。光纤夹具16用于安装定位待熔接的光纤21，当光纤夹具16沿光轴L2移动时，光纤21可沿光轴L2穿过导孔地移动。
在光纤端帽安装位上安装有待熔接的光纤端帽22，抛物面反射镜17接收第二级环形激光束后，将聚焦后的第二级环形激光束输出到光纤端帽22上。光纤端帽22向分光镜18透射光束。
光纤端帽熔接装置还包括设置在分光镜18一侧的监测装置31和监测装置33以及设置在光纤端帽安装位一侧的监测装置32，监测装置31和监测装置32均采用CCD监控成像，监测装置31接收由分光镜18输出的折射光，监测装置33接收由分光镜18输出的透射光。
监测装置32用于检测光纤端帽安装位上的光纤端帽22。
参照图2，图2是光纤端帽熔接装置在熔接状态下的结构图。在熔接光纤和光纤端帽时，光纤21沿光轴L2穿过导孔171后移动到光纤端帽22邻接的位置上，由于聚焦后的第二级环形激光束输出到光纤端帽22，所以光纤端帽22和与光纤端帽邻接的光纤21端部均受到该激光产生的辐射加热后，光纤端帽22和光纤21端部加热成熔融状态，继而完成光纤端帽22和光纤21的熔接。熔接时，由于监测装置31接收由光纤21传输和由分光镜18折射的具有模场信息的折射光，监测装置31用于对由光纤21传输经光纤端帽输出的激光进行监测，即监测光纤端帽输出模场是否符合需求，可根据监测装置31监测的数据对光纤21和光纤端帽22的熔接位置进行调整，使光纤端帽的输出模场达到标准。由于监测装置33用于接收由分光镜18透射的透射光，所以监测装置33可光纤21和光纤端帽22的熔接位置进行监测，即监测光纤21的轴芯和光纤端帽22的轴芯是否与光轴L2重合。监测装置31
同时，监测装置32可在光纤端帽22径向方向上进行图像监测，即监测装置32用于监测光纤与端帽的侧向对准状态，以及监测光纤端面与端帽的熔接端面之间的间距，以提高光纤熔接质量。
由上可见，由激光器11出射的激光经过圆锥透镜12、球透镜13、圆锥透镜14和圆锥透镜15后，从圆锥透镜15向抛物面反射镜17输出环形激光束，该环形激光束再经过抛物面反射镜17聚焦后沿光轴L2输出，通过聚焦后的激光束沿光纤端帽轴向地进行辐射加热，并且可以根据不同光纤的直径，调整圆锥透镜14和圆锥透镜15之间的距离便可实现调整聚焦后的环形激光束的直径，从而能够熔接不同直径的光纤端帽，继而使得能够熔接更大尺寸的光纤端帽和光纤，同时本实用新型提供的光纤端帽熔接装置结构简单，有利于降低光纤端帽熔接装置的成本和有利于广泛地推广使用。
需要强调的是，上述光纤熔接实施例只是本实用新型的较佳实施例，实际应用时还可以具有更多的变化，如将圆锥透镜14设置在平移台上，通过对圆锥透镜14沿光轴L2的移动来对圆锥透镜14和圆锥透镜15之间的距离进行调整，亦可实现本实用新型的目的。以及将圆锥透镜14和圆锥透镜15均设置在平移台上，通过调整平移台均可以实现对圆锥透镜14和圆锥透镜15之间的距离调整，即可实现本实用新型的目的。
Claims (10)
1. 光纤端帽熔接装置,包括
激光器，所述激光器用于沿第一光轴出射激光；
其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置在所述激光器的后级沿所述第一光轴还依次设置有第一圆锥透镜、球透镜、第二圆锥透镜和第三圆锥透镜；
所述光纤端帽熔接装置在所述第三圆锥透镜的后级位于所述第一光轴和第二光轴相交的位置上设置有抛物面反射镜，所述抛物面反射镜在沿所述第二光轴贯穿地开设有导孔；
所述光纤端帽熔接装置在所述抛物面反射镜的后级沿所述第二光轴还设置有光纤端帽安装位。
2. 根据权利要求1所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置还包括设置在第二光轴上的分光镜和第一监测装置，所述分光镜位于所述光纤端帽安装位的后级，所述第一监测装置接收所述分光镜输出的折射光。
3. 根据权利要求2所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置还包括第二监测装置，所述第二监测装置接收所述分光镜输出的透射光。
4. 根据权利要求3所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置还包括第三监测装置，所述第三监测装置用于监测所述光纤端帽安装位上的光纤端帽。
5. 根据权利要求4所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置还包括设置所述第二光轴上光纤夹具，所述光纤夹具位于所述抛物面反射镜的反射面的背侧。
6. 根据权利要求5所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置还包括步进电机，所述步进电机用于驱动所述光纤夹具沿所述第二光轴移动。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述第一光轴垂直于所述第二光轴。
8. 根据权利要求1至6任一项所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述光纤端帽熔接装置还包括平移台，所述平移台用于调节所述第二圆锥透镜和所述第三圆锥透镜之间的距离。
9. 根据权利要求8所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述第二圆锥透镜和/或所述第三圆锥透镜安装在所述平移台上。
10. 根据权利要求1至6任一项所述的光纤端帽熔接装置，其特征在于：
所述激光器为二氧化碳激光器。
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