一種氟化物光纖與石英光纖的熔接設備及熔接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高功率中紅外光纖激光器及中紅外超連續(xù)譜光源的產生及應用技術領域，尤其涉及一種氟化物光纖與石英光纖的熔接設備及熔接方法。
【背景技術】
[0002]中紅外光纖激光器及超連續(xù)譜光源在激光光譜學、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學、激光雷達、國防科技、中紅外基礎研究等領域都有著廣泛的應用前景，近年來一直是研究的熱點及難點問題。基于光纖的近紅外波段的超連續(xù)譜光源多采用高非線性光纖或高非線性光子晶體光纖作為非線性介質，其基質材料均為石英玻璃，但石英玻璃由于離子晶格振動在中紅外波段損耗非常大致使傳輸波長很難擴展至2500nm以上。目前獲得中紅外超連續(xù)譜光源的光纖材料主要為在中紅外波段有較低損耗的軟玻璃光纖，如碲化物光纖、硫化物光纖、氟化物光纖等。此外，對于3 μπι左右中紅外光纖激光器，其增益光纖多為摻鉺氟化物光纖及摻鈥氟化物光纖。
[0003]氟化物光纖在實際應用中，需要與石英光纖進行耦合對接。然而，氟化物光纖的熔點約300°C，石英光纖熔點約1500°C，如此大的熔點差距使得氟化物光纖與石英光纖的直接熔接變得異常困難。目前報道的氟化物光纖與石英光纖的耦合方式主要有電弧放電熔接(ARC fus1n splicing)、點膠恪接(glue splicing)、機械親合對接(mechanical splice)及熱恪接(thermal splicing)。其中，只有機械親合對接和熱恪接方法能夠承受高功率。然而機械耦合對接方式需要精密的調整架，且在高功率條件下，由于激光反沖力容易出現光纖抖動，導致耦合效率降低，嚴重者可燒壞光纖端面或前級栗浦激光系統(tǒng)。而目前熱熔接方法則需要在石英光纖端面進行鍍膜處理以增加光的透過率，工藝復雜，不方便使用且成本昂貴。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種氟化物光纖與石英光纖的熔接設備及熔接方法，旨在解決現有的氟化物光纖與石英光纖的熔接過程工藝復雜且成本昂貴的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現的，一種氟化物光纖與石英光纖的熔接設備，包括兩光纖夾持器和能在200度至1000度之間進行加熱的加熱裝置；
[0006]所述加熱裝置置于石英光纖與氟化物光纖相對接的位置且靠近所述石英光纖的一側，用于對所述石英光纖進行加熱，加熱溫度高于氟化物光纖的熔點而低于石英光纖的熔點；
[0007]所述兩光纖夾持器分別將所述石英光纖和所述氟化物光纖夾住，且在XYZ三個方向進行調節(jié)使所述石英光纖與所述氟化物光纖的纖芯對準且兩纖芯相接觸，并在加熱后將所述兩光纖夾持器同時沿水平方向相向推進使石英光纖的纖芯與氟化物光纖的纖芯熔接。
[0008]進一步地，所述熔接設備還包括光纖纖芯成像裝置，所述光纖纖芯成像裝置置于所述石英光纖與所述氟化物光纖相對接的位置，用于對氟化物光纖和石英光纖的纖芯進行識別使得所述光纖夾持器能對纖芯進行精準定位。
[0009]進一步地，所述熔接設備還包括激光器、環(huán)形器、第一功率計和第二功率計，所述激光器與所述石英光纖非熔接端相連，用于提供測試用的激光光源；
[0010]所述第一功率計與所述氟化物光纖的非熔接端相連，用于為熔接前的氟化物光纖的纖芯對準提供參考調整數據和用于測試所述氟化物光纖與石英光纖熔接后的損耗；
[0011]所述環(huán)形器置于所述激光器和所述石英光纖之間，并分別與所述激光器、所述石英光纖相連接，用于檢測熔接點的回波損耗；
[0012]所述第二功率計與所述環(huán)形器相連接，用于檢測熔接點的回波損耗。
[0013]進一步地，所述加熱裝置為石墨燈絲加熱裝置、二氧化碳激光或電阻絲。
[0014]進一步地，所述熔接設備還包括惰性氣體發(fā)生器，所述惰性氣體發(fā)生器置于所述兩光纖夾持器旁，用于在兩纖芯焊接時輸出惰性氣體。
[0015]本發(fā)明還提供一種氟化物光纖與石英光纖的熔接方法，包括以下步驟:
[0016]步驟A、使用兩光纖夾持器夾持住需要熔接的石英光纖和氟化物光纖，并使需要熔接的石英光纖和氟化物光纖的纖芯對準且兩纖芯相接觸；
[0017]步驟B、使用能在200度至1000度之間進行加熱的加熱裝置對兩纖芯對準位置中的石英光纖進行加熱；
[0018]步驟C、加熱后迅速將所述兩光纖夾持器同時沿水平方向相向推進，使熔點較低的氟化物光纖呈現熔融狀態(tài)并與石英光纖形成熔接。
[0019]進一步地，所述步驟A前還包括步驟D、所述石英光纖與所述氟化物光纖需要剝除涂敷層并將需要熔接的一端的端面切平。
[0020]進一步地，所述步驟B具體包括以下步驟:
[0021]步驟B01、控制加熱裝置的加熱位置、加熱時間和加熱功率；
[0022]步驟B02、對所述石英光纖加熱到溫度高于氟化物光纖的熔點而又低于所述石英光纖的恪點。
[0023]進一步地，所述步驟B和步驟C的操作均在有惰性氣體進行保護的情況下進行。
[0024]進一步地，所述恪接方法還包括以下的至少一個步驟:
[0025]步驟E、在所述石英光纖和氟化物光纖的纖芯對準時，使用激光器及光纖纖芯成像裝置對兩纖芯進行識別、精準定位；
[0026]步驟F、測試兩光纖熔接后的輸出功率和檢測熔接點的回波損耗。
[0027]本發(fā)明與現有技術相比，有益效果在于:所述的氟化物光纖與石英光纖的熔接設備使用兩光纖夾持器對需要熔接的石英光纖和氟化物光纖進行固定并使纖芯對準，然后使用加熱裝置對石英光纖進行加熱，加熱溫度高于氟化物光纖的熔點而低于石英光纖的熔點，并在加熱后迅速將兩光纖夾持器同時沿水平方向相向推進，使兩纖芯熔接，該設備簡化了熔接的過程，且熔接成本低，同時，熔接后的熔接點具有低損耗、高強度、耐高功率等特點。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明實施例提供的氟化物光纖與石英光纖的熔接設備示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例提供的氟化物光纖與石英光纖的熔接方法示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]—種氟化物光纖與石英光纖的熔接設備及熔接方法，利用穩(wěn)定的石墨燈絲加熱裝置對兩種光纖實行不對稱加熱，使具有不同熱熔性的兩種光纖熔融并實現永久性連接，采用該熔接方法形成的熔接點具有低損耗、高強度、耐高功率等特點。
[0032]如圖1所示，為本發(fā)明一較佳的實施例，一種氟化物光纖與石英光纖的熔接設備，包括兩光纖夾持器11和能在200度至1000度之間進行加熱的加熱裝置12，兩光纖夾持器11分別將石英光纖13、氟化物光纖14夾住，且可在XYZ三個方向進行精細調節(jié)使石英光纖13與氟化物光纖14的纖芯對準，同時使兩纖芯相接觸。加熱裝置12置于石英光纖13與氟化物光纖14相對接的位置且靠近石英光纖13的一側，用于對石英光纖13進行加熱。加熱到溫度高于氟化物光纖14的熔點而低于石英光纖13的熔點時，將兩光纖夾持器11同時沿水平方向相向推進使石英光纖13的纖芯與氟化物光纖14的纖芯熔接，該熔點的溫度范圍為200度至1000度。
[0033]本實施例中的氟化物光纖14可以是單模氟化物光纖、多模氟化物光纖、稀土摻雜氟化物光纖等。加熱裝置12可以為石墨燈絲加熱裝置、二氧化碳激光或電阻絲。
[0034]氟化物光纖與石英光纖的熔接設備還包括光纖纖芯成像裝置17，光纖纖芯成像裝置17置于石英光纖13與氟化物光纖14相對接的位置，用于對氟化物光纖14和石英光纖13的纖芯進行識別使得光纖夾持器11能對