專利名稱：光纖頭及其制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖技術領域，特別涉及用于高功率激光傳輸的光纖頭結 構及其制作方法。
背景技術：
在目前的市場上在醫療、材料加工、激光顯示等領域，要求光纖頭的輸 出光功率很高，傳統的光纖頭結構包括固定套管和單根光纖，固定套管有利 于將光纖頭結構固定在其他裝置上，單根光纖插入到固定套管中并且周圍用
光學膠(通常是353ND)粘結固定在固定套管中。光纖頭一般進行研磨、拋 光等工藝處理。如果研磨不夠精細會導致光纖端面出現毛刺等影響平行度的 現象，或者由于使用過程中光纖端面附著了灰塵或端面出現劃痕，都會導致 散射現象的發生，散射光會加熱光學膠。在制作這樣的光纖頭的過程中，由 于只是把單^f艮光纖插入到固定套管中，所以插入比較容易，這樣就可以將固 定套管的內徑大小制作成與光纖的尺寸十分接近，從而減小光纖與固定套管 之間的空隙，進而減少了光學膠的使用量，由于熱量堆積程度直接與光學膠 的使用量成正比，在較小功率(如30瓦以下)激光傳輸時，這種結構的光 纖頭還可以應用，但是如果用于高功率激光傳輸，則熱量堆積現象就會非常 嚴重，光學膠就會揮發污染光纖端面。影響光纖質量。因此若要利用單根光 纖輸出高功率激光，只能采用無膠工藝，即在光纖頭的端部制作出一個凹槽， 使單根光纖的端部附近棵露在凹槽中，但是這種結構對光纖的剛度要求較 高，否則光纖的端部就會彎曲。另外單個激光器的輸出功率也非常有限，這 也極大地限制了與其連接的單根光纖內傳輸激光的功率，當然也可以采用多 個激光器向開放空間輸出激光，并用透鏡將這些激光聚焦，并耦合進單根光 纖中，這種方法雖然彌補了單個激光器輸出功率有限的問題，但是增加了系 統安裝和調試的難度。
多采用集束光纖，其中，較常見:結構如圖1和圖2所示，'將固定套管P2 的內徑制作成能容納多根光纖Pl,固定套管P2的縱向長度可以根據實際需要而定。根據傳輸功率的需要計算需要光纖P1的數量，將這些光纖P1排列 在一起形成光纖束，在光纖束的前段涂覆一段長度的光學膠P3，然后插入到
固定套管P2中， 一般來說，光學膠P3所覆蓋的長度只要大約等于固定套管 P2的長度即可，該結構存在如下缺陷
首先，光纖頭結構中的固定套管必須具有一定的長度，以保證固定套管 P2中多根光纖Pl的平行度，而且，在將光纖束插入到固定套管P2的過程中， 由于光纖的剛度小直徑小，所以易彎曲，并且如果光纖P1與固定套管P2的 內壁發生摩擦而破壞光纖之間的粘結性，導致光纖彼此之間的距離增大，如 果固定套管P2的內徑過小，就會使得插入過程極其困難或者無法插入。為 了防止這種情況的發生，必須使固定套管P2的內徑比光纖束的直徑大很多， 例如80根光纖Pl排列成直徑為lmm的光纖束，那么固定套管P2的內徑至 少加工成直徑為1.7mm。由于上述原因造成的多余空隙都要由光學膠填充， 因此增大了光學膠的使用量。當光纖頭研磨不精細、附著灰塵或出現劃痕等 現象時，就會產生散射光，散射光會加熱光學膠，由于光學膠的熱量堆積程 度直接與使用量成正比，因此這種光纖頭結構的光學膠中熱量堆積嚴重，并 且如圖1所示，由于光纖頭中心附近的光學膠距離固定套管壁較遠，這部分 的熱量堆積更是十分嚴重。當熱量堆積到一定程度時，位于光纖頭端部附近 的光學膠就會首先燃燒，并燒毀光纖頭端部附近的區域，燒壞的光纖頭只能 重新進行研磨才能使用，嚴重的只能更換光纖頭。
其次，這種光纖頭結構維護成本高。如果其中一根光纖的端面損害，必 須整體重新研磨，這就造成不必要的浪費。
發明內容
因此，本發明的任務是克服現有技術中的缺陷，從而提供一種適于傳 輸大功率激光的光纖頭。從而提供一種制作光纖頭的方法。
一方面，本發明提供了光纖頭，其特征在于，包括套管、多個子套管 和分別安裝在所述多個子套管中的多根光纖，所述子套管安裝在所述套管 中，形成光纖頭。
另一方面，本發明還提供了一種制作光纖頭的方法，先分別將多根光 纖安裝在多個子套管中；然后對裝有光纖的子套管進行處理；最后再將經 過處理的所述多個子套管安裝在套管內，形成光纖頭。上述光纖頭及其制作方法中，每個子套管中優選安裝有多根光纖。 上述光纖頭及其制作方法中，所述子套管由導熱材料制成，所述導熱
材料優選金屬，在某些功率較低、對散熱要求不高的時候，子套管還可以
使用陶瓷制成。
本發明的有益效果在于
1、 本發明的光纖頭結構中將許多根光纖分組，每組光纖數量很少，比 較容易插入到子套管中，因此子套管的內徑可以制作成與每組光纖排列在一 起的尺寸十分接近，這就減小了需要在空隙中填充光學膠的量， 一定程度上
減少了光學膠的熱量堆積量；
2、 因為每組光纖數目較少，子套管的內徑可以制作成與每組光纖排列 在一起的尺寸十分接近，所以子套管中心處的光學膠距離子套管內壁的距離 就很小，有利于堆積在子套管中心處的光學膠內部的熱量快速傳導出去，從 而避免了因光學膠熱量積累嚴重而導致光學膠燃燒現象的發生；
3、 本發明的光纖頭結構的制作過程中，可以分別對每個子套管中的一 組光纖進行研磨，減小了需要研磨的面積，避免了因研磨面積過大而帶來的 研磨不夠精細的現象，降低了研磨工藝的難度；另外也可以采用將所有子套 管夾持在一起，放在研磨機上統一進行研磨，減小研磨工序的時間，降低研 磨工序的難度，此時對于每個子套管的實際研磨面積仍然很小。
,4、本發明的光纖頭結構當出現光纖損壞的情況時，可以只修復或替換 與受損光纖對應的子套管及其內部的光奸，減小了維護成本，增大了維護的 容易性。
以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中 圖l是現有技術中的光纖頭結構的截面圖； 圖2是現有技術中的光纖頭結構的縱向剖視圖； 圖3是本發明的光纖頭結構的立體圖4是本發明的光纖頭結構中的一個子套管及插入到其內部的光纖的示
意圖； 一
圖5是本發明的光纖頭結構中的一個子套管及插入到其內部的光纖的縱 向剖視圖6是圖5的A-A剖視圖；圖3-圖6示出了本發明光纖頭的一個實施例。其中，如圖3所示，該 光纖頭包括7個子套管2，每個子套管2中設有10根光纖1，所有的子套 管2最后安裝在固定套管3內。固定套管的材料可以為金屬。圖4-圖6給 出了一個子套管2及其內部光纖1的示意圖，其中，圖4為立體圖，圖5 為該子套管2的縱向剖視圖，圖6為圖5的A-A剖視圖。從圖中可以看到， 由IO根光纖1組成的光纖束安裝在該子套管2內，并且光纖之間、光纖 與子套管2內壁之間都通過光學膠4粘在一起。由于發明中的光纖頭結構將大功率激光傳輸所需的較多根光纖分成若 干個組，每組光纖個數較少，這就減小了將光纖1插入到子套管2的難度， 因此子套管2的內徑可以與每組光纖1排列在一起組成的光纖束的實際直徑 十分接近，這就減小了每組光纖1與子套管2之間的空余空間，從而減少了 需要涂覆光學膠的量。當光纖頭研磨不精細而出現毛刺或者光纖1的端面附 著灰塵時，會在相應的部分產生散射光，散射光會加熱耐熱性不好的光學膠， 如果光學膠積累的熱量足夠大就會燃燒，導致光纖頭被燒壞。光學膠的量與 光學膠的熱積累量成正比，因此本發明的光纖頭結構減少了光學膠的數量， 也就在一定程度上減少了光學膠中熱量的堆積；另外本發明將光纖1分組， 每組光纖的個數較少，從而子套管2的徑向尺寸也可以制作成很小，使得位 于子套管2中心處的光學膠4較容易將內部積累的熱量傳導到子套管2上， 如果選用導熱性能較優良的材料，例如金屬管等，來制作子套管2,可以進 一步達到快速散熱的目的，從而徹底避免了大功率激光傳輸時光學膠4燃燒 現象的發生，增加了光纖頭的安全性和工作穩定性；此外，固定套管3與子 套管2之間的固定可以在遠離出光端的部分進行，既可以使用各種機械方式 固定，也可以使用膠粘，由于此時固定的不再是光纖，所以可以使用光學膠 以外的各種導熱性能良好的膠，同樣提高了散熱效率。制作本發明的光纖頭時，可以先將光纖束通過光學膠4粘接在子套管2 中，然后對每個子套管2中的光纖1分別進行研磨、拋光，使其端面嚴格平 行，由于子套管2中的光纖1的數量很少，因此在分別研磨時，研磨的平面 的面積很小，這就降低了研磨的難度，比較容易研磨出符合規格的光學端面； 最后再將制作好的子套管2安裝在固定套管3中，從而完成光纖頭的安裝和 制作。另外也可以將所有子套管2夾持在一起，對所有光纖l進行研磨，由于仍然只需要保證每個子套管2內光纖1的端面的平面度，因此對于每個子套管2而言，研磨面積仍然很小，同時將所有子套管2夾持在一起整體研磨， 能夠減小研磨工序所需的時間。如果光纖頭結構中的某一個子套管2中的一 根或幾根光纖l損壞，例如端面受損等，可以將該子套管2連同內部的光纖 l取出后，將其修復或者替換，避免了現有技術中的一根光纖1受損，整個 光纖頭都得重新修復的浪費現象，增大光纖頭維護的容易性，并降低了維護 成本。當然，本領域技術人員應當理解，固定套管3的長度、內徑、其內的 子套管2數量，以及每個子套管2的長度、內徑和包含光纖1的根數都是 可以根據實際需要進行調整和變化的。另外，雖然上述實施例中每個子套管內的光纖根數相同，本領域技術人員完全可以根據具體情況的要求，在 不同的子套管內安裝不同根數的光纖。最后應說明的是，以上各附圖中的實施例僅用以說明本發明的光纖頭 結構及其制作方法，但非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明， 本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同 替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權 利要求范圍當中。
權利要求
1.一種光纖頭，其特征在于，包括套管、多個子套管和分別安裝在所述多個子套管中的多根光纖，所述子套管安裝在所述套管中，形成光纖頭。
2. 根據權利要求1所述的光纖頭，其特征在于，每個子套管中安裝有 多根光纖。
3. 根據權利要求l或2所述的光纖頭，其特征在于，所述子套管由導 熱材料制成。
4. 根據權利要求3所述的光纖頭，其特征在于，所述導熱材料為金屬。
5. —種制作光纖頭的方法，先分別將多根光纖安裝在多個子套管中； 然后對裝有光纖的子套管進行處理；最后再將經過處理的所述多個子套管 安裝在套管內，形成光纖頭。
6. 根據權利要求5所述制作光纖頭的方法，其特征在于，所述子套管 由導熱材料制成。
7. 根據權利要求6所述制作光纖頭的方法，其特征在于，所述導熱材 料為金屬。
8. 根據權利要求5所述制作光纖頭的方法，其特征在于，每個子套管 中安裝有多根光纖。
全文摘要
本發明提供一種光纖頭及其制作方法，光纖頭包括套管、多個子套管和分別安裝在所述多個子套管中的多根光纖，所述子套管安裝在所述套管中；制作光纖頭方法中，先將多根光纖安裝在多個子套管中；然后對裝有光纖的子套管進行處理；最后再將經過處理的所述多個子套管安裝在套管內，形成光纖頭；本發明中子套管內徑可以制作成與光纖束的尺寸接近，減小填充的光學膠，進而減少了光學膠的熱量堆積量；可以分別對每個子套管中光纖進行研磨，減小了需要研磨的面積，避免了因研磨面積過大而帶來的研磨不夠精細的現象，降低了研磨工藝的難度；當光纖損壞時，可以只修復或替換與受損光纖對應的子套管及其內部的光纖，減小了維護成本，增加了維護的容易性。
文檔編號G02B6/26GK101566707SQ20081010462
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月22日 優先權日2008年4月22日
發明者葉成偉, 濤 房, 勇 畢, 許江珂, 光 鄭 申請人:北京中視中科光電技術有限公司;中國科學院光電研究院