一種光纖端面鍍膜載具及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種光纖端面鍍膜載具及其使用方法，該載具包括硬質載物托盤、樣品托盤及用于插設光纖的帶尾柄的光纖陶瓷插芯，硬質載物托盤的上端面上豎直設置有連接桿，連接桿的頂端與樣品托盤活動連接，硬質載物托盤與樣品托盤相平行，樣品托盤上設置有用于與鍍膜機內的限位孔相配合的限位針，硬質載物托盤上沿軸向設置有多個插芯通孔，使用時帶尾柄的光纖陶瓷插芯插設光纖后，帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體從硬質載物托盤的上端面向下插入插芯通孔中；優點是結構簡單、制作成本低，且適用于各種內部空間較大的鍍膜機，同時由于鍍膜前光纖已剝去涂覆層的部分光纖是插入光纖陶瓷插芯的插芯本體中的，因此鍍膜時能夠有效保證光纖側面不受污染。
【專利說明】一種光纖端面鍍膜載具及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光纖端面鍍膜技術，尤其是涉及一種光纖端面鍍膜載具及其使用方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著微納加工技術的快速發展，傳感器正在朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發展。在這一發展過程中，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員越來越受到人們的青睞。光纖傳感器具有很多優勢，例如:具有抗電磁和抗原子輻射干擾的性能；徑細、質軟、重量輕的機械性能；絕緣、無感應的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等。同時，光纖傳感器能夠在人們難以到達的地方起到人的耳目作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。如此一來，光纖傳感器特別適合于對大型市政工程、管道設施、航天器、飛機、輪船、工業和生產設備等進行安全監測和自動控制。
[0003]然而，在諸多光纖傳感器中，反射式的光纖傳感器相較于普通的透射式的光纖傳感器而言具有更高的溫度、應力、應變等靈敏度，如光纖F-P傳感器、光纖布拉格光柵(FBG)傳感器、端面鍍膜長周期光纖光柵傳感器等。其中，端面鍍膜長周期光纖光柵傳感器由于其對外界環境折射率十分敏感，因此結合鍍膜技術及生物化學工藝，可以用于對生物、材質、水質、環境等方面的檢測。但是，端面鍍膜長周期光纖光柵傳感器需在光纖端面上鍍膜，而在光纖端面上鍍膜不同于一般玻璃上鍍膜，由于光纖端面的面積很小(直徑約為125 μ m)，因此傳統的鍍膜技術并不適用于在光纖端面上鍍膜。如果利用一般的磁控濺射鍍膜技術在光纖端面上鍍膜，雖然能夠完成鍍膜，但是光纖側面會被污染，這將極大的影響端面鍍膜長周期光纖光柵傳感器的反射譜。因此，研究一種既能在光纖端面上鍍膜又可以保護光纖側面不受污染的技術是十分有必要的。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種光纖端面鍍膜載具及其使用方法，該載具結構簡單、成本低，且利用其能夠很方便地對光纖端面進行鍍膜，同時在鍍膜過程中能夠有效地保證光纖側面不受污染。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于包括硬質載物托盤、樣品托盤及用于插設光纖的帶尾柄的光纖陶瓷插芯，所述的硬質載物托盤的上端面上豎直設置有連接桿，所述的連接桿的頂端與所述的樣品托盤活動連接，所述的硬質載物托盤與所述的樣品托盤相平行，所述的樣品托盤上設置有用于與鍍膜機內的限位孔相配合的限位針，所述的硬質載物托盤上沿軸向設置有多個插芯通孔，使用時所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯插設光纖后，所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體從所述的硬質載物托盤的上端面向下插入所述的插芯通孔中。
[0006] 所述的硬質載物托盤與所述的樣品托盤的中心位置對準。
[0007]所述的連接桿的頂端設置有外螺紋，所述的樣品托盤上沿軸向設置有與所述的連接桿相對應的螺孔，所述的連接桿的頂端與所述的螺孔螺接。
[0008]所述的連接桿的底端與所述的硬質載物托盤的上端面的中心位置連接，所述的螺孔設置于所述的樣品托盤的中心位置處。
[0009]多個所述的插芯通孔以環形陣列方式排布于所述的硬質載物托盤上。
[0010]所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯采用帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯。
[0011]所述的帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯的插芯本體的外徑為2.5mm，所述的插芯通孔的孔徑為2.5mm，相鄰的兩個所述的插芯通孔之間的間距為3mm。 [0012]所述的樣品托盤上設置有手柄。
[0013]所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯插設光纖時已剝除涂覆層的部分光纖從所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的尾柄穿入所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體中，且已剝除涂覆層的部分光纖的自由端端面與所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體的頂端端面齊平。
[0014]一種上述的光纖端面鍍膜載具的使用方法，其特征在于包括以下步驟:
1)取一根已剝除部分涂覆層的光纖作為待鍍膜的光纖，要求待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖的自由端端面平整，且待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖的長度與帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體的長度一致；
2)將待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖，從帶尾柄的光纖陶瓷插芯的尾柄插入至帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體中，并保證待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖的自由端端面與帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體的頂端端面齊平；
3)將插設有光纖的光纖陶瓷插芯的插芯本體從硬質載物托盤的上端面向下插入插芯通孔中，插設有光纖的光纖陶瓷插芯的尾柄位于硬質載物托盤的上端面上；
4)將裝載有光纖的光纖端面鍍膜載具置于鍍膜機中即可實現光纖端面鍍膜。
[0015]與現有技術相比，本發明的優點在于:
I)本發明的光纖端面鍍膜載具僅包括硬質載物托盤、樣品托盤及用于插設光纖的光纖陶瓷插芯，且硬質載物托盤與樣品托盤通過連接桿活動連接，并在硬質載物托盤上沿軸向設置有多個用于插設光纖陶瓷插芯的插芯通孔，結構簡單、制作成本低，且使用范圍非常廣泛，適用于各種內部空間較大的鍍膜機。
[0016]2)對光纖端面鍍膜時只需將光纖已剝去涂覆層的部分光纖插入光纖陶瓷插芯的插芯本體中，再將光纖陶瓷插芯的插芯本體插入插芯通孔中，接著將載有光纖的光纖端面鍍膜載具置于鍍膜機中即可實現光纖端面鍍膜，不僅能夠很方便地對光纖端面進行鍍膜，而且可以一次性同時完成上百根光纖的端面鍍膜。
[0017]3)由于鍍膜前光纖已剝去涂覆層的部分光纖是插入光纖陶瓷插芯的插芯本體中的，因此鍍膜時能夠有效地保證光纖側面不受污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的光纖端面鍍膜載具的結構示意圖；
圖2為將光纖插設于光纖陶瓷插芯后的示意圖；
圖3為鍍膜前后光纖端面的反射譜比較示意圖。【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0020]本發明提出的一種光纖端面鍍膜載具，如圖1和圖2所示，其包括硬質載物托盤6、樣品托盤I及用于插設光纖4的帶尾柄的光纖陶瓷插芯5，硬質載物托盤6的上端面上豎直設置有連接桿3，連接桿3的頂端與樣品托盤I活動連接，硬質載物托盤6與樣品托盤I相平行且中心位置對準，硬質載物托盤6上沿軸向設置有多個插芯通孔7，使用時帶尾柄的光纖陶瓷插芯5插設光纖后，帶尾柄的光纖陶瓷插芯5的插芯本體51從硬質載物托盤6的上端面向下插入插芯通孔7中，樣品托盤I上設置有用于與鍍膜機(如沈陽科儀JGP-450型磁控和熱蒸發復合鍍膜機)內的限位孔相配合的限位針8 (當限位針8與限位孔相配合時，鍍膜機在鍍膜過程中可以同時帶動樣品托盤I勻速轉動)，樣品托盤I上設置有便于樣品托盤取拿的手柄2。
[0021]在本實施例中，連接桿3的底端與硬質載物托盤6的上端面的中心位置連接，連接桿3的頂端設置有外螺紋，樣品托盤I的中心位置處沿軸向設置有與連接桿3相對應的螺孔9，連接桿3的頂端與螺孔9螺接。
[0022]在本實施例中，多個插芯通孔7以環形陣列方式排布于硬質載物托盤6上，在實際設計過程中可以設置多層，即可設置多層呈環形分布的插芯通孔，這樣就可以一次性實現對數百根光纖的端面鍍膜。
[0023]在本實施例中，插芯通孔7的孔徑由帶尾柄的光纖陶瓷插芯5的插芯本體51的外徑決定，如果帶尾柄的光纖陶瓷插芯5采用市售的帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯(插芯本體的外徑為2.5mm,插芯本體的內徑為0.125mm),則由于帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯的插芯本體的外徑為2.5mm,因此可將插芯通孔7的孔徑設計為2.5_，或將插芯通孔7的孔徑設計為略大于2.5mm且小于3mm，保證插芯本體51插入插芯通孔7后不掉落即可；同時為保證最佳利用效率需控制相鄰的兩個插芯通孔7之間的間距，而插芯通孔7之間的間距由帶尾柄的光纖陶瓷插芯5的尾柄52的外徑大小決定，只需保證當插芯本體51插入插芯通孔7后，相鄰的帶尾柄的光纖陶瓷插芯5的尾柄52剛好相互接觸，卻又不相互妨礙的緊密排列，在此將相鄰的兩個插芯通孔7之間的間距設計為3mm。
[0024]在本實施例中，帶尾柄的光纖陶瓷插芯5采用市售的帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯，這樣在光纖端面鍍膜過程中，這種光纖陶瓷插芯可以進一步保護光纖側面不受污染；當然也可以采用市售的SC型單模光纖陶瓷插芯、市售的ST型單模光纖陶瓷插芯、市售的UPC型光纖陶瓷插芯、市售的APC型光纖陶瓷插芯等。
[0025]在此，硬質載物托盤6和樣品托盤I采用直徑相同的圓盤結構，且均采用硬度較大、熔點較高的材料制成；硬質載物托盤6的大小是根據鍍膜機的內部空間的大小而確定的，樣品托盤I的形狀、大小與鍍膜機內本身配有的樣品盤的形狀、大小一致，或者可以直接采用鍍膜機內本身配有的樣品盤，但需在該樣品盤的中心位置處沿軸向加工一個螺孔，以與連接桿3的頂端連接。
[0026]在此，本發明提出的光纖端面鍍膜載具可用于磁控濺射鍍膜機、真空蒸鍍機或真空離子濺射鍍膜機等內部空間較大的鍍膜機。
[0027]使用上述的光纖端面鍍膜載具對光纖端面進行鍍膜的具體過程為:①準備待鍍膜的光纖:取一根光纖，利用剝線鉗將其一端的涂覆層去掉，并用乙醇擦拭干凈，再用切割刀將已經去除涂覆層的一端切平整，并使去除涂覆層的長度為10.5mm，這是因為市售的帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯的插芯本體的長度正好為10.5mm,這樣才能保證當光纖已去除涂覆層的一端插入插芯本體后光纖已去除涂覆層的一端的端面與插芯本體的端面齊平。
[0028]在此，光纖可選用Corning SMF-28的單模光纖，可控制長度約為50mm (該長度由本發明提出的載具的體積大小確定)，其中一端有10.5_的區域需去除涂覆層，光纖去除涂覆層的那一端的端面需用切割刀切割平整；也可以根據需要，選擇不同模式的光纖。
[0029]在此，剝去光纖的一端長度為10.5mm的區域上的涂覆層，是根據市售的帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯的插芯本體的長度(長度為10.5mm)而定的，既可以使光纖端面正好能夠與插芯本體的頂端端面平齊，又可以讓光纖完全被涂覆層和插芯本體包裹，從而只能讓光纖端面或涂覆層上鍍膜，其余地方不受影響。
[0030]②如圖2所示，將光纖已剝去涂覆層的部分光纖41從光纖陶瓷插芯5的尾柄52插入插芯本體51中，并保持光纖 已剝去涂覆層的部分光纖41的自由端端面與插芯本體51的頂端端面齊平，圖2中LI表示光纖的長度，L2表示光纖已剝去涂覆層的一端的長度。
[0031]③將插設有光纖的光纖陶瓷插芯的插芯本體插入插芯通孔中，并使光纖已剝去涂覆層的一端的端面位于硬質載物托盤的下端面的下方。
[0032]④將光纖端面鍍膜載具置于鍍膜機內，并使設置于樣品托盤上的限位針與鍍膜機內的限位孔相配合。
[0033]⑤開啟鍍膜機，同時控制光纖端面鍍膜載具勻速轉動，鍍膜機在設定的時間內對光纖已剝去涂覆層的一端的端面進行鍍膜，鍍膜完成后得到端面鍍膜的光纖。
[0034]⑥用塑料鑷子將端面鍍膜的光纖從光纖陶瓷插芯中取出，然后將取下的端面鍍膜的光纖放到高純度香蕉水中浸泡15分鐘，當光纖上的涂覆層完全脫離光纖之后再取出放到去離子水中清洗5分鐘，晾干后即得到只有光纖端面被鍍膜的光纖。
[0035]在此，香蕉水是用來腐蝕光纖的涂覆層的，也可以使用濃硫酸等強酸，或甲基苯等有機試劑。
[0036]在此，選用的鍍膜靶材可以為銀單質，也可以使用金、銅、鋁等靶材對光纖端面進行鍍膜。
[0037]當需要檢測該端面鍍膜的光纖樣品的鍍膜質量與反射率時，可將所得到的端面鍍膜的光纖樣品焊接到光纖光譜儀上，測試其反射譜線，從而檢測得到鍍膜質量與反射率。圖3給出了鍍了銀膜之后光纖端面的反射譜與沒有鍍膜的光纖端面的反射譜，從圖3中可以看出鍍了銀膜之后的反射損耗率明顯低于未鍍膜時的損耗率。
【權利要求】
1.一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于包括硬質載物托盤、樣品托盤及用于插設光纖的帶尾柄的光纖陶瓷插芯，所述的硬質載物托盤的上端面上豎直設置有連接桿，所述的連接桿的頂端與所述的樣品托盤活動連接，所述的硬質載物托盤與所述的樣品托盤相平行，所述的樣品托盤上設置有用于與鍍膜機內的限位孔相配合的限位針，所述的硬質載物托盤上沿軸向設置有多個插芯通孔，使用時所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯插設光纖后，所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體從所述的硬質載物托盤的上端面向下插入所述的插芯通孔中。
2.根據權利要求1所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的硬質載物托盤與所述的樣品托盤的中心位置對準。
3.根據權利要求1或2所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的連接桿的頂端設置有外螺紋，所述的樣品托盤上沿軸向設置有與所述的連接桿相對應的螺孔，所述的連接桿的頂端與所述的螺孔螺接。
4.根據權利要求3所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的連接桿的底端與所述的硬質載物托盤的上端面的中心位置連接，所述的螺孔設置于所述的樣品托盤的中心位置處。
5.根據權利要求4所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于多個所述的插芯通孔以環形陣列方式排布于所述的硬質載物托盤上。
6.根據權利要求5所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯采用帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯。
7.根據權利要求6所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的帶尾柄的FC單模光纖陶瓷插芯的插芯本體的外徑為2.5_，所述的插芯通孔的孔徑為2.5_，相鄰的兩個所述的插芯通孔之間的間距為3mm。
8.根據權利要求7所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的樣品托盤上設置有手柄。
9.根據權利要求8所述的一種光纖端面鍍膜載具，其特征在于所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯插設光纖時已剝除涂覆層的部分光纖從所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的尾柄穿入所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體中，且已剝除涂覆層的部分光纖的自由端端面與所述的帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體的頂端端面齊平。
10.一種權利要求1所述的光纖端面鍍膜載具的使用方法，其特征在于包括以下步驟: 1)取一根已剝除部分涂覆層的光纖作為待鍍膜的光纖，要求待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖的自由端端面平整，且待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖的長度與帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體的長度一致； 2)將待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖，從帶尾柄的光纖陶瓷插芯的尾柄插入至帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體中，并保證待鍍膜的光纖中已剝除涂覆層的部分光纖的自由端端面與帶尾柄的光纖陶瓷插芯的插芯本體的頂端端面齊平； 3)將插設有光纖的光纖陶瓷插芯的插芯本體從硬質載物托盤的上端面向下插入插芯通孔中，插設有光纖的光纖陶瓷插芯的尾柄位于硬質載物托盤的上端面上； 4)將裝載有光纖的光纖端面鍍膜載具置于鍍膜機中即可實現光纖端面鍍膜。
【文檔編號】C23C14/50GK103614700SQ201310607546
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】何如雙, 陶衛東, 張斌, 段天臣, 潘雪豐, 董建峰, 張玲芬, 顏飛彪 申請人:寧波大學