多元熔融光纤耦合器及其制造方法及实施该方法的设备
专利汇可以提供多元熔融光纤耦合器及其制造方法及实施该方法的设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种多元熔融光纤 耦合器 ,其特点是二组或二组以上形成耦合区的光纤固定在一个具有低 热膨胀 系数的衬底上,其外包有密封壳,最后用软性弹性胶将其固定在减振保护套内,是在具有多组可单独转动和平移的光纤 吸盘 的耦合器制作台上制作的,它的优点是多元光纤耦合区固定在一个衬底上,具有体积小,重量轻,造价较低,使用方便等特点。，下面是多元熔融光纤耦合器及其制造方法及实施该方法的设备专利的具体信息内容。
1.一种多元熔融光纤耦合器，其特征在于包括：a.二组或二组以上形成耦合区的光纤；b.一个低热膨胀系数的衬底；c.一个将耦合区与周围环境气氛隔开的密封壳；d.一个将耦合区与周围振动源隔开的减振壳；所述光纤的耦合区部位直接固定在衬底槽内，该衬底被密封在所述密封壳内，所述的密封壳又直接固定在所述减振壳内。
2.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所述的光纤为单模光纤或多模光纤。
3.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所说的耦合区可为扭绞结构，也可为非扭绞结构。
4.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所说的扭绞结构可以是弹性扭绞结构，也可以是非弹性扭绞结构。
5.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所说的衬底可以选用石英、殷钢或陶瓷等正温度系数或负温度系数的低热膨胀系数的固体材料。
6.根据权利要求5所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所述的衬底槽的横断面可以是矩形、梯形、半圆形或V形。
7.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所述衬底的外形可以是圆柱、半圆管或棱柱形的固定长条。
8.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器，其特征在于所述的减振壳可以采用弹性吸振材料与密封壳隔开的结构，也可采用光纤自支撑的悬挂式结构。
9.根据权利要求1所述的多元熔融光纤耦合器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：a.将光纤中央部位去包皮；b.将中央部位去皮的光纤分组放进耦合器制作台的光纤吸盘中；c.使每组光纤在去皮部位相互贴紧；d.启动耦合器制作台，将光纤去皮贴紧部位送到耦合器制作台的高温区加热；e.在每组光纤中任一根光纤的一端注入信号光，另一端接入功率计进行动态监测；f.驱动光纤吸盘拉伸光纤，使每组光纤熔融在一起并形成双锥耦合区，并控制其拉伸长度达到予定的耦合指标；g.通过子光纤吸盘分别转动每组光纤，使耦合区成纽绞结构并控制转动的角度达到预定的耦合指标；h.将所有双锥耦合区嵌入衬底槽内；i.将双锥的两端与衬底固定；j.将耦合区连同衬底固定在密封壳内；k.将密封壳固定在减振壳内。
10.根据权利要求9述的多元熔融光纤耦合器制作方法，其特征在于所述的相互贴紧可以通过扭绞每组光纤来实现，也可通过某种夹具来实现。
11.根据权利要求9述的多元熔融光纤耦合器制作方法，其特征在于所述的密封可以采用环氧树脂、焊接或其结合之方法。
12.根据权利要求9述的多元熔融光纤耦合器制作方法中所使用的耦合器制作台，包括光纤吸盘、衬底吸盘、可移动的加热器、光信号及其输入、输出、功率检测、电脑及其控制系统，其特征在于所说的光纤吸盘为含有多组可转动和平移的子光纤吸盘的光纤吸盘，可放置多组光纤，该耦合器制作台可一次形成二个或二个以上相互隔离开的光纤耦合区，并固定在同一根衬底槽内。
多元熔融光纤耦合器及其制造方法及实施该方法的设备
本发明属于熔融光纤耦合器，更具体地说是一种多元熔融光纤耦合器及其制造方法以及实施该方法的耦合器制作台。
熔融光纤耦合器是利用二根或二根以上光纤，在其中央部位除去包皮后，在相互紧贴的条件下加热到熔融状态拉伸形成一个哑铃状的双锥耦合区，如图1所示，如果在任何一根光纤的一个端口113注入光信号PI1，该信号在进入耦合区后便逐步离开光纤芯105，而进入光纤包层101传输。当光信号离开耦合区前又逐步回到光纤芯心内传输，并在所有光纤芯112、113中重行分配其能量P01、P02。这样实现了光信号由一根光纤到多根光纤的耦合，耦合比P01/P02可通过改变拉伸长度L进行调整。
目前熔融光纤耦合器的制造是在一种熔融光纤耦合器制作台(如图2所示)上完成的。这种机器包括至少一个可移动的加热器201，一对能一次固定数根光纤并按指令作线性运动的光纤吸盘202、203，至少一个提供光纤转动的光纤吸盘，一个可移动衬底的吸盘204，和相应的控制系统，在制造过程中每组光纤中至少有一根光纤被注入信号光和至少一根光纤在光出射端口接入功率计进行动态监测，以便控制拉制过程，使耦合器达到预定的性能指标。
实用中往往需要将多个性能相同或相近的单元光纤耦合器组合在一起构成一个多元光纤耦合器。以往的二元光纤耦合器如图3所示，其中每个单元耦合器需有二个外壳套在一起进行封装，内套301用于密封，外套302用于避振，最后还要一个多元器件固定外壳303。因此体积大，造价高。
本发明的目的是提供一种多元熔融光纤耦合器及其制造方法及实施该方法的耦合器制作台，以满足实用中对多元光纤耦合器的需要，解决体积大，造价高的难题。
本发明的主要构想是：a.将二个或多个光纤耦合器的耦合区直接固定在同一个衬底上，形成单片结构，然后密封于同一个外壳中；b.二个或多个光纤耦合器的耦合区在同一台耦合器制作台上同时拉制形成。
具体地说本发明的目的是这样实现的：多元熔融光纤耦合器，其特征在于包括：a.二组或二组以上形成耦合区的光纤；b.一个低热膨胀系数的衬底；c.一个将耦合区与周围环境气氛隔开的密封壳；d.一个将耦合区与周围振动源隔开的减振壳；所述光纤的耦合区部位直接固定在衬底内，该衬底被密封在所述密封壳内，所述的密封壳又直接固定在所述减振壳内。
所述的光纤为单模光纤或多模光纤。
所述的耦合区可为扭绞结构，也可为非扭绞结构。
所述的扭绞结构可以是在耦合区形成以后扭转光纤形成的弹性扭绞结构，也可以是在耦合区形成的同时扭转光纤形成的非弹性扭绞结构，或是在耦合区形成弹性扭绞结构以后再退火形成的非弹性扭绞结构。
所述的衬底可以选用石英、殷钢或陶瓷等正温度系数或负温度系数的低热膨胀系数的固体材料。
所述衬底的槽的横断面可以是矩形、梯形、圆形或V形。
所述衬底的外形可以是圆柱、半圆管或棱柱形的固定长条。
所述的减振外壳可以采用内壁贴有弹性吸振材料的金属外壳，也可采用衬底外二端光纤与密封外壳固定的光纤自支撑的悬挂式结构。
所述的多元熔融光纤耦合器的制作方法，其特点是它包括以下步骤：a.将光纤中央部位去包皮；b.将中央部位去皮的光纤分组放进耦合器制作台的光纤吸盘中；c.使每组光纤在去皮部位相互贴紧；d.启动耦合器制作台，将光纤去皮贴紧部位光纤送到耦合器制作台的高温区加热；e.在每组光纤中任一根光纤或多根光纤的一端注入信号光，另一端接入功率计或光谱仪进行动态监测；f.驱动光纤吸盘拉伸光纤，使每组光纤在加热部位相互理解熔融在一起形成双锥耦合区，并控制其拉伸长度达到予定的耦合指标；g.通过子光纤吸盘分别转动每组光纤，使耦合区成纽绞结构并控制转动的角度达到预定的耦合指标；
h.将所有双锥耦合区嵌入衬底槽内；i.将双锥的两端与衬底固定，使耦合区呈自由悬吊结构；j.将耦合区连同衬底固定后的二端光纤部位固定在密封壳上，使衬底呈自由悬吊结构，或直接固定在密封壳和减振壳内；所述的相互贴紧可以通过扭绞每组光纤来实现，也可通过某种夹具来实现。
所述双锥与衬底的固定可以采用环氧树脂胶合，也可采用金属焊接或激光焊接。
所述的密封可以采用环氧树脂、焊接或其结合之方法。
多元熔融光纤耦合器制作方法中所使用的耦合器制作台，包括光纤吸盘、衬底吸盘、可移动的加热器、光信号及其输入、输出、功率检测、电脑及其控制系统，其特征在于所说的光纤吸盘具有自由转动和拉伸多组光纤中每一组光纤的功能，它可放置多组光纤，在耦合器制作台上一次形成二个或二个以上互相隔离的光纤耦合区。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1，光纤耦合器形成的工作原理图。
图2，已有的熔融光纤耦合器制作台的结构示意图。
图3，已有的双元光纤耦合器结构示意图。
图4，本发明的双元光纤耦合器结构示意图。
图5，本发明双元光纤耦合器制作时使用的耦合器制作台的光纤吸盘配置及工作示意图。
图6，两组光纤的耦合区同衬底固定示意图之一。
图7，两组光纤的耦合区同衬底固定示意图之二。
图8，二元光纤耦合器用密封壳密封后的结构示意图。
图9，二元光纤耦合器结构剖视示意图。
为叙述简便起见，现仅以二元光纤耦合器的结构和制作方法，及实施制作方法的设备的实施例及其附图来说明本发明的构思。
本发明的多元光纤耦合器可用结构图4所示的双元光纤耦合器来说明。405、406为一个光纤耦合器元的光纤尾纤，407、408为另一个光纤耦合器元的光纤尾纤。401、402分别为这二个光纤耦合器元的耦合区，二个分开的耦合区被固定在同一个衬底403上，并密封于同一个由内套403和外套404套在一起的外壳中。本发明克服了以往技术的缺点，很明显，它大大缩小了体积，造价也相应降低了。因而本发明的多元熔融光纤耦合器，具有体积小、重量轻、造价低、使用方便等优点。
本发明的双元光纤耦合器可采用仅仅是光纤吸盘经过改进过的光纤耦合器制作台来制作，其光纤吸盘的布局如图5所示。
二元光纤耦合器的制造方法和过程如下：501、502为第一组光纤，503、504为第二组光纤，两组光纤固定在一对光纤吸盘505和508中。每一个光纤吸盘均由二个子吸盘构成，511、512分别为两组光纤被剥去包皮并互相紧贴的裸光纤部位，光纤子吸盘507和509同时固定两组光纤，光纤子吸盘506固定二组光纤中的一组，光纤子吸盘510固定住两组光纤中的另一组。子吸盘506和510具有独立的转动和平移功能。制造过程中，每一组光纤在中央部位录去包皮后互相贴紧，并拉直平放于吸盘506、507、509和510中，然后在加热器加热两组光纤中央部位511和512的同时驱动光纤吸盘505和508反向运动，以便拉伸光纤加热部位，在光信号耦合达某一预设目标后停止拉伸。然后关闭子吸盘507吸住两组光纤中的一组503、504的一边，使之能自由转动，转动并平移子吸盘506，调整输出光信号功率P’01、P’02，使之达到预定指标，然后关闭子吸盘509吸住二组光纤中另一组501和502的一边，使之能自由转动，转动和平移子吸盘510，调整输出光信号功率P01和P02，使之达到预定指标，在完成以上调整以后，将两组光纤的耦合区部位用衬底固定住，如图6和图7所示。然后将二组光纤用密封壳封住，如图8所示，密封外壳两端与光纤在去皮位置采用密封填充材料紧密封住，最后再将密封外壳用一个光纤保护外壳封住。保护外壳与光纤在有包皮位置用软性弹性胶702固定。图9是两元光纤耦合器结构剖视示意图。
用环氧树脂606和609将两元光纤的耦合区部位607、608与衬底605固定住，然后用密封壳701和软性胶702将其密封，其两端分别套上软性套环908，套上镀金金属管909，并用镀金金属接头905通过焊点906焊牢，最后在套入不锈钢保护套管907，在光纤有包皮位置用软性弹性胶902将不锈钢保护套管907与光纤901固定。
多元光纤耦合器的制作方法及其多元光纤耦合器制作台可如法炮制，只是结构复杂点，制作步骤多一点，是不难理解的，故在此不再赘述。
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