光纖激光打標(biāo)機(jī)是圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)由纖芯、包層和涂敷層3有些構(gòu)成，一般單模和多模光纖的纖芯直徑別離為5～15μm和40～100μm，包層直徑大約為125~600μm。通過處置的光纖端面，志趣情況是一個潤滑平面。但實習(xí)中，光纖端面的加工一般不能到達(dá)志趣情況，例如拋光不志趣、有劃痕、外表或邊緣破碎危害等等，都將使端面情況復(fù)雜化。關(guān)于光纖與激光器中其它元件的耦合以及光纖之間的熔接來說，需求光纖端部有必要有潤滑平整的外表，否則會增大損耗。這篇文章分類介紹了光纖損耗發(fā)生的緣由，通過試驗驗證了光纖端面質(zhì)量對光纖激光器輸出功率的影響，研討了光纖端面處置技能流程，剖析了光纖端面的切開和研磨辦法，對光纖熔接進(jìn)程提出了具體需求，為同類激光器的研發(fā)供給了參看依據(jù)。
光纖激光打標(biāo)機(jī)本征損耗即光纖固有損耗，首要因為光纖機(jī)基質(zhì)資料石英玻璃本身缺點和富含金屬過渡雜質(zhì)和OH-，使光在傳輸進(jìn)程中發(fā)生散射、吸收和色散，一般可分為散射損耗，吸收損耗和色散損耗。其間散射損耗是因為資料中原子密度的漲落，在冷凝進(jìn)程中構(gòu)成密度不均勻以及密度漲落構(gòu)成濃度不均勻而發(fā)生的。吸收損耗是因為纖芯富含金屬過渡雜質(zhì)和OH-吸收光，分外是在紅外和紫外光譜區(qū)玻璃存在固有吸收。光纖色散依照發(fā)生的緣由可分為三類，即資料色散、波導(dǎo)色散和模間色散。其間單模光纖是以基模傳輸，故沒有模間色散。在單模光纖本征要素中，對聯(lián)接損耗影響最大的是模場直徑。單模光纖本征要素致使的聯(lián)接損耗大約為0.014dB，當(dāng)模場直徑失配20%時，將發(fā)生0.2dB的聯(lián)接損耗[1]。多模光纖的歸一化頻率V>2.404，有多個波導(dǎo)辦法傳輸，V值越大，辦法越多，除了資料色散和波導(dǎo)色散，還有模間色散，一般模間色散占首要方位。所謂模間色散，是指光纖不相同辦法在同一頻率下的相位常數(shù)β不相同，因而群速度不相同而致使的色散。
此外，光纖幾許參數(shù)如光纖芯徑、包層外徑、芯/包層同心度、不圓度，光學(xué)參數(shù)如相對折射率、最大理論數(shù)值孔徑等，只需一項或多項失配，都將發(fā)生不相同程度的本征損耗。
光纖的附加損耗一般由輻射損耗和運用損耗構(gòu)成。其間輻射損耗是因為光纖拉制技能、光纖直徑、橢圓度的不堅決、套塑層溫度改動的脹縮和涂層低溫縮短致使光纖微彎所構(gòu)成的；運用損耗是因為光纖的張力、彎曲、揉捏構(gòu)成的宏彎和微彎所致使的損耗。
摻Er3+光纖環(huán)形腔激光器試驗設(shè)備如圖1所示，泵浦光由波長980nmLD尾纖輸出，經(jīng)波分復(fù)用器（WDM）耦合進(jìn)入環(huán)形光纖諧振腔，通過耦合器分光后輸出激光。其間光纖光柵中心波長為1546.3nm，摻Er3+光纖長度為3m，摻雜濃度為400ppm，隔離器作業(yè)波長計劃為1535~1565nm，各元件插入損耗均為0.4dB，經(jīng)上述設(shè)備輸出功率與輸入功率的聯(lián)絡(luò)曲線如圖2所示，最大輸出功率可達(dá)16.9mW。但因為光纖激光器各個部件之間均熔接在一起，插入損耗和熔接損耗對悉數(shù)體系具有非常大的影響。在熔接質(zhì)量比較好的情況下，整體光光功率可達(dá)5.3%，在光纖焊接較差的情況下，焊點漏光嚴(yán)峻，用改換片能夠看到顯著的泵浦光泄露，嚴(yán)峻影響整體光光功率，二者功率相差23%分配。因而怎樣下降腔內(nèi)熔接損耗是影響激光器輸出功率的要害要素。
光纖端面處置也稱為端面制備，是光纖技能中的要害工序，首要包括剝覆、清洗和切開三個環(huán)節(jié)。端面質(zhì)量直接影響光纖激光器的泵浦光耦合功率和激光輸出功率。
去掉光纖涂覆層是光纖端面處置的第一步。能夠用剝線鉗和刀片兩種辦法進(jìn)行剝除。中選用剝線鉗剝除時，左手拇指和食指捏緊光纖，所露長度為5cm分配，余纖在無名指和小拇指之間天然打彎，以添加力度，防止打滑，剝線鉗應(yīng)與光纖筆直，上方向內(nèi)歪斜必定視點，然后用鉗口悄然卡住光纖，右手隨之用力，順光纖軸向平推出去，悉數(shù)進(jìn)程要天然流轉(zhuǎn)，搶奪一次成功；中選用刀片剝除時，首先用濃硫酸浸泡3~5cm長的光纖端頭1~2分鐘，用酒精棉擦洗潔凈[2]。左手捏緊光纖，持纖要平，防止打滑，右手用刀片沿光纖向端頭方向，與光纖成必定歪斜視點，依次剝除外表涂敷層聚合物資料，選用這種辦法克服了選用化學(xué)溶劑法長期浸泡光纖腐蝕嚴(yán)峻的缺點，而且比用剝線鉗或刀片直接刮除更簡略、去掉更潔凈，不易危害光纖包層旁邊面有些。
查詢光纖剝除有些的包層是不是悉數(shù)去掉，若有殘留有必要去掉，如有極少數(shù)不易剝除的涂覆層，可用棉球沾恰當(dāng)酒精，邊浸漬，邊擦除。將脫脂棉撕成層面平整的扇形小塊，沾少數(shù)酒精（以兩指相捏無溢出為宜），折成Ｖ形，夾住已剝覆的光纖，順光纖軸向擦洗，力求一次成功，一塊棉花運用2～3次后要及時替換，每非有必要運用棉花的不相同部位和層面，這樣既可行進(jìn)棉花運用率，又防止對光纖包層外表的二次污染。
切開是光纖端面制備中最要害的進(jìn)程，精細(xì)優(yōu)質(zhì)的切刀是基礎(chǔ)，嚴(yán)峻科學(xué)的操作標(biāo)準(zhǔn)是保證。常用切刀有筆式切開刀和臺式光纖切開刀。運用筆式切開刀切開光纖時，光纖放置在手指上，另一手持刀在距離端頭5mm分配的方位處沿筆直光纖軸線方向切開光纖，然后悄然將切除的端頭取下；運用臺式光纖切開刀進(jìn)行操作時，首先要清洗切刀刀片、放置光纖的V型槽和定位壓板，并調(diào)整切刀方位使其擺放平穩(wěn)。切開時動作要平穩(wěn)天然，勿重、勿急，防止斷纖、斜角、毛刺和裂縫等不良端面的發(fā)生[3]。
外表的清洗和切開的時間應(yīng)緊密聯(lián)接，不行距離過長，分外是已制備的端面切勿放在渾濁的空氣中。移動時要輕拿輕放，防止與其它物件擦碰。
影響端面研磨質(zhì)量的首要要素首要有光纖的設(shè)備與定位、端面研磨和查看及查驗。其間研磨及查驗有些對研發(fā)優(yōu)質(zhì)光纖端面最為要害。直接影響光纖端面研磨作用的首要要素有：研磨機(jī)作業(yè)安穩(wěn)，研磨砂紙顆粒均勻、準(zhǔn)確運用研磨片、以及研磨參數(shù)設(shè)置（壓力和時間）[4]。
其時運用的研磨機(jī)按其作業(yè)原理一般可分紅齒輪傳動，皮帶傳動及連竿傳動三類。選用齒輪傳動辦法，一般馬力較強，安穩(wěn)性較高；選用皮帶傳動辦法，一般馬力較小，其轉(zhuǎn)速在高壓情況下易發(fā)生改動，此外皮帶隨時間老化后簡略呈現(xiàn)疑問；選用連竿式傳動辦法，噪音較大，安穩(wěn)性較低，機(jī)身簡略哆嗦而且壓力偏低。
在加壓方面，有單點中心加壓，氣壓及液壓等辦法。單點中心加壓易受外界影響改動，如每盤件數(shù)有限；氣壓較難操控安穩(wěn)性；而液壓操控較準(zhǔn)確，力度相對較大，但價格昂貴。
在悉數(shù)研磨進(jìn)程中，不論是研磨機(jī)的速度，壓力，水或是研磨液，都會使研磨片的作用不相同，故在選用研磨處置時，有必要協(xié)作各項要素作全盤考慮，選用一個最合理的研磨計劃。
端面研磨進(jìn)程通過4道工序：粗磨、中磨、細(xì)磨、拋光。其間粗磨、中磨、細(xì)磨所用金剛砂紙的顆粒巨細(xì)不相同，別離為6，3，1和0.5[5]。4道工序的時間和壓力一共8個參數(shù)，配用不相同的計劃，就能夠得到端面質(zhì)量不相同的作用。改動研磨進(jìn)程中這8個參數(shù)得出最佳計劃研磨光纖端面圖如圖3所示。
在把光纖放入熔接機(jī)Ｖ型槽時，要保證Ｖ型槽底部無異物且光纖緊貼Ｖ型槽底部。機(jī)器自動熔接機(jī)器開始熔接時，首先將分配兩頭Ｖ型槽中光纖相向推動，在推動進(jìn)程中會發(fā)生一次時間短放電，其作用是清洗光纖端面塵土，接著會把光纖繼續(xù)推動，直至光纖空隙處在原先所設(shè)置的方位上，這時熔接機(jī)丈量切開視點，并把光纖端面附近的拓展圖畫顯現(xiàn)在屏幕上，假定呈現(xiàn)圖4所示的圖畫就要重做。纖芯/包層對準(zhǔn)與端面制造相同直接影響熔接損耗，熔接機(jī)會在Ｘ軸Ｙ軸方向上一起進(jìn)行對準(zhǔn)，而且把軸向、軸心過錯參數(shù)顯現(xiàn)在屏幕上,假定過錯在容許計劃以內(nèi)就開始熔接。
查詢?nèi)劢幼饔萌劢油髾C(jī)器會自動評價，并閃現(xiàn)其時熔接損耗，因為是估計值，鼓顯現(xiàn)在0.3dB以上就有必要從頭制端面。在熔接往后，還要進(jìn)一步查詢光纖熔接形狀，假定呈現(xiàn)如圖5所示情況，有必要調(diào)整機(jī)器設(shè)置，從頭制造光纖端面后進(jìn)行熔接，其具體實施辦法如表1所示。
熔接進(jìn)程中還應(yīng)及時清洗熔接機(jī)Ｖ形槽、電極、物鏡和熔接室，隨時查詢?nèi)劢又杏袩o氣泡、過細(xì)、過粗、虛熔、別離等不良表象，可選用OTDR盯梢監(jiān)測作用，及時剖析發(fā)生上述不良表象的緣由，選用相應(yīng)的改善辦法。假定多次呈現(xiàn)虛熔表象，應(yīng)查看熔接的兩根光纖的資料、類型是不是匹配，切刀和熔接機(jī)是不是被塵土污染，并查看電極氧化情況，若均無疑問，則應(yīng)恰當(dāng)行進(jìn)熔接電流。
因為光纖在聯(lián)接時去掉了接頭部位的涂覆層其機(jī)械強度下降，因而要對接頭部位進(jìn)行補強維護(hù)，可選用光纖熱縮維護(hù)管（熱縮管）維護(hù)光纖接頭部位。熱縮管應(yīng)在剝覆前穿入，制止在端面制備后穿入。將預(yù)先穿置光纖某一端的熱縮管移至光纖接頭處，使熔接點坐落熱縮管中心，悄然拉直光纖接頭，放入加熱器內(nèi)加熱，醋酸乙烯內(nèi)管熔化，聚乙烯管縮短后緊套在接續(xù)好的光纖上，因為此管內(nèi)有一根不銹鋼棒，不只添加了抗拉強度（承受拉力為1000～2300g），一起也防止了因聚乙烯管的縮短而能夠致使接續(xù)部位的微彎。
盤纖是一門技能，科學(xué)的盤纖辦法可使光纖計劃合理、附加損耗小、經(jīng)得住時間和惡劣環(huán)境的查看，可防止揉捏構(gòu)成斷纖。盤纖辦法有很多，能夠從一側(cè)的光纖盤起，固定熱縮管，然后再處置另一側(cè)余纖，該辦法可依據(jù)一側(cè)余纖長度活絡(luò)挑選熱縮管安放方位，便當(dāng)、便當(dāng)，可防止呈現(xiàn)急彎、小圈表象；也能夠先將熱縮套管逐一放置于固定槽中，然后再處置兩頭余纖，該辦法有利于維護(hù)光纖接點，防止盤纖能夠構(gòu)成的危害，在光纖預(yù)留盤空間較小，光纖不易環(huán)繞和固守時，常用此種辦法；當(dāng)單個光纖過長或過短時，可將其放在畢竟獨自環(huán)繞；帶有分外光器材時，可將其獨自環(huán)繞處置，若與一般光纖共盤時，應(yīng)將其輕置于一般光纖之上，兩者之間加緩沖襯墊，以防揉捏構(gòu)成斷纖，且分外光器材尾纖不行太長。依據(jù)實習(xí)情況，可選用選用圓、橢圓、“∝”等多種圖形盤纖，按余纖長度和預(yù)留盤空間巨細(xì)，順勢天然環(huán)繞，切勿生拉硬拽，盡能夠最大極限運用預(yù)留盤空間，有用下降因盤纖帶來的附加損耗。
光纖熔接點損耗的丈量是衡量光纖接頭質(zhì)量的重要方針，運用光時域反射儀（OTDR）或熔接接頭的損耗評價計劃等丈量辦法能夠斷定光纖接頭的光損耗。
OTDR的原理是：因為光纖的模場直徑影響其后向散射，因而在接頭兩頭的光纖能夠會發(fā)生不相同的后向散射，然后隱秘接頭的實在損耗。假定從兩個方向丈量接頭的損耗，并求出這兩個作用的平均值，便可消除單向OTDR丈量的人為要素過錯。加強OTDR的監(jiān)測，對保證光纖熔接質(zhì)量，削減因盤纖帶來的附加損耗和封裝能夠?qū)饫w構(gòu)成的損耗，具有十分重要的含義。在悉數(shù)接續(xù)作業(yè)中，有必要嚴(yán)峻履行OTDR的4道監(jiān)測程序：熔接進(jìn)程中對每一根光纖進(jìn)行實時盯梢監(jiān)測，查看每個熔接點的質(zhì)量；每次盤纖后，對所盤光纖進(jìn)行查驗以斷定盤纖帶來的附加損耗；封裝前對悉數(shù)光纖進(jìn)行查看，以查明有無漏測和對光纖及接頭有無揉捏；封裝后對悉數(shù)光纖進(jìn)行畢竟查看，查看封裝是不是對光纖有損耗[6]。
此外某些熔接機(jī)運用一種光纖成像和丈量幾許參數(shù)的斷面擺放體系，通過從兩個筆直方向查詢光纖，計算機(jī)處置并剖析該圖畫來斷定包層偏移、纖芯畸變、光纖外徑改動和其他要害參數(shù)，運用這些參數(shù)來評價接頭的損耗。依賴于接頭和損耗評價算法求得的接續(xù)損耗能夠與實在值差異很大
