[发明专利]一种用于光纤的气密性封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯技术领域，特别涉及一种用于光纤的气密性封装方法。

背景技术

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。其中，保偏光纤可以传输线偏振光，一般在对偏振态比较敏感的仪器中应用，如干涉仪或激光器，或是用在光源与外调制器之间的连接中等等，在航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域中均有应用。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。

在光通讯和传感器领域中，广泛使用气密光纤制作成器件进行信号传输。现阶段，光纤气密性组件一般通过焊接方式令光纤与模块盒之间实现气密性连接，这种焊接可以使整个器件的漏气率小于1×10^-8atm.cc/s。焊接时，通过加热模块盒，模块盒将热量传递至焊料上使焊料融化。一般来说，焊接光纤一般使用焊锡（镀金光纤才能用焊锡焊接）或者低温玻璃焊料。为了减少成本，该密封方式一般是：首先剥掉光纤涂覆层，然后用低温玻璃焊料与金属管壳焊接的方式进行密封。其结构如图1所示，011表示光纤、012表示玻璃焊料、013表示金属管壳。也有些生产商会在内部光纤裸纤处填充环氧树脂，但树脂的热膨胀系数一般在500-600×10^-7/K，与光纤5×10^-7/K的热膨胀系数相差较大。在焊接的较大温差下保偏光纤会承受的压应力较大，影响偏振特性。

并且，低温玻璃焊料的热膨胀系数为60×10^-7/K，合金管的热膨胀系数为49×10^-7/K，而光纤的热膨胀系数为5×10^-7/K，可知，焊锡的热膨胀系数大约比光纤的热膨胀系数高两个数量级，玻璃焊料热膨胀系数大约比光纤高一个数量级。由于光纤膨胀系数与焊料之间的差异，焊料融化回温至常温后会对保偏光纤造成收缩应力，使得偏振特性被降低，从而会造成保偏光纤消光比特性大大降低。例如，保偏光纤与位移探测传感器、光谱干涉仪器或定点探测器相结合时，所要求的消光比为20db或更大，并且随着消光比的增加，相对于光纤的偏差，精确度方面也会减退。其中，消光比是指检偏振器相对于被检偏振器的最大透过光强与最小透过光强之比。

因此，如何既保证光纤气密性，又减小光纤焊接时所承受的应力，从而不影响光学参数，这一直是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于光纤的气密性封装方法，采用热膨胀系数和光纤接近的陶瓷胶预先成型于光纤上，由于两者之间的热膨胀系数几乎匹配，从而可以减小光纤在气密性封装时受到的压应力，保证了光纤的偏振特性以及消光比。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于光纤的气密性封装方法，包括：

步骤A：将待气密封装的光纤开出裸纤窗口；

步骤B：清洁所述光纤；

步骤C：在所述裸纤窗口上覆盖陶瓷胶；

步骤D：所述陶瓷胶固化后，将所述光纤穿设于模块盒的通孔内；

步骤E：添加焊料；

步骤F：加热所述模块盒使所述焊料融化；

步骤G：降温。

优选地，在上述气密性封装方法中，步骤G之后还包括：

步骤H：在位于所述模块盒端部位置的所述光纤上设置环氧胶水；

步骤I：放入高低温循环箱中循环。

优选地，在上述气密性封装方法中，所述模块盒的一端设置有用于填充所述焊料的第一沉孔，另一端设置有用于填充所述环氧胶水的第二沉孔，所述模块盒一端的所述环氧胶水覆盖于所述第一沉孔的外侧，另一端的所述环氧胶水填充于所述第二沉孔内。

优选地，在上述气密性封装方法中，所述第一沉孔和所述第二沉孔同轴，且两者之间同轴设置有定位阶梯孔，所述定位阶梯孔中靠近所述第二沉孔的一端直径较小且与所述光纤的直径适配，所述定位阶梯孔中靠近所述第一沉孔的一端直径较大且与固化后的所述陶瓷胶的直径适配。

优选地，在上述气密性封装方法中，步骤B具体为：用无尘纸粘酒精擦拭所述光纤，然后用酒精振洗，最后用氮气吹干。

优选地，在上述气密性封装方法中，步骤C具体为：

步骤C1：将所述光纤放置于成型模具中的成型阶梯孔内，所述成型阶梯孔中直径较小的一端与所述光纤适配，直径较大的一端与需要定型的所述陶瓷胶的形状适配；

步骤C2：灌入所述陶瓷胶；