[发明专利]一种全陶瓷波分复用器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种全陶瓷波分复用器及其制备方法，具有套筒，套筒内装有单芯光纤准直器和双芯光纤反射件，所述波分复用器、单芯光纤准直器及双芯光纤反射件中所采用的套筒均是采用陶瓷材料制成，所述单芯光纤准直器中采用的单芯插芯为圆形微孔陶瓷插芯，双芯光纤反射件中所采用的双芯插芯为异形微孔陶瓷插芯；本发明有效解决了传统玻璃材质波分复用器材质易碎、不易加工的缺点，本发明的全陶瓷波分复用器，工艺简单，生产效率高，制作成本低，具有插入损耗低，高回波损耗、可靠性优良等特点，比传统玻璃材质的波分复用器易加工、成本低、一致性好、受环境影响小、可靠性更高，本发明方法制备的波分复用器透射插入损耗达到0.35dB以下。

技术领域

本发明属于光器件制造技术领域，具体涉及一种全陶瓷波分复用器及其制备方法。

背景技术

波分复用技术是将两种或者多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。

波分复用器被广泛应用于电信运营商、广电、电力以及信息安全等领域，具有传输信号独立透明，多路信号合波传输，节省光纤资源，安全可靠等特点，可帮助客户组建一个长距离、无阻断、高可靠、安全灵活、抗灾能力强的光传输网络。传统的波分复用器是采用高硼硅玻璃制成，由于玻璃易碎、生产精度不高，因此容易产生光束偏移，导致同芯度不佳，影响到器件的使用。另外，玻璃材料容易受到外围冷热影响产生膨胀变化，造成产品性能的不稳定。

目前也有人想到要在波分复用器中使用陶瓷元器件来替换玻璃元器件，降低波分复用器的生产成本及使用寿命，但是受限于现有陶瓷插芯种类单一，只有圆形微孔的陶瓷插芯而没有异形微孔的陶瓷插芯，导致波分复用器中的双芯插芯反射件中所使用的陶瓷插芯也只能采用圆形内孔的陶瓷插芯，圆形内孔多芯陶瓷插芯定位不精准，会对产品稳定性造成较大影响。而玻璃材质的波分复用器中，双芯插芯反射件一般均是采用异形微孔结构的玻璃毛细管，如双芯玻璃毛细管的长方形内孔，相较圆形内孔，矩形内孔可以更好实现两根光纤与玻璃毛细管内孔的匹配，光纤在玻璃毛细管的异形内孔中的定位更精准，可以更好满足光器件对各项光学性能的要求，但是目前的异形内孔玻璃插芯由于生产精度不高，也容易产生光束便宜，导致同心度不佳，并且玻璃材料容易受到外围冷热影响而产生膨胀变化，这些都会导致采用玻璃插芯的波分复用器性能不稳定，因此，理论上，采用异形陶瓷插芯代替玻璃插芯是可以提高波分复用器的精度及稳定性的。

但是目前陶瓷插芯中还没有采用异形微孔结构的陶瓷插芯。原因是因为目前圆形内孔陶瓷插芯在加工时，需要经过内径研磨及外径研磨工艺来完成其最后加工，内径研磨工艺决定陶瓷插芯的内径精度及圆度，其外径研磨工艺主要是通过内孔定位、采用穿钢丝的方式进行外径研磨，确保陶瓷插芯内孔与外圆的同心度。而异形微孔陶瓷插芯内孔无法进行后续加工，进而导致内孔尺寸精度、内孔相对外圆位置度极难达到微米级，无法满足光纤准直器等光无源器件对毛细管与光纤的的极高匹配要求。

此外，由于目前用于制备陶瓷插芯的氧化锆粉体熔点高达2715℃，软化温度高达2390～2500℃，粉体自身流动性较差，很难直接用于成型陶瓷插芯，因此，生产陶瓷插芯的厂家一般是在氧化锆粉体中加入各种助剂，将其制成具有良好流动性及均匀性的陶瓷颗粒，然后进行注射成型加工，但是由于目前氧化锆陶瓷颗粒中氧化锆粉体与各种有机助剂混合均匀程度差，并且部分有机助剂存在一定挥发性，导致成型的陶瓷插芯生坯在后续烧结过程中，不能均匀、稳定的收缩，烧结后的陶瓷插芯生坯内孔及外径均发生很大变化，在不通过后续加工的情况下，其制备的陶瓷插芯尺寸精度、内孔与外圆同心度或位置度等极难达到微米级的精度要求，但是异形微孔陶瓷插芯的内孔目前是无法通过后续加工得到，导致目前现有的氧化锆陶瓷颗粒不适合用于制备异形微孔陶瓷插芯。

因此，研发一种适合用于波分复用器中的异形微孔陶瓷插芯，并将其用于制备全陶瓷波分复用器是行业内亟待解决的难题。

发明内容