[发明专利]一种激光辅助大模场保偏光纤切割装置及方法

说明书

本发明适用于光纤切割技术领域，提供一种基于激光辅助大模场保偏光纤切割装置及方法，所述切割装置包括一对同轴的光纤夹具，还包括激光辅助切割组件和切割刀组件，所述激光辅助切割组件包括集成激光器、水平导轨以及环形夹具，所述环形夹具安装在所述水平导轨上，所述环形夹具内置有轨道，所述轨道上朝内安装有若干可沿轨道移动的激光头。本发明技术方案采用激光辅助切割方式，改善应力型保偏光纤切割端面的平整度，提高熔接质量；同时集成端面观察功能，在工业化生产中省去更换设备观察端面的工序，大大节省了时间成本，提高生产效率。

技术领域

本发明属于光纤切割技术领域，尤其涉及一种激光辅助大模场保偏光纤切割装置及方法。

背景技术

高功率保偏光纤激光器在相干通信、相干型传感系统以及高功率光纤激光相干合成等领域有着重要应用，得益于近年来半导体泵浦源、光纤制备技术以及光纤器件的不断发展，空间结构的高功率保偏光纤激光器逐渐全光纤化，极大程度地提高了其稳定性，更利于在实际环境中使用。

为了提高输出功率，通常在高功率系统中采用大模场有源保偏光纤及与之匹配的无源保偏光纤，因而引出一个问题，即对大模场保偏光纤的切割与熔接。目前应用中普遍采用的是应力型保偏光纤（如熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤等），即在光纤包层中对称钻孔，插入两个掺硼石英棒，由于掺硼区域热膨胀系数高于周围石英包层，因此在熔融光纤冷却后会形成应力区，从而引进双折射。

目前对保偏光纤的切割主要是采用金刚石刀头在光纤表面定点擦划产生缺陷，同时对光纤施加一定拉力，使得光纤在张力作用下从缺陷处断开。这种切割方法存在一个显著问题，在对保偏光纤进行切割时，由于应力区的存在，单一点缺陷在光纤表面圆周上的传播会受到影响，导致切割后的光纤端面不平整，尤其会在应力区附近产生不规则的凹凸纹路，在熔接时产生气泡或熔点形变，影响熔接质量。

另外，目前市面上的商用切割刀普遍没有光纤端面观察的功能，用户必须采用显微镜或带有端面观察功能的熔接机才能观察到其端面，在切割刀中增加此功能，帮助用户更加快速高效地判断切割的光纤是否适合应用，在大批量生产时能够节省更多时间成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种激光辅助大模场保偏光纤切割装置及方法，旨在解决现有切割方法光纤熔接质量不佳的技术问题。

一方面，所述激光辅助大模场保偏光纤切割装置包括一对同轴且可水平移动的光纤夹具，还包括激光辅助切割组件和切割刀组件，所述激光辅助切割组件包括集成激光器、水平导轨以及环形夹具，所述环形夹具安装在所述水平导轨上，所述环形夹具内置有轨道，所述轨道上朝内安装有若干可沿轨道移动的激光头，各激光头均连接至所述集成激光器，所述切割刀组件位于环形夹具与其中一光纤夹具之间位置。

进一步的，所述环形夹具为一个完整单片式环形夹具，或者由两片半环形夹具开口相对拼接而成。

进一步的，所述切割刀组件包括安装座和金刚石刀头，所述金刚石刀头通过直线驱动件安装在所述安装座上。

进一步的，所述水平导轨上有刻度。

进一步的，所述激光头通过直线件和偏转件安装在所述轨道上。

进一步的，所述切割装置还包括成像系统，所述成像系统包括滑轨，所述滑轨上安装有可上下和左右移动的反射镜，所述成像系统还包括朝向反射镜出射光线方向的CCD镜头以及与所述CCD镜头连接的计算机。

进一步的，所述成像系统还包括朝向所述切割刀组件的照明灯。

另一方面，所述激光辅助大模场保偏光纤切割方法，所述方法基于所述激光辅助大模场保偏光纤切割装置实现，所述方法包括下述步骤：

剥除保偏光纤待切割部分的涂覆层并做好清洁后，将保偏光纤穿过激光辅助切割组件，并将保偏光纤放置于两个光纤夹具上固定；

控制光纤夹具水平移动使得保偏光纤处于平直状态；