锥度光纤

产品规格： PCS型 HCS型 
产品类别： SOF其他用途产品

光纤芯径变化范围：Φ0.9～Φ0.2mm，锥长：3～15m

透过率：
PCS型锥度光纤透过率≥80%（波长在0.6328um处）；
HCS型锥度光纤透过率≥88%（波长在0.6328um处）。

锥形光纤

随着光纤技术的飞速发展，光纤在诸多领域起着越来越重要的作用。在实际应用中，有时要把光纤一端拉制成锥形，如在近场光学显微镜中用的光纤探针，在光纤通信中用的锥形微透镜、熔锥形光纤耦合器等。总的来说，锥形光纤在光源与光纤的耦合中应用很广，如能加工出性能优良的锥形光纤，在工程实践中，对于提高整个光学系统的性能意义重大。因此，加工锥形光纤的方法显得尤为重要。

用途：广泛应用于激光医疗、工业加工、信号传感、高密度数据存贮、光学窥镜，紫外光固化、激光二极管的耦合等.

锥形光纤在光源与光纤的耦合中得到了广泛的应用。在加工锥形光纤的各种方法中，熔融拉锥的方法应用较广。针对传统熔融拉锥方法存在加热不均匀的缺点，提出了椭球反光镜环形热源的加工方法。实验表明，该加工方法得到的锥形光纤的表面光洁程度明显提高。
关键词：锥形光纤；椭球反光镜；环形热源

随着光纤技术的飞速发展，光纤在诸多领域起着越来越重要的作用。在实际应用中，有时要把光纤一端拉制成锥形，如在近场光学显微镜中用的光纤探针，在光纤通信中用的锥形微透镜、熔锥形光纤耦合器等。总的来说，锥形光纤在光源与光纤的耦合中应用很广，如能加工出性能优良的锥形光纤，在工程实践中，对于提高整个光学系统的性能意义重大。因此，加工锥形光纤的方法显得尤为重要。
熔拉法是利用ＣＯ２激光器使光纤熔融，在两端施以拉力，先用较小的力使其成锥，再用较大的力将其迅速拉断，断面自然形成光滑平面。该方法是利用加热了的光纤易于拉长的特点，在加热的同时对其进行拉伸。这种制作锥形光纤的方法容易控制，可重复性好，成锥后表面光滑，是一种比较理想的制作方法。
该方法具有下列优势：第一，控制方法简单、灵活，不仅可以方便地改变产品的性能参数，还能参与制作具有不同功能的多种通信器件。第二，方向性好。产品的方向性指标一般都超过６０ ｄＢ，保证了传输信号的定向性，并在实际应用中极大地减少了线路之间的窜扰。第三，良好的环境稳定性。在－４０ ℃～８５ ℃的温度范围内，用该方法生产的产品均可保证稳定的工作特性。第四，极低的附加损耗。目前，这种方法制作的Ｘ形耦合器的附加损耗已经可以低于０．０５ ｄＢ，这是其他方法所难以达到的。第五，制作成本低廉，适于批量生产。制作所需材料为一般的通讯用光纤，可以大大降低成本，同时自动化程度越来越高的制作过程极大地提高了产品的成品率，实现了低价格、大批量生产，这就在保证可靠性不断提高的同时，具有低价格的优势。
但是，传统的熔融拉锥方法常常使圆柱形光纤不能均匀加热，因此，受到了不均匀加热的圆柱形光纤在不同方向的机械性能会有差异，这样一来，在相同轴向拉力的作用下，拉出来的锥形光纤结构往往不能匀称，降低了锥形光纤的使用价值。为此，有必要构造一个能够提供环形热源的熔融拉锥系统，该系统使被加工的圆柱形光纤受热均匀，其不同方向的机械性能会保持一致，这样在轴向拉力的作用下拉出来的锥形光纤结构容易均匀，也就能够生产出性能优良的光纤。根据这样的分析，本文提出了一种基于环形热源的熔融拉锥方法。
１ 环形热源熔融拉锥系统实验仪器介绍
１．１ 椭球反光镜
由几何学的知识我们知道，平面椭圆具有这样的性质：椭圆有两个轴，一个是长轴，一个是短轴，在椭圆的长轴上有两个焦点，从椭圆的一个焦点发出来的平面光束经椭圆边线反射后会汇聚到椭圆的另一个焦点。根据这个原理，我们想象如果椭圆以自身的长轴为旋转轴进行旋转，这样就会生成旋转椭球面，该旋转椭球面具有这样的性质：旋转椭球面内有两个焦点，这两个焦点就是原来椭圆的焦点，从旋转椭球面的一个焦点发出来的光经旋转椭球面内表面反射后，就会汇聚到旋转椭球面内的另一个焦点处。
椭球反光镜的参数、技术要求如下：可见区（０．４ ?滋ｍ~０．６ ?滋ｍ）反射率Ｒ＞９０％；红外区（０．７６ ?滋ｍ～２．５ ?滋ｍ）透过率Ｔ＞７５％；色温６ ０００ Ｋ～３００ Ｋ（配对使用）；银幕亮度均匀性＞５０％；片门温度低于６５０ ℃；使用寿命＞１ ０００ ｈ；３ ｋＷ氙灯（３０ Ｖ×１００ Ａ）照度不低于３ ｌｍ/（ｈ·Ｗ）；第一焦距ｆ１＝６００ ｍｍ（碗顶到氙灯发光点距离）；第二焦距ｆ２＝８５０ ｍｍ（碗顶到片门距离）；反光镜有效包容角１４．１°；相对孔径１∶１．８５；定位孔径ｄ＝（６７＋０．２） ｍｍ；口径：Ｄ内＝３６５ ｍｍ，Ｄ外＝３８０ ｍｍ；镜深ｈ＝１８５ ｍｍ。
根据旋转椭球面的这样一个性质，我们就可能找到一个理想的环形热源。本试验中，椭球反光镜用来反射锥形玻璃反射镜射来的激光。
１．２ ＣＯ２半导体激光器
我们以高功率ＣＯ２半导体激光器 ［３］作为环形热源的能源。本实验采用美国相干公司的Ｄｉａｍｏｎｄ 系列Ｄｉａｍｏｎｄ Ｋ—５００型ＯＥＭ系统的ＣＯ２激光器。相干公司的Ｄｉａｍｏｎｄ系列ＣＯ２激光器采用封离式设计，体积小巧、性能优越。与传统的ＣＯ２激光器相比，系统的集成性好，能够非常方便地被集成在激光加工系统中。Ｄｉａｍｏｎｄ系列激光器可以任意方向安装，并可承受一定的加速度。同时，体积非常小巧，可以安装在机械臂或台式机床上。
该激光器是一个有标准组件的射频激励密封的工业ＣＯ２脉冲激光器。此Ｄｉａｍｏｎｄ Ｋ—５００型ＯＥＭ系统包括激光头，射频放大器和射频电缆，要求用相干公司提供的直流电源供电。其规格及技术指标如下：平均输出功率５００ Ｗ；平均功率范围２５ Ｗ～５００ Ｗ；脉冲频率０～１００ ｋＨｚ；峰值有效功率２５０ Ｗ～１ ５００ Ｗ；光脉冲上升下降时间＜９０ ｓ；脉冲能量范围２５ ｍＪ～１ ０００ ｍＪ；脉冲最小周期为１０ ｓ（相当于频率是１ ００ ｋＨｚ）；调制脉宽范围２ ｓ～１ ０００ ｓ；输出波长（１０．６±０．２） ｍ；输出激光光斑直径１２ ｍｍ；冷却水最小流量９．５ Ｌ/ｍｉｎ。
本试验中，以该激光器为加热的能量来源。
１．３ 锥形玻璃反射镜
锥形玻璃反射镜工作时是以锥形玻璃体的锥形表面为反射面，把从激光器射出的激光反射到椭球反光镜。
１．４ 凸透镜
本系统采用凸透镜来调整激光器输出光斑的大小。
２ 熔融拉锥系统构成及工作原理
该系统结构示意图见图１。加工系统由ＣＯ２激光器、凸透镜、中心带孔的椭球反射镜、锥形玻璃反射镜和固定支架构成。锥形玻璃反射镜安置在椭球反射镜的一个焦点处，ＣＯ２激光器射出的激光经过凸透镜汇聚到锥形玻璃反射镜后，又被反射到椭球反射镜的内表面，经其反射后又汇聚到椭球反射镜的另外一个共轭焦点上，在椭球反射镜的该共轭焦点处放置需要加热的光纤，把光纤的一端固定在支架上，而把光纤的另一端绑在一重物上。通过所绑重物的拉动，已经加热了的光纤在其加热处就会被拉成锥形，通过调整拉锥重物的质量大小和ＣＯ２激光器的能量输出值就可以产生不同形状的锥形光纤。
３ 实验结果
把ＣＯ２激光器的输出功率调到３００ Ｗ，把拉锥重物的质量加载到１．５ ｋｇ，采用６２．５/１２５ μｍ去皮光纤进行加热拉锥。在显微镜下，对该方法所加工出来的锥形光纤与传统熔融拉锥方法生产的锥形光纤进行观察对比，结果表明：基于环形热源的熔融拉锥系统加工得到的锥形光纤的表面光洁程度与后者相比确有明显提高。
４ 结语
基于环形热源的熔融拉锥系统是加工锥形光纤的一种新方法。以往的熔融拉锥方法都不能在光纤周围形成环形热源，从而光纤受热往往不均匀，环形热源的熔融拉锥的方法改变了这种状况，均匀加热为高质量锥形光纤的生产提供了条件。