[发明专利]场诱导不同组分玻璃光纤的熔接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃光纤的熔接的方法，特别是一种场诱导不同组分玻璃光纤的熔接方法。

背景技术

近年来，具有优异性能多组分玻璃光纤及器件的研究进展非常迅速，它对提高下一代全光网络的性能具有重要意义。但如何将多组分玻璃光纤与其它标准石英光纤有效地连接与耦合，但又不形成高的连接损耗是一件棘手的问题。传统的电弧对称熔接方式如图1所示，需要连接的两光纤端面与一对电极分别处于对称的位置。在图1中，打开光纤两夹具，将需要连接的磷酸盐玻璃光纤10和剥除涂覆层的石英光纤21光纤放置在熔接设备的V型槽中，利用光纤夹具固定好两根光纤。一对放电电极31、32提供加热的热量。当开始放电熔接时，该电极产生的对称温度场33加热光纤10、20的端面，热量使光纤端面的玻璃熔融软化，再接触到一起实现冷却后实现永久连接。但由于磷酸盐玻璃与石英玻璃的软化温度、热膨胀系数差异很大，如表1所示，这种传统的对称熔接方式很难实现两者的熔融连接。

熔接是永久连接两根光纤最常用的方法，而该技术主要是针对石英玻璃光纤间的熔接开发的，石英玻璃光纤组分间差异较小，采用对称电弧或其它对称热源加热方式就能实现光纤间的熔接。但是，多组分玻璃光纤与石英光纤，由于在软化温度、热膨胀系数等方面两者具有较大的差异，如表1所示。因此利用现有熔接技术很难实现不同组成光纤的熔接。

对于不同结构石英玻璃光纤间的熔接，康宁公司(专利号：CN99811355.7)和艾利森电话股份有限公司(专利申请号：CN200480026815.1)分别采用非对称熔接技术，即将一对放电电极偏离中心位置一预定距离，而不是像传统熔接技术，在接合部位固定电极加热。这种加热方式使高温场处于小模场直径(MFD)光纤的一侧，而大模场直径光纤处于低温侧。利用该方法基本上也可以实现不同组分光纤间的熔接，但由于多组分玻璃光纤与石英光纤在软化温度、热膨胀系数等方面相差较大，低软化温度的多组分玻璃光纤端面熔融时，高软化温度石英玻璃光纤(软化温度大于1600℃)的端面基本没有变化，因此利用这种非对称加热方法熔接的光纤接头损耗较大，强度不高，不能满足实际应用的要求。而且，这些方法对熔接设备的质量和性能要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种场诱导不同组分玻璃光纤的熔接方法，通过施加电场或者磁场于放电熔接区，使电弧放电形成温度梯度场。

本发明通过如下技术方案实现该目的：将两根光纤对称放置在一对放电电极之间，放电电极产生的高温电弧加热光纤端面，通过外加电场或者磁场的方式产生的温度梯度场实现不同组分玻璃光纤间的熔接。

所述外加电场的方式为将两根玻璃光纤置于两块金属导体专用夹具中固定，夹具上连接有电源，调整电压大小或者两块夹具的相对距离获得温度梯度场，将两根光纤接触后硬化，形成低损耗、高强度的连接头。

所述外加磁场的方式为将垂直于光纤和电极的方向上下两端对称固定两块同向的条形磁铁或者蹄形磁铁，用移动装置固定磁铁，光纤置于夹具中，调整两磁铁的相对位置获得温度梯度场，将两根光纤接触后硬化，形成低损耗、高强度的连接头。

所述电极对称放置。

所述温度场根据玻璃光纤的熔融温度确定。

所述磁铁同向对称放置。

该发明的优点是，可调节范围大，能够熔接传统方法不能熔接的热性能不同的光纤。通过调节电压或者两块专用夹具的相对距离大小，可以在很大范围内调节温度梯度场，实现熔融温度相差较大光纤的连接，如氟化物玻璃光纤(软化温度一般为400～500℃)与石英玻璃光纤。

附图说明

图1是电极对称方式放电加热光纤示意图。

图2是电场中电弧放电加热光纤示意图。

图3是图2熔融区温度梯度场分布放大图。

图4是磁场作用电弧放电加热光纤示意图。

图5是图4熔融区温度梯度场分布放大图。

具体实施方式

本实施例以低软化温度的磷酸盐玻璃光纤与标准石英玻璃光纤之间的熔接为例，但不限于这两种光纤之间的熔接。磷酸盐玻璃光纤与石英光纤的热性能参数如表1所示。

        表1磷酸盐玻璃与石英玻璃的物性参数比较