【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光纖器件領域，特別涉及一種中波紅外傳能光纖跳線及其制備方法。
技術介紹
1、3-5μm中紅外波段高功率激光在多個領域有著重要應用。在國防安全領域，由于裝備發動機輻射的峰值波長通常位于3-5μm波段，使得該波段高功率激光器成為定向紅外對抗系統的關鍵部件。在氣體遙感領域，3-5μm波段涵蓋了大量氣體分子的特征吸收，因此該波段激光常用于氣體遙感檢測。在醫療領域，3-5μm激光可用于特定類型的組織工程和細胞操作，因為它能被水分子強吸收，使得該波段的激光在微創手術和治療過程中尤為有用。3-5μm激光在科學研究中也扮演著重要角色，例如在化學和生物學領域，它們可以用來激發特定的分子振動模式，從而進行分子結構分析。此外，3-5μm激光也被用于自由空間光通信和對抗惡劣天氣條件下的信號傳輸。
2、在3-5μm激光的柔性傳輸領域，氟化物玻璃光纖和硫化物玻璃光纖是兩種關鍵材料。氟化物玻璃光纖的激光損傷閾值較高，可傳輸較高的激光功率，但其傳輸損耗在波長超過4.5μm時迅速增大，且氟化物玻璃光纖易潮解，嚴重影響其工作性能。相比而言，硫化物玻璃光纖的低損耗波段可覆蓋3～5μm，且具有較好的環境適應性，使得其在3-5μm激光傳能應用上具有獨特的優勢。盡管如此，硫化物玻璃光纖也面臨一些挑戰。研究表明，在未實施端面冷卻措施的前提下，硫化物玻璃光纖的端面能夠耐受的激光功率通常不足光纖內部可承受激光功率的三分之一。這一現象與光纖端面的缺陷以及空氣中雜質的影響有關，限制了其在高功率激光傳輸中的進一步應用。
技術實現思
1、針對硫化物玻璃光纖端面易被激光損傷的問題，本專利技術通過在光纖兩端熔接超高抗激光損傷性能的紅外單晶端帽，大幅提高端面可承受的激光功率，提供了一種適用于3～5μm中波紅外波段傳能的光纖跳線及其制備方法。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采取如下技術方案：
3、一種中波紅外傳能光纖跳線，由硫化物玻璃光纖、紅外單晶端帽、保護套和接頭構成；所述硫化物玻璃光纖由內向外依次為硫化物玻璃纖芯、硫化物玻璃包層和涂覆層；紅外單晶端帽熔接在硫化物玻璃光纖的兩端；硫化物玻璃光纖穿過保護套和接頭的中孔，接頭與保護套間機械固定，接頭與光纖間通過中孔灌膠固定連接。
4、上述中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，包括以下步驟：
5、步驟1，結合動態蒸餾提純技術和真空熔融-淬冷技術，在石英玻璃管中制備作為纖芯材料的硫化物玻璃棒；
6、步驟2，結合動態蒸餾提純技術、真空熔融-淬冷技術和真空旋管技術在石英玻璃管中制備作為包層材料的硫化物玻璃管；
7、步驟3，將步驟1制備的硫化物玻璃棒插入步驟2制備的硫化物玻璃管內，然后在外表面包裹涂覆層薄膜，組裝成光纖預制棒；
8、步驟4，將光纖預制棒在氣氛保護下拉制成硫化物玻璃光纖；
9、步驟5，采用微下拉技術制備紅外單晶光纖；
10、步驟6，截取一段硫化物玻璃光纖和兩段紅外單晶光纖，使用有機溶劑去除硫化物玻璃光纖兩端的涂覆層，再采用非對稱光纖熔接技術，將硫化物玻璃光纖的兩端分別熔接一段紅外單晶光纖；
11、步驟7，切割硫化物玻璃光纖兩端熔接的紅外單晶光纖，使硫化物玻璃光纖兩端的紅外單晶端帽長度<10mm；
12、步驟8，將步驟7所得的兩端帶有紅外單晶端帽的硫化物玻璃光纖穿入保護套中，接著將接頭內灌入熱固化膠，再將光纖兩端插入接頭中，使端帽露出接頭端面0.1mm，然后用機械件將接頭與保護套固定，之后將接頭放入電爐中對熱固化膠進行固化完成光纖鎧裝；
13、步驟9，將鎧裝后的光纖兩端拋光和鍍增透膜，即得中波紅外傳能光纖跳線。
14、作為優選，所述硫化物玻璃棒為as-s、ge-as-s、或ge-sb-s玻璃。
15、作為優選，所述涂覆層的材質為聚醚酰亞胺(pei)、聚醚砜(pes)或聚砜(psu)。
16、作為優選，所述紅外單晶光纖的材質為藍寶石、釔鋁石榴石、镥鋁石榴石或鎂鋁尖晶石。
17、作為優選，所述保護套的材質為金屬或聚氯乙烯(pvc)。
18、作為優選，所述接頭為sma905或fc接頭。
19、作為優選，所述氣氛保護所用氣體為氮氣或氬氣。
20、作為優選，所述有機溶劑為二甲基乙酰胺或二氯甲烷。
21、作為優選，切割紅外單晶光纖采用激光切割技術。
22、作為優選，光纖兩端鍍增透膜采用電子束加熱鍍膜技術。
23、本專利技術使用的端帽材料藍寶石、釔鋁石榴石、镥鋁石榴石、鎂鋁尖晶石等紅外單晶具有比硫化物玻璃高2個數量級以上的激光損閾值；同時，它們在3-5μm波段具有優異的透光性，盡管單晶光纖在3-5μm損耗較高(通常>1db/m)，但<10mm長度的端帽對透過率的影響可以忽略。因此，此類紅外單晶端帽可以在不降低光纖在3-5μm波段透過率的情況下，大幅提高光纖端面的抗激光損傷性能。
24、有益效果
25、與現有技術相比，本專利技術中波紅外傳能光纖跳線及其制備方法具有如下優勢：
26、1.本專利技術在硫化物玻璃光纖的兩端熔接了超高抗激光損傷性能的紅外單晶端帽，避免了拋光時在光纖端面上引入缺陷，同時防止端面被空氣中的雜質污染，可將硫化物玻璃光纖端面可承受的激光功率提高1倍以上。
27、2.本專利技術制備方法使用直徑小于硫化物玻璃光纖直徑的單晶光纖進行熔接，使硫化物玻璃光纖將單晶光纖包裹其中，不但可解決熔化溫度差異巨大的兩種材料的熔接問題，還可顯著提高熔接點的抗拉強度，避免拋光和使用過程中端帽脫落。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種中波紅外傳能光纖跳線，其特征在于，由硫化物玻璃光纖、紅外單晶端帽、保護套和接頭構成；所述硫化物玻璃光纖由內向外依次為硫化物玻璃纖芯、硫化物玻璃包層和涂覆層；紅外單晶端帽熔接在硫化物玻璃光纖的兩端；硫化物玻璃光纖穿過保護套和接頭的中孔，接頭與保護套間機械固定，接頭與光纖間通過中孔灌膠固定。
2.基于權利要求1所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述硫化物玻璃棒為As-S、Ge-As-S、或Ge-Sb-S玻璃。
4.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述涂覆層薄膜的材質為聚醚酰亞胺、聚醚砜或聚砜。
5.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述紅外單晶光纖的材質為藍寶石、釔鋁石榴石、镥鋁石榴石或鎂鋁尖晶石。
6.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述保護套的材質為金屬或聚氯乙烯；所述接頭為SMA905或FC接頭。
7.根據權
8.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為二甲基乙酰胺或二氯甲烷。
9.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，切割紅外單晶光纖采用激光切割技術。
10.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，光纖兩端鍍增透膜采用電子束加熱鍍膜技術。
...【技術特征摘要】
1.一種中波紅外傳能光纖跳線，其特征在于，由硫化物玻璃光纖、紅外單晶端帽、保護套和接頭構成；所述硫化物玻璃光纖由內向外依次為硫化物玻璃纖芯、硫化物玻璃包層和涂覆層；紅外單晶端帽熔接在硫化物玻璃光纖的兩端；硫化物玻璃光纖穿過保護套和接頭的中孔，接頭與保護套間機械固定，接頭與光纖間通過中孔灌膠固定。
2.基于權利要求1所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述硫化物玻璃棒為as-s、ge-as-s、或ge-sb-s玻璃。
4.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖跳線的制備方法，其特征在于，所述涂覆層薄膜的材質為聚醚酰亞胺、聚醚砜或聚砜。
5.根據權利要求2所述的中波紅外傳能光纖...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田康振，高鳴康，楊志勇，祁思勝，孫洪飛，劉堅，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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