光纤切割技术概述与实践
发布时间：2023-11-13 10:09:16 阅读数： 237
光纤切割是光电行业中的一项重要技术。无论是在光纤连接化、熔接还是光纤中发射光时，都需要准备好光纤端面，确保其拥有干净的表面。通常，这些表面应尽可能平坦，至少在光纤核心区域（有时是整个横截面）上如此，而且通常很重要的是表面要么垂直于光纤轴线，要么与光纤轴线有一个明确的角度。
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光纤切割
切割是获得所需端面的标准方法，或者是达到该目标的第一步。它是一种控制玻璃断裂的过程，通常是在光纤上制造一个微小的裂纹（划痕），例如使用锋利的金刚石、碳化物或陶瓷刀片，在施加一定的张力或弯曲时进行。这导致光纤从裂纹点开始断裂，裂纹迅速扩展到整个光纤横截面。通常，切割会产生非常干净的两个光纤部分的表面。
需要注意的是，切割不是切割，因为这个过程的大部分只是断裂。只有最初的微小断裂是用刀片准备的。
在切割之前，需要用去涂层工具将光纤涂层去除，或者用合适的溶剂溶解。后一种技术——化学剥离——可能在问题情况下需要，但耗时更长。热剥离可能是另一个选择。
有时，当光纤端变脏时，需要重新切割，因为很难可靠地清洁光纤端。
光纤切割工具
用于光纤切割的工具称为光纤切割器。文章中解释了这些工具的不同类型。简单且便宜的切割器，例如基于一些笔形刻划器的切割器，对于简单的目的来说足够了，前提是使用者经过适当的培训。为了获得更高且更一致的切割质量，这种质量较少依赖于操作员，通常使用机械精密拼接器，这些拼接器的成本要高得多。
问题案例
机械光纤切割器的最佳设置——特别是施加的张力——极大地取决于玻璃材料和光纤直径等细节。通常，光纤切割器预先调整为标准直径为125μm的硅光纤。例如，对于氟化物光纤或其他中红外光纤，可能很难找到适合的参数以获得可重复的切割结果。
直径特别大的光纤，例如超过200μm的光纤，也难以切割。它们需要更大的张力。
光子晶体光纤也更加棘手，特别是如果它们有大的气孔。在切割过程中略微降低光纤张力可能会有所帮助。具有气体包层的双包层光纤尤其具有挑战性。
非标准光纤的切割可能需要进行多次实验和大量的练习时间，直到操作得当。在某些情况下，它根本无法工作，然后需要更繁琐的技术，例如抛光。当然，作为抛光的起点，一个合理的切割是可取的。
评估切割结果
所获得的切割质量有不同的方面，其相关性取决于应用：
- 如果光纤要进行熔接，切割表面应该非常精确地垂直于轴线，并且在整个光纤横截面上必须光滑。
- 如果只是想将光发射进光纤端或从光纤端提取光，而不必将光纤端与其他固体部分接触，只要光纤核心区域的表面光滑就足够了。
- 如果应用对背向反射非常敏感，则需要足够大的切割角度。
- 相反，如果需要利用光纤端的菲涅耳反射（例如，用于构建光纤激光器），则重要的是保持切割角度小——远低于光纤模式对应的光束发散角。
可能需要使用显微镜来正确检查所获得的光纤表面。有用于此目的的手持显微镜，熔接设备也经常包含显微镜。
额外处理：抛光
为了获得非常高质量的光纤表面，通常在切割之后需要进行一些抛光程序。例如，可以将光纤端插入一个中空玻璃管中，并用胶水固定在那里。玻璃管为光纤提供了更高的强度，并插入到抛光设备中。光纤与玻璃管一起被抛光。这个过程允许生产具有任意明确定义方向的高质量表面。然而，这比简单的切割花费的时间要多得多。
光纤激光切割
有基于激光的设备（包含CO2激光器），可以作为切割的替代方法来准备光纤端。严格来说，使用的过程不是切割（这是一个机械断裂过程），而更像是激光切割。尽管如此，它已经普遍被称为激光切割，因为它产生了类似的结果。
光纤碎片的安全风险
切割光纤时，会产生带有极其锋利端部的小光纤碎片。它们可能会粘在手指上，然后被传输到眼睛中。它们也可以很容易地穿透皮肤，并且很难拔出。光纤碎片也不应该被吞食。
因此，重要的是在光纤碎片丢失之前，小心地将其丢弃到一个标记清楚的容器（收集箱）中。此外，应该采取预防措施使它们在工作区域内清晰可见，例如在工作区域下方使用黑色垫子。此外，应避免在工作区附近吃东西或喝东西。
