Изготовление высококачественных тейперов с помощью технологии термостабилизированной плазмы

В настоящий момент использование оптических волокон вышло далеко за пределы стандартных телекоммуникационных линий связи. Эти применения зачастую основаны на необходимости необходимость производить над оптическими волокнами дополнительные манипуляции технологически более сложные, чем сварка или снятие защитного покрытия. Они включают в себя линзирование, сварку оптического волокна и эндкапа для рассеивания излучения, вытяжку тейперов. Последние являются неотъемлемой частью датчиков затухающего поля, систем генерации излучения большой мощности.

Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений является производство оптоволоконных лазеров, использующихся в металлорежущих станках, медицинских скальпелях, оборонной промышленности. Ко всем компонентам в этом случае предъявляются высокие требования, но основными, безусловно, являются комбайнеры. В основе их изготовления лежит вытяжка тейперов.

На схеме сверху представлена часть схемы волоконного лазера. Излучение из восьми диодов накачки объединяется двумя комбайнерами и направляется в активное волокно с обоих концов. пара ВБР используется как резонатор.

Существует ряд требований к комбайнерам, включающий следующие:

• Распределение интенсивности излучения в определённой части комбайнера должно соответствовать аналогичным параметрам активного волокна. То есть при вытяжке важно с большой точностью контролировать диаметр всех конструктивных составляющих объединителя;
• Излучение накачки должно распространяться с минимальными потерями для достижения максимальной эффективности и избежания повреждений, вызванных рассеиванием энергии и, как следствие, нагревом.
  

Американская компания 3SAE Technologies (США) разработала станции, позволяющие вытянуть наиболее качественные тейперы. Ряд ведущих мировых исследовательских учреждений и производителей лазерных систем являются пользователями TMS и CMS, в основе работы которых лежит использование технологии термостабилизированной плазмы. Ниже представлены результаты вытяжки пяти образцов волоконных тейперов. Значение оптических потерь и зависимость диаметра перетяжки от координаты позволяет судить о высоком качестве.

   

Результат вытяжки ряда тейперов с помощью TMS

Технология термостабилизированной плазмы позволяет на порядок расширить область воздействия на волокно вдоль его оси (от 0,3 мм до >3,5 мм), что является критичным при изготовлении тейперов или группировании оптических волокон, так как тепловое воздействие на узкую область приводит к  появлению модуляций и точек концентрации механических напряжений, являющихся причиной увеличения оптических потерь. Технология, используемая в TMS, позволяет существенно уменьшить частоту появления таких модуляций, что позволяет достичь на тейперах  оптических потерь в 1%.

Проведение тестов по передаче высокомощного излучения показали, что TMS не оставляет загрязнений на поверхности стекла, устраняя необходимость в очистке и уменьшая суммарную стоимость производства.

Системы имеют три настраиваемых режима изготовления тейперов:

• Вытяжка в одном направлении. Устройства автоматические рассчитывают необходимые параметры перетяжки и идеально подходят для производства перетяжек с малым отношением большого и малого диаметров (< 50 %)
• Вытяжка в двух направлениях. Левый и правый позиционеры одновременно перемещаются, в то время как кольцо плазмы двигается вдоль оптического элемента для производства экспоненциальной перетяжки. Эта методика позволяет достигать любых необходимых отношений и малых оптических потерь.
• "Табличный метод", позволяющий использовать программное обеспечение, создавая свой собственный алгоритм тейперинга. При этом может использоваться Matlab или Excel

Компания «Специальные Системы. Фотоника» является дистрибьютором 3SAE Technologies и оказывает техническую поддержку по всей линейке продукции на территории России и ЕАЭС.