專利名稱：一種具有彌散功能的光纖出射端及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域，涉及特殊形式的光纖出射端面，尤其涉及具有彌散功能的光纖，為一種具有彌散功能的光纖出射端。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域，有一種導(dǎo)入激光光纖針對活體組織的目標(biāo)部位進(jìn)行激光照射， 將目標(biāo)部位組織經(jīng)激光照射而氣化蒸散，實(shí)現(xiàn)治療目的的醫(yī)療手段。其中使用具有彌散效果的激光照射，可以只把目標(biāo)部位的活體組織進(jìn)行氣化蒸散，從而避免在激光直射狀態(tài)進(jìn)行照射時發(fā)生對目標(biāo)部位周圍組織造成損傷的可能。目前在制造這種可以發(fā)射具有彌散效果激光的光纖時，是使用激光對光纖端面進(jìn)行加工，得到具有彌散功能的光纖端面，然而在進(jìn)行大數(shù)量光纖加工時，無法精細(xì)的控制所有光纖的加工，其激光射出的彌散程度參差不齊，在使用時彌散效果的隨機(jī)性比較大，只能滿足基本使用要求，使用效果無法保證。并且通過激光加工得到的光纖出射端面本體易受到加工的損傷，進(jìn)而影響使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)制造的具有彌散功能的光纖其激光射出的彌散程度參差不齊，只能滿足基本彌散要求，無法穩(wěn)定的達(dá)到要求的彌散效果。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種具有彌散功能的光纖出射端，光纖出射端部設(shè)有彌散劑層，彌散劑為熔點(diǎn)高于1500°C的粉末狀無機(jī)化合物，所述彌散劑層為弧狀，覆蓋在光纖端部，并與光纖端部固定為一體。所述光纖為石英光纖，所述無機(jī)化合物為金屬氧化物。上述具有彌散功能的光纖出射端的制造方法為在光纖端部涂覆彌散劑，然后通過電弧放電對涂覆了彌散劑的光纖端部進(jìn)行加熱，光纖端部發(fā)生熱反應(yīng)，光纖端部的石英在高溫下軟化變形，形成弧狀透鏡，覆蓋的彌散劑使所述弧狀透鏡具有彌散功能，并且加熱使彌散劑與光纖材料熔融成一體，加熱完成后冷卻成形，得到具有彌散功能的光纖出射端。通過電弧放電對光纖端部進(jìn)行加熱，光纖端部發(fā)生熱反應(yīng)，光纖端部的石英在高溫下軟化變形，形成弧狀透鏡，加熱完成后冷卻成形，然后在加工后的光纖端部涂覆彌散劑，再次通過電弧放電對涂覆了彌散劑的光纖端部進(jìn)行加熱，使彌散劑與光纖材料熔融成一體，得到具有彌散功能的光纖出射端。電弧放電加熱過程中，通過調(diào)整放電時電極與光纖端部的距離和角度，以及放電時間，調(diào)整弧狀透鏡的曲率半徑，所述電極與光纖端部的距離由遠(yuǎn)到近，以及放電時間由短到長，對應(yīng)弧狀透鏡的曲率半徑由大到小，在曲率半徑固定的基礎(chǔ)上，所述電極與光纖端部的角度越大，電極與光纖端部的距離越遠(yuǎn)，所需放電時間越長，角度越小，所需放電時間越短。本發(fā)明提出的具有彌散功能的光纖出射端面，在光纖出射端面形成一層由彌散劑組成的涂覆層，彌散劑層與光纖緊密結(jié)合為一體，通過彌散劑層實(shí)現(xiàn)彌散效果，不影響光纖本體，彌散劑層將從激光發(fā)生裝置導(dǎo)入光纖的直射性激光在出射端進(jìn)行有效阻遮，從而失去直射特性，得到激光在出射時從端部側(cè)面周圍呈彌散狀出射的最佳效果，并且出射光線的彌散程度隨著光纖出射端弧狀透鏡曲率半徑的變化而變化，弧狀透鏡曲率半徑可控。本發(fā)明的彌散劑層依附在光纖端部，高溫下光纖端部的石英軟化變形得到弧狀透鏡，彌散劑層隨之變形，覆蓋在弧狀透鏡上使其具備彌散功能，由于本發(fā)明中的加熱通過電弧放電進(jìn)行控制，石英隨溫度的變化狀態(tài)是一定的，因此弧狀透鏡的狀態(tài)是可控的，彌散程度參差不齊的情況不會發(fā)生，并且使用者可以在預(yù)先知道光纖端部激光出射的狀態(tài)的前提下使用光纖，而且通過外部熱源的方式加工光纖，可以避免用激光照射光纖加工端面時造成對光纖本身的損傷。


圖1為本發(fā)明具有彌散功能的光纖出射端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明在光纖出射端部涂覆彌散劑的示意圖。圖3為本發(fā)明電弧加熱過程中光纖出射端的示意圖，圖(a)-(d)顯示了加熱過程中彌散劑逐漸形成不同曲率半徑弧狀透鏡的過程。
具體實(shí)施例方式如圖1，光纖出射端部1設(shè)有彌散劑層2，所述彌散劑層2為弧狀，覆蓋在光纖端部 1，并與光纖端部1固定為一體。本發(fā)明具有彌散功能的光纖出射端的制造方法為在光纖端部1涂覆彌散劑，如圖2，然后通過電弧放電對涂覆了彌散劑的光纖端部1進(jìn)行加熱，光纖端部1垂直設(shè)置在電極之間，如圖3，光纖端部1的石英發(fā)生熱反應(yīng)，石英材料受熱軟化變形，在重力作用下形成弧狀透鏡，覆蓋的彌散劑層2使其具有彌散功能，并且加熱使彌散劑與光纖材料熔融成一體，不易脫落，加熱完成后冷卻成形，得到具有彌散功能的光纖出射端?；蛘咄ㄟ^電弧放電對光纖端部1進(jìn)行加熱，光纖端部發(fā)生熱反應(yīng)，端部的石英在高溫下軟化，形成弧狀透鏡， 加熱完成后冷卻成形，然后在加工后的光纖端部涂覆彌散劑，再次通過電弧放電對涂覆了彌散劑的光纖端部進(jìn)行加熱，使彌散劑與光纖材料熔融成一體，形成彌散劑層2，從而得到具有彌散功能的光纖出射端。加工后光纖出射端面的直射光線被有效遮擋，出射光呈彌散狀，出射光線的彌散程度隨著光纖出射端弧狀透鏡的曲率半徑的變化而變化，光纖出射端弧狀透鏡的曲率半徑的大小可以通過加工工藝進(jìn)行控制。電弧放電加熱過程中，通過調(diào)整放電時電極3與光纖端部1的距離和角度，以及放電時間，調(diào)整彌散劑形成的弧狀透鏡的曲率半徑。光纖端部距離電極的距離由遠(yuǎn)到近，其端部的加工形狀就如圖3中從(a)到(d)的形狀，放電時間由短到長，也會使端部的加工形狀成為由(a)到(d)的形狀，即對應(yīng)弧狀透鏡的曲率半徑由大到小。而涂覆彌散劑后希望放電時間盡量短，一則避免端部形狀會受重力作用產(chǎn)生下垂現(xiàn)象，另外還避免彌散劑在熔融的石英中流動，使得涂覆不均勻，而端部電極間角度會影響溫度場分布，直接影響放電時間的選擇，角度越大放電時間越長，角度越小放電時間越短。對應(yīng)所需要的曲率半徑，根據(jù)上述原則選擇合適的放電時間、距離以及角度。
電弧放電的電流值是個穩(wěn)定的參數(shù)，在放電時的距離、角度、時間都固定的狀態(tài)下，作用于光纖端部加熱時的能量也比用激光熱源穩(wěn)定，則弧狀透鏡的曲率半徑也隨之固定在同一狀態(tài)，保證了產(chǎn)品制造品質(zhì)性能的穩(wěn)定性。彌散劑形成的弧狀透鏡的曲率半徑與加熱溫度及加熱時間相關(guān)，因為電流值與放電時間是可以進(jìn)行精確調(diào)整，所以曲率半徑也可實(shí)現(xiàn)精確的調(diào)整與控制，從而出射光的彌散程度也得到了控制。并且通過外部熱源的方式加工光纖，可以避免用激光照射光纖加工端面時造成對光纖本身的損傷。本發(fā)明利用電極之間放電，即電弧放電方式進(jìn)行加工，即使是在大量的光纖加工時，光纖出射端的激光出射狀態(tài)即彌散程度也不會參差不齊。并且使用者是在可知光纖端部激光出射的狀態(tài)的前提下使用光纖。所使用彌散劑為熔點(diǎn)高于1500°C的粉末狀無機(jī)化合物，對于彌散劑的選擇是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定的，現(xiàn)有的彌散光纖上也有在加工后的光纖出射端上用無機(jī)粘合劑粘結(jié)一層彌散劑作為散射粒子，彌散劑一般采用金屬氧化物， 常用的彌散劑有二氧化鈦。本發(fā)明的彌散劑要求熔點(diǎn)高于1500°C，是因為要與石英材料的熔點(diǎn)接近，從而避免在彌散劑在加熱時石英材料還沒有軟化，而彌散劑就已經(jīng)開始融化發(fā)生流動，導(dǎo)致彌散劑局部堆積，產(chǎn)生涂覆不均進(jìn)而導(dǎo)致彌散效果不均勻的現(xiàn)象；粉末狀則保證了可以均勻涂覆，使用方便，同時又不會像液體狀在涂覆后未加熱的情況下就產(chǎn)生流動現(xiàn)象，導(dǎo)致涂覆不均，影響彌散效果。而且液體的沸點(diǎn)比較低，很容易在石英還未軟化的情況下就被揮發(fā)掉， 而固體的缺點(diǎn)是不利于均勻涂覆，操作起來不方便。 下面通過實(shí)施例來說明本發(fā)明。實(shí)施例一除去光纖端部套塑層，在平整的光纖端部及側(cè)面涂覆彌散劑氧化鋯，將涂覆好彌散劑的光纖端部固定在與兩電極中間位置，并與電極處于同一直線上，進(jìn)行放電5 秒鐘加熱，使光纖端面與彌散劑發(fā)生熱熔后自然冷卻成弧狀，如圖3中(c)，此時在光纖端面形成一層涂覆層，且不易剝落。在同一加熱條件下得到的光纖端部具有相同的彌散劑層。 加工后的光纖出射端，激光出射時具有彌散特征，并且直線出射方向被遮擋。實(shí)施例二 除去光纖端部套塑層，在平整的光纖端部及側(cè)面涂覆彌散劑二氧化鈦， 將涂覆好彌散劑的光纖端部固定在距離兩電極中間位置3mm處，進(jìn)行放電5秒鐘加熱，使光纖端面與彌散劑發(fā)生熱熔后自然冷卻成弧狀，如圖3中(b)，此時在光纖端面形成一層涂覆層，且不易剝落。在同一加熱條件下得到的光纖端部具有相同的彌散劑層。加工后的光纖出射端，激光出射時具有彌散特征，并且直線出射方向被遮擋。實(shí)施例三除去光纖端部套塑層，將光纖端部固定在距離兩電極中間位置3mm處， 進(jìn)行放電5秒鐘加熱，使光纖端面的石英材料軟化后自然冷卻成弧狀，形狀如圖3中(b)，之后對加工后的光纖端面涂覆彌散劑二氧化鈦，然后在把光纖端部固定在距離兩電極中間位置3mm處，進(jìn)行放電2秒鐘，使彌散劑層與石英材料融成一體，此時在光纖端面形成一層涂覆層，也就是彌散劑層，且不易剝落。在同一加熱條件下得到的光纖端部具有相同的彌散劑層。加工后的光纖出射端，激光出射時具有彌散特征，并且直線出射方向被遮擋。
權(quán)利要求
1.一種具有彌散功能的光纖出射端，其特征是光纖出射端部設(shè)有彌散劑層，彌散劑為熔點(diǎn)高于1500°c的粉末狀無機(jī)化合物，所述彌散劑層為弧狀，覆蓋在光纖端部，并與光纖端部固定為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有彌散功能的光纖出射端，其特征是所述光纖為石英光纖，所述無機(jī)化合物為金屬氧化物。
3.權(quán)利要求1或2所述的一種具有彌散功能的光纖出射端的制造方法，其特征是在光纖端部涂覆彌散劑，然后通過電弧放電對涂覆了彌散劑的光纖端部進(jìn)行加熱，光纖端部發(fā)生熱反應(yīng)，光纖端部的石英在高溫下軟化變形，形成弧狀透鏡，覆蓋的彌散劑使所述弧狀透鏡具有彌散功能，并且加熱使彌散劑與光纖材料熔融成一體，加熱完成后冷卻成形，得到具有彌散功能的光纖出射端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有彌散功能的光纖出射端的制造方法，其特征是通過電弧放電對光纖端部進(jìn)行加熱，光纖端部發(fā)生熱反應(yīng)，光纖端部的石英在高溫下軟化變形，形成弧狀透鏡，加熱完成后冷卻成形，然后在加工后的光纖端部涂覆彌散劑，再次通過電弧放電對涂覆了彌散劑的光纖端部進(jìn)行加熱，使彌散劑與光纖材料熔融成一體，得到具有彌散功能的光纖出射端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種具有彌散功能的光纖出射端的制造方法，其特征是電弧放電加熱過程中，通過調(diào)整放電時電極與光纖端部的距離和角度，以及放電時間，調(diào)整弧狀透鏡的曲率半徑，所述電極與光纖端部的距離由遠(yuǎn)到近，以及放電時間由短到長，對應(yīng)弧狀透鏡的曲率半徑由大到小，在曲率半徑固定的基礎(chǔ)上，所述電極與光纖端部的角度越大，電極與光纖端部的距離越遠(yuǎn)，所需放電時間越長，角度越小，所需放電時間越短。
全文摘要
一種具有彌散功能的光纖出射端及其制造方法，彌散劑涂覆在光纖端面形成一層涂覆層，通過電極加熱與光纖端面熔融成一體，形成弧狀透鏡，實(shí)現(xiàn)彌散功能。本發(fā)明光纖端面可將從激光發(fā)生裝置導(dǎo)入的直射性激光在出射端進(jìn)行有效阻遮從而失去直射特性，得到激光在出射時從端部側(cè)面周圍呈彌散狀出射的最佳效果，出射光的彌散程度隨著光纖出射端弧狀透鏡的曲率半徑的變化而變化，光纖出射端弧狀透鏡曲率半徑的大小可以通過工藝進(jìn)行控制。
文檔編號G02B6/255GK102436033SQ20111043986
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月24日
發(fā)明者曾新華, 李輝, 殷志東, 王蓉, 野田量生, 陳莉 申請人:南京春輝科技實(shí)業(yè)有限公司