光纤在线专访-福津光电:提升光纤耦合效率 从光纤透镜加工到光纤镀膜

9/09/2022,光纤在线讯,透镜光纤,也叫光纤透镜、光纤微透镜,就是对光纤端面进行研磨、抛光等多种工艺后,一步到位实现光纤+透镜的功能;镀膜光纤是直接在光纤端面抛光后沉积光学薄膜,以实现激光增透,减反,分光或者滤波等功能,进一步提升光纤的耦合效率和波分传输性能。透镜光纤广泛应用于工业激光、光通信、光纤传感、生物医疗、激光雷达等多个领域。近日,光纤在线拜访专注于光纤端面精密加工,光纤镀膜厂商10余年的厂商—深圳福津光电,福津光电的销售总监覃丹淑女士向我们介绍福津光电独特的裸光纤镀膜工艺为行业带来的变革。

 
CFOL配图:光纤在线编辑与福津光电销售总监覃丹淑女士(右)



专攻光纤端面加工、光纤镀膜 提升光纤耦合效率
    福津光电成立于2012年,选定光纤端面精密加工、光纤镀膜这一细分的领域,源自其核心团队曾就职于Oclaro,JDSU时,工业激光产品对于光纤镀膜的特殊需求。

    “当时,我们找遍了相关的厂商,但是能够在Ø125um裸光纤端面实现平面抛光和镀膜,且保持光纤端面高光洁度、保障较高的激光损伤阈值,几乎没有厂商能够满足。我们发现这是一个值得去研究的方向。”于是,在2012年,福津光电成功开发了祼光纤研磨+镀膜的特殊工艺,攻克了光纤端面光洁度、膜层牢固度、热吸收率与激光损伤阈值等多项技术难关,此时,正值国内光纤耦合半导体激光器发展初期,因此迅速获得了多家激光器厂商的认可。后来福津工程团队趁热打铁,连续攻克单模光纤楔形透镜和锥形透镜的加工设备自主开发,实现最小低于5um半径的光纤透镜加工。覃总坦言:许多关键技术和设备真的无法花钱就能买得到,很多时候需要依靠工程团队不懈的努力和时间的堆积来解决各种技术难题。

    福津先后开发了光纤端面镀增透膜、分光膜(30~40层)、反射膜等,成为激光器厂商光纤镀膜的首选。如今,福津光电的产品线极为丰富,用于工业激光领域的包括:镀膜裸光纤、光纤凸出型镀膜尾纤、直接半导体激光器SMA905尾纤(两端均镀AR薄膜)、以及多斜面透镜光纤;光纤柱面透镜,也称为FAC快轴准直透镜,在侧面进行镀膜,对激光快轴发散角进行准直,提高耦合效率,被广泛应用于工业激光、9XX激光雷达、无人驾驶光纤传感器领域;而在光通信领域,980泵浦激光器需要的楔形光纤,1550nm激光雷达需要的圆锥型+光纤镀膜,平锥形、双斜面、四斜面等多种光纤透镜,福津光电均可满足。

提升光纤端面光洁度 向医疗、航空航天领域拓展
    据光纤在线了解,无论是进行光纤端面精密加工处理(研磨、抛光成各种形状),还是之后的光纤镀膜,在市场上都可以找到独立的厂家完成,但将两者结合起来能做好的厂商却并不多,福津算得上是最好的一家。

    好的标准是什么?首先,光洁度是一个很重要的指标,无论是透镜光纤还是镀膜光纤,获得更好的光洁度是首要的。透镜光纤端面在获得相应的端面结构处理之后,保持足够的光洁度(洁净度),在这一领域业界有几家相应的佼佼者;而在获得了理想的光纤端面处理后,再来完成光纤镀膜,同样需要保持足够好的光洁度,且保障激光损伤阈值(>1200MW/cm2)就变得很难得,因为需求要比祼光纤更小的端面直径上通过沉积膜层,要求膜层获得均匀的光学性能,且膜层牢固可靠。福津目前批量的产品中,已经实现在Ø200um多模光纤镀膜端耦合1000瓦连续激光,客户已经完成超过5000小时长时间老化后功率输出正常。

    覃总介绍说:“平头的裸光纤与激光器芯片直接耦合效率只有30%,而加工成锥形的光纤头,其耦合效率可达75%以上,再通过镀膜实现客户不同的光学性能要求,与原本需要多个透镜组合实现的方案相比,节省了透镜的成本和空间,仅需要在光纤透镜和镀膜的工艺中完成。”

    光纤端面的精密加工需要通过精密切割、研磨、抛光等多种工艺完成光纤端面处理;光纤镀膜在保持端面洁净的情况下,通过高能离子源辅助蒸发镀膜在端面,来保证光学性能足够优越,且要求端面没有麻点,没有划痕。要对每一批次的光纤都获得一致性的性能标准,除了对工艺的把握,更需要精密的自动化设备,为了满足工艺的需求,所有的研磨、抛光自动化设备均来自福津自主开发设计。福津同时在不断优化镀膜工艺,显著提升了镀膜层的激光损伤阈值,为客户提供完整的光纤端面的精密加工+镀膜整体解决方案。

    谈到当前透镜光纤和镀膜光纤的产业发展现状,覃总表示:当前业界的工艺水平仍处于初级状态,业界还没有开发出光纤精密加工+镀膜更多的应用和需求。福津光电也先后与清华、北大、航天院所展开多种合作。在医疗血液检测、内窥镜等领域,福津光电也已经推出了相应的解决方案,但苦于医疗领域的复杂性、严谨性,注定了开发生物医疗领域道阻且长。

    展望未来,福津光电将会持续完善透镜光纤与镀膜光纤的精度,进一步提升光纤耦合的效率。也期待联合业界上下游产业拓展光纤端面加工+光纤镀膜在生物医疗、航天航空等创新领域的应用。


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