一种光纤拉曼探头熔融用辅助装置及探头生产方法

技术领域

本发明涉及熔融光纤制备技术领域，具体涉及一种光纤拉曼探头熔融用辅助装置及探头生产方法。

背景技术

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。

因此光纤探头的使用极为广泛，在一些高能设备中使用时，对探头的质量提出了较高的要求，而熔融光纤束则是一种能够满足使用要求的结构，熔融光纤束在制备时，可以采用氢氧焰机的火焰枪进行熔融，火焰枪在使用过程中需要通过支架进行固定，现有的支架较为简单，一般为具有小块磁铁的底座加之可以夹固火焰枪的模块组成，小块磁铁无法调节磁吸，并且吸附能力差，使用时，整体调节精度不高，稳定性较差，操作极为不便，特别是当火焰枪点火后，操作不当易发生安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光纤拉曼探头熔融用辅助装置及探头生产方法，调节精度高，稳定可靠，并且操作安全。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤拉曼探头熔融用辅助装置及探头生产方法，包括开关式磁性底座，所述开关式磁性底座上设置有手动两轴移动平台，所述手动两轴移动平台上设置有前后微调螺杆和左右微调螺杆，所述手动两轴移动平台顶部还设置有微型升降机，所述微型升降机包括平行设置的底板和顶板，所述底板和顶板之间设置有升降导向模块和升降微调螺杆，所述顶板表面设置有夹持底座，所述夹持底座上开设有水平夹持通孔，所述夹持底座顶部设置有螺旋下压旋钮，所述夹持底座通过螺旋下压旋钮将火焰枪本体固定在水平夹持通孔内。

进一步地，所述顶板与夹持底座之间还设置有快速反应盒，所述快速反应盒底部设置有支撑底脚，所述快速反应盒内设置有旋转柱，所述旋转柱顶部穿过快速反应盒顶部并与夹持底座连接，所述旋转柱底部穿过快速反应盒底部并与限位底板连接，所述旋转柱与快速反应盒内部之间还设置有扭簧，所述旋转柱表面设置有扭转限位柱，所述扭转限位柱对应的快速反应盒表面设置有转动限位槽，所述扭转限位柱设置在转动限位槽内限制旋转柱的转动角度，所述转动限位槽包括依次连接的上限位槽、斜向滑道和下滑道。

进一步地，所述快速反应盒内还设置有弹片，所述弹片设置方向与斜向滑道的倾斜方向一致且位于扭转限位柱下方。

进一步地，所述支撑底脚底部设置有调节平台，所述调节平台上开设有两个圆弧锁孔，两个圆弧锁孔同心设置。

进一步地，还包括至少两个T型定位块，所述T型定位块用于固定开关式磁性底座的摆放位置。

进一步地，所述T型定位块上设置有长圆形调节孔。

进一步地，所述开关式磁性底座周边上设置有支撑凸部。

一种光纤拉曼探头的生产方法，所述光纤拉曼探头包括七根内芯并且一端设置为圆形、另一端设置为一字型，生产时采用上述任意一项所述的辅助装置，先进行七根内芯制备，内芯由光纤丝和石英管熔融制成，熔融时采用辅助装置固定火焰枪，随后将七根内芯一端插设在圆形石英端头内再次熔融得到圆端头，另一端插设在一字型石英端头内再次熔融得到一字端头，最后在圆端头和一字端头上使用金属件进行保护，得到成品。

进一步地，内芯采用单端夹持熔融工艺制备，具体步骤如下：

步骤1)物料准备；选择光纤丝根数，然后用酒精灯烧光纤丝一端去涂覆，将烧完后的光纤丝放入盛有硫酸的烧杯中浸泡去杂质,用清水冲洗硫酸泡过的光纤，并用气枪吹干，最后用洁净纸沾酒精擦试，备用；随后将石英管放入盛有酒精的超声机中清洗，然后用气枪吹干，备用；

步骤2)穿管，将备用的光纤丝的去涂覆端部穿入备用的石英管中；先将光纤丝的去涂覆端部抵在平面板上进行端部找平，然后用细线对光纤丝进行捆绑，保证捆绑密实，然后将去涂覆端部穿入石英管内并从另一端穿出，穿出后将细线拆除；

步骤3)熔融准备；将穿管后的石英管固定在旋转制备装置的钻头夹上，然后启动旋转电机，钻头夹匀速转动，接着打开氢氧机，使用点火器对火焰枪点火待用；

步骤4)熔融；将火焰枪的火焰直或倾斜对准套管下端，并保持适当距离，首先用外焰进行均匀预热，即来回匀速烧石英管表面，使水蒸气迅速排出，预热结束后继续用外焰对露出石英管外的光纤丝进行烧熔，待光纤丝融为一体后，再集中对光纤丝与石英管交接处进行烧熔，此时火焰由外焰逐渐转为内焰烧熔，当火焰出现赤白色时，证明石英管与光纤丝已经完全烧熔；

步骤5)退火，通过对火焰枪火焰的控制进行退火处理，结束后移开火焰，停止烧熔，得到半成品；

步骤6)将半成品的端头截断，然后对截断端头研磨、抛光后得到成品。

进一步地，内芯采用双端夹持熔融工艺制备，具体步骤如下：

步骤1)物料准备；选择光纤丝根数，然后用酒精灯烧光纤丝一端去涂覆，将烧完后的光纤丝放入盛有硫酸的烧杯中浸泡去杂质,用清水冲洗硫酸泡过的光纤，并用气枪吹干，最后用洁净纸沾酒精擦试，备用；随后将石英管放入盛有酒精的超声机中清洗，然后用气枪吹干，备用；

步骤2)穿管，将备用的光纤丝的去涂覆端部穿入备用的石英管中；先将光纤丝的去涂覆端部抵在平面板上进行端部找平，然后用细线对光纤丝进行捆绑，保证捆绑密实，然后将去涂覆端部穿入石英管内并至少至另一端部内，随后将细线拆除；

步骤3)熔融准备；将穿管后的石英管两端固定在旋转制备装置的上钻头固定夹和下钻头固定夹上，然后启动旋转电机，上钻头固定夹和下钻头固定夹同步匀速转动，接着打开氢氧机，使用点火器对火焰枪点火待用；

步骤4)熔融；将火焰枪的火焰直或倾斜对准套管下端，并保持适当距离，首先对石英管中下部进行均匀预热，使水蒸气迅速排出，预热结束后继续用外焰对石英管进行烧熔，待石英管中部软化后，下钻头固定夹固定不动，上钻头固定夹转动一定角度，使得石英管扭转形变，形变结束后继续保温至少5分钟，且缓慢冷却至室温，直至应力完全释放；

步骤6)将扭转形变部分从中间截断，然后对截断端面研磨、抛光后得到成品。

本发明的有益效果：

1、开关式磁性底座具有较强的吸力，固定稳定可靠，与磁铁相比，具有拆卸方便的效果，在移动过程中，不需要用力将磁铁拔出，直接关掉开关即可。

2、通过摆放的形式可以进行粗调整，随后通过三个微调螺杆可以在空间自由调整，调整幅度小，精度高，不存在因手动掰动调节幅度大难以调节的问题。

3、微型升降机结构简单，具有较小的高度，避免整体高度过高而无法满足熔融高度的问题。

4、探头结构由多根内芯的光纤来代替单根光纤来收集有限的拉曼散射信号，并且在光谱仪探测端把光纤按光谱仪狭缝方向排列成线，在提高耦合效率的同时，有效增加了光谱仪的接收范围。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的快速反应盒结构示意图；

图3是本发明设置弹片的结构示意图；

图4是本发明具有定位效果的结构示意图；

图5是本发明光洁度对比实验图；

图6是本发明火头大小对比实验图；

图7是本发明收缩前后对比图；

图8是本发明60根光纤与石英管无气泡熔融图；

图9是本发明单端夹持中旋转装置示意图；

图10是本发明双端夹持中旋转装置示意图；

图11是图10中同步套部分结构示意图；

图12是图10中同步套部分截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的光纤拉曼探头熔融用辅助装置及探头生产方法的一实施例，包括开关式磁性底座1，开关式磁性底座上设置有手动两轴移动平台2，手动两轴移动平台上设置有前后微调螺杆3和左右微调螺杆4，手动两轴移动平台顶部还设置有微型升降机5，微型升降机包括平行设置的底板6和顶板7，底板和顶板之间设置有升降导向模块8和升降微调螺杆9，顶板表面设置有夹持底座10，夹持底座上开设有水平夹持通孔11，夹持底座顶部设置有螺旋下压旋钮12，夹持底座通过螺旋下压旋钮将火焰枪本体固定在水平夹持通孔内。使用时，直接将开关式磁性底座放置在平台上，然后打开开关，使得开关式磁性底座牢牢地固定，保证上部结构不会晃动，随后将火焰枪伸入水平夹持通孔内，转动螺旋下压旋钮，使得螺旋下压旋钮转动压紧火焰枪，从而实现固定，操作简单，随后根据熔融位置，对前后微调螺杆、左右微调螺杆以及升降微调螺杆进行调节，当然也可以点火后或者熔融过程中调节。上述操作在调节时，由于底部吸附稳定，因此安全可靠，不会在熔融过程中意外碰触而倾倒，并且熔融时也不会晃动，提高制备质量。

参照图1和图2所示，由于熔融采用人工操作，当由于疏忽或者需要快速的撤离火源时，还设置了快速反应机构，避免操作不当带来损失，在顶板与夹持底座之间还设置快速反应盒13，快速反应盒底部设置有支撑底脚14，快速反应盒内设置有旋转柱15，旋转柱顶部穿过快速反应盒顶部并与夹持底座连接，旋转柱底部穿过快速反应盒底部并与限位底板16连接，旋转柱与快速反应盒内部之间还设置有扭簧，旋转柱表面设置有扭转限位柱17，扭转限位柱对应的快速反应盒表面设置有转动限位槽18，扭转限位柱设置在转动限位槽内限制旋转柱的转动角度，转动限位槽包括依次连接的上限位槽19、斜向滑道20和下滑道21。使用时，扭转限位柱位于上限位槽内，此时扭簧被扭转蓄力，其扭力能够将扭转限位柱限制在上限位槽内，无法旋转，当需要撤离火源时，直接拍击螺旋下压旋钮，螺旋下压旋钮挤压夹持底座下行，即旋转柱下移位置，下移后会带着扭转限位柱也向下移动，脱离上限位槽内，由于没有上限位槽侧壁的限制，扭簧的扭转力得到释放，使得旋转柱转动，带动扭转限位柱旋转移动至斜向滑道、下滑道内后停止移动，即旋转了一定角度，有效的将火源撤离；操作简单，能够快速得到反映，触发位置位于顶部，方便操作，大大缩短撤离时效。

参照图3所示，为了避免误触导致撤走火源，在快速反应盒内还设置有弹片22，弹片设置方向与斜向滑道的倾斜方向一致且位于扭转限位柱下方，在被误触下压时，弹片提供了一个下压的反力，误触时下压力不会特别大，因此弹片足够将扭转限位柱保持在上限位槽内而不脱出，因此当误触下压力消失时，扭转限位柱即可被弹片挤压复位至上限位槽内，使用稳定可靠。当下压力持续且下压形成大于上限位槽后，扭转限位柱即脱离出上限位槽并进入斜向滑道内，此时，扭转限位柱被扭簧带动转动，同时弹片还具有弹力，能够将扭转限位柱朝向斜向滑道内推动，形成加强旋转的效果，提高撤离效果。因此上述弹片不仅可以保持扭转限位柱误触滑动，还可以在解锁后辅助移动。

在一实施例中，参照图4所示，还包括至少两个T型定位块23，相邻两个T型定位块设置在开关式磁性底座相邻的两个表面处，T型定位块用于固定开关式磁性底座的摆放位置，在制备过程中，装置出现阻挡，需要拆卸观察或者维修设备时，可以快速复位安装，方便调节和保持原始状态，保证同批次生产品质，T型定位块上设置有长圆形调节孔，方便锁固调节。

在一实施例中，支撑底脚底部设置有调节平台，调节平台上开设有两个圆弧锁孔，两个圆弧锁孔同心设置，当安装控件受到限制，而火焰枪无法正对熔融时，通过底部的调节平台旋转后再固定，可以提高适用性。

在一实施例中，开关式磁性底座周边上设置有支撑凸部，支撑凸部结构在装置倾倒时，具有撞击缓冲效果，保护整体结构。

本发明还公开了一种光纤拉曼探头的生产方法，首先光纤拉曼探头设计为包括七根内芯并且一端设置为圆形、另一端设置为一字型，目前传统的光纤拉曼探头结构中，激光由一根芯径为105微米的光纤进入拉曼探头，经过一片窄带滤光片后消除激光器自身的背景光与杂散光，对光谱进行滤波处理之后分别经过一片全反射镜和一片波长相关的二向色分光镜，最后经过准直透镜的聚焦，照射于被测样品靶面，被测样品受激发后发生的拉曼散射光经过准直透镜后穿过二向色分光镜后，经过长通滤波片的再次滤波后经耦合透镜进入200微米收集光纤。由于反射回来的拉曼光极弱，如何提高收集效率成为一个难题，现有的光纤拉曼探头耦合入单根200微米光纤，需要精确的光学耦合设计与装配工艺，给收集效率的提高带来了极大的困难。针对这个问题，本专利提出的上述新的探头结构，由多根内芯来代替单根光纤来收集有限的拉曼散射信号，并且在光谱仪探测端把光纤按光谱仪狭缝方向排列成线，在提高耦合效率的同时，有效增加了光谱仪的接收范围。

生产时采用上述任意一项的辅助装置，保证熔融的安全稳定性，减少安全事故发生，先进行七根内芯制备，内芯由光纤丝和石英管熔融制成，熔融时采用辅助装置固定火焰枪，随后将七根内芯一端插设在圆形石英端头内再次熔融得到圆端头，另一端插设在一字型石英端头内再次熔融得到一字端头，最后在圆端头和一字端头上使用金属件进行保护，得到成品。

具体的，内芯制备极为关键，内芯好坏直接影响整根光纤的质量，因此还对内芯进行工艺改进，具体包括以下两种方式：

内芯采用单端夹持熔融工艺制备，先物料准备；根据内芯数量选择光纤丝根数，然后用酒精灯烧光纤丝一端去涂覆，去涂覆长度可以为6-7mm,改长度能够满足烧熔尺寸，也能够便于浸泡,将烧完后的光纤丝放入盛有硫酸的烧杯中浸泡去杂质,用清水冲洗硫酸泡过的光纤，并用气枪吹干，最后用洁净纸沾酒精擦试，备用；随后将石英管放入盛有酒精的超声机中清洗，然后用气枪吹干，备用；

随后进行穿管，将备用的光纤丝的去涂覆端部穿入备用的石英管中；先将光纤丝的去涂覆端部抵在平面板上进行端部找平，然后用细线对光纤丝进行捆绑，保证捆绑密实，然后将去涂覆端部穿入石英管内并从另一端穿出，穿出后将细线拆除；

进行熔融准备；将穿管后的石英管固定在旋转制备装置的钻头夹上，然后启动旋转电机，钻头夹匀速转动，具体使用步骤参照制备装置内的描述进行。接着打开氢氧机，使用点火器对火焰枪点火待用；

准备结束后进行熔融工序；将火焰枪的火焰直或倾斜对准套管下端，并保持适当距离，首先用外焰进行均匀预热，即来回匀速烧石英管表面，使水蒸气迅速排出，在预热的同时，需要进行抽真空，排出的水蒸气不会聚集在套管内，能够快速的被抽走，预热结束后继续用外焰对露出石英管外的光纤丝进行烧熔，待光纤丝融为一体后，再集中对光纤丝与石英管交接处进行烧熔，此时火焰由外焰逐渐转为内焰烧熔，当火焰出现赤白色时，证明石英管与光纤丝已经完全烧熔；为了避免快速降温导致光纤受损，因此进行退火工序，通过对火焰枪火焰的控制进行保温，且保证慢慢降低至室温，结束后移开火焰，停止烧熔，得到半成品。

将半成品的端头截断，然后对截断端头研磨、抛光后得到成品。

具体的，还通过有效的实验对比深入理解上述工艺方案：

实验一

将14根已经去涂覆端的光纤穿入石英管中，石英管选用低熔点石英管(熔点在1500℃左右)，其熔点低于光纤包层的熔点。光纤规格为FIP400/440/480，聚酰亚胺涂覆，光纤包层掺氟，芯径纯石英，数值孔径0.22。

使用专用的火焰枪点火，形成氢氧焰，进行加热。实验过程中所用氢氧火火焰的出射火头内孔可选直径为φ0.3mm、φ0.6mm、φ0.9mm，加热过程中不断旋转样品，使其均匀受热收缩。石英管后部增加真空吸头，这样在烧熔过程中，由于空气被吸走，管内产生负压，进一步将烧熔过程中产生的气体排出，能够有效避免或减少烧熔过程中气泡的产生。

在实验过程中，发现第一个影响因素是光纤洁净度问题。实验前用酒精灯烧去光纤涂覆层，再用洁净纸沾酒精擦拭，但是烧熔过程中有许多气泡产生。考虑光纤烧涂覆的过程中，有部分涂覆层未彻底烧干净，之后用洁净纸沾酒精擦拭也未擦掉，但人眼观测不到，因此在酒精烧涂覆后用硫酸泡。因为光纤涂覆层是一种高分子材料，用浓硫酸浸泡，可以将涂覆层快速氧化分解，最终达到彻底去除涂覆层的目的。参照图5所示，左侧为未使用酸泡制备的效果图，右侧为使用硫酸泡制的制备效果图。因此，之后的光纤经酒精灯烧去涂覆后，用硫酸泡约3min，然后用清水冲洗，再用沾酒精的洁净纸擦拭，最后穿管备用。

第二个影响因素是火头大小问题。由于所采用的氢氧机配套有氢氧焰量不同的大小火头。实验中我们对大小火头的烧熔情况做了对比实验。首先用小火头进行烧熔，如图6左侧试图所示，气泡很多，因为小火头火焰比较聚集，温度高，再烧蚀过程中，温度很难控制，因此温度过高导致光纤包层被烧爆了，而且外石英管已经烧熔，因此气泡无法排出，导致气泡迅速聚集。之后用大火头进行烧熔，大火头火焰比较分散，温度相对较低，比较好控制，温度介于光纤包层熔点之下和石英熔点之上为最佳，如图6右侧试图所示，大火头烧熔过程中气泡明显减少。

第三个因素是内外火焰问题。我们进行烧熔实验时发现，火焰的内外焰对烧熔过程中也有很大的影响。内焰烧熔过程中，冲击力比较大，导致石英管的热应力等发生变化，热缩不均匀，因此会有较多的气泡被熔缩在管与光纤之间，并且还存在弯曲等问题。当用外焰进行烧熔时，火焰冲击力比较小，对石英管的热应力等几乎无影响，因此选用外焰进行烧熔，气泡减少。

第四个因素是烧熔的顺序。在选取上述四个因素的最佳参数后，对石英管和光纤进行烧熔。实验中发现，用氢氧焰直接烧光纤和保护管的接触处时，会有气泡产生，因为石英管未经预热，氢氧焰产生水蒸气，在熔融过程中被封在管中。而在烧熔前对保护管进行预热，且先熔管外露出的光纤，再熔保护管与光纤接触处，可明显看见，光纤与保护管可实现几乎无气泡熔融，如下图所示。这是因为石英管经过预热后，水蒸气被排出，而且先将露出的光纤熔合，再熔光纤与保护管接触处，可以使熔融过程中产生的气体均匀沿着管的内壁向上排出，达到无气泡效果。

我们可以得出影响烧熔的因素主要有四个，对这个四个因素进行大量实验后总结出烧熔工艺，即选用低熔点石英管，实验前用装有酒精的超声机清洗约1min；裸纤用酒精灯去涂覆后，用硫酸泡约3min，之后用沾有酒精的洁净纸擦拭；且选用大火头外焰先均匀预热，之后烧熔露出石英管外的光纤，最后集中烧管与纤的结合处，并且此时火焰由外焰逐渐缓慢向内焰移动，出现赤白光停止烧熔，制备后的成品包裹紧密，参照图7所示。采用此工艺，我们成功烧制出了无气泡完全熔融的光纤束，光纤数量60根，如图8所示，可以看出，光纤已经完全熔缩在一起了。单根光纤端面变形，有效传输面积变小，传输功率密度增加，熔缩后光纤束输出功率密度与原光纤束输出功率密度之比约为1.2～1.3倍，而功率密度等于功率除以有效面积，因此可用光纤芯径来表征功率密度，即光纤芯径缩小为原来芯径的根号下1.2～1.3倍即可满足指标要求。原光纤芯径为192um，计算可知，熔缩后芯径在168um～175um即为合格。利用显微镜随机选三根光纤进行芯径测量，数值分别为170um、170um、174um，证明熔合的光纤束完全符合指标要求。

参照图9所示，上述的旋转制备装置包括操作平台31，操作平台上设置有竖向支架32，竖向支架顶部设置有升降电机33和旋转电机34，竖向支架表面设置有与升降电机连接的升降丝杆组件35，旋转电机与六角柱36一端连接，六角柱另一端通过端板与竖向支架连接，丝杆升降组件上设置有升降平台，升降平台上设置有升降底座37，升降底座上设置有主动皮带轮38和从动皮带轮39，主动皮带轮与升降底座之间以及从动皮带轮与升降底座之间均设置有轴承，主动皮带轮通过内部设置的六角内腔套设在六角柱上，主动皮带轮通过传动皮带与从动皮带轮连接，从动皮带轮下方还设置有钻头夹310，从动皮带轮与钻头夹同步转动且贯通设置，从动皮带轮一侧的升降底座与竖向支架之间还设置有导向滑轨311。

在熔融时，先通过升降电机带动升降平台下降，即升降底座下降，下降时，主动皮带轮和从动皮带轮一并下降，由于六角柱的设置，主动皮带轮下降无阻碍，下降主要为了便于安装，下降到位后将光纤丝穿入套管内，然后将穿入的整体从从动皮带轮中心下放直至穿过钻头夹，然后调节钻头夹将套管夹紧，实现固定，固定后通过升降电机将升降底座抬升，使得熔融部位位于合适位置上，随后采用氢氧焰对该位置进行熔融即可，在熔融的同时，旋转电机动作，旋转电机带动六角柱转动，六角柱则带动主动皮带轮转动，主动皮带轮通过传动皮带带动从动皮带轮转动，从动皮带轮的转动即带动钻头夹转动，从而实现均匀受热的效果。

内芯采用双端夹持熔融工艺制备，具体步骤如下：

首先物料准备；根据内芯数量选择光纤丝根数，然后用酒精灯烧光纤丝一端去涂覆，将烧完后的光纤丝放入盛有硫酸的烧杯中浸泡去杂质,用清水冲洗硫酸泡过的光纤，并用气枪吹干，最后用洁净纸沾酒精擦试，备用；随后将石英管放入盛有酒精的超声机中清洗，然后用气枪吹干，备用；

随后穿管，将备用的光纤丝的去涂覆端部穿入备用的石英管中；先将光纤丝的去涂覆端部抵在平面板上进行端部找平，然后用细线对光纤丝进行捆绑，保证捆绑密实，然后将去涂覆端部穿入石英管内并至少至另一端部内，当然也可以伸出，但是伸出长度不易过长，随后将细线拆除；

接着进行熔融准备；将穿管后的石英管两端固定在制备装置的上钻头固定夹和下钻头固定夹上，然后启动旋转电机，上钻头固定夹和下钻头固定夹同步匀速转动，接着打开氢氧机，使用点火器对火焰枪点火待用；

准备好后进行熔融；将火焰枪的火焰直或倾斜对准套管下端，并保持适当距离，首先对石英管中下部进行均匀预热，使水蒸气迅速排出，预热结束后继续用外焰对石英管进行烧熔，至少为600度，待石英管中部软化后，下钻头固定夹固定不动，上钻头固定夹转动10-15度，使得石英管扭转形变，形变结束后继续保温至少5分钟，且缓慢冷却至室温，直至应力完全释放；扭转形变能够在熔融的后就增加结合度的效果，扭转的挤压力迫使石英管向内收紧，从而包裹性更好，光纤丝能够完全熔缩在一起，单根光纤端面变形呈六角状，结构稳定可靠。

最后将扭转形变部分从中间截断，然后对截断端面研磨、抛光后得到成品。

在上述方案的实验过程中发现制备品质的主要因数具有以下几个问题：第一个影响因素是光纤洁净度问题。实验前用酒精灯烧去光纤涂覆层，再用洁净纸沾酒精擦拭，但是烧熔过程中有许多气泡产生。考虑光纤烧涂覆的过程中，有部分涂覆层未彻底烧干净，之后用洁净纸沾酒精擦拭也未擦掉，但人眼观测不到，因此在酒精烧涂覆后用硫酸泡。因为光纤涂覆层是一种高分子材料，用浓硫酸浸泡，可以将涂覆层快速氧化分解，最终达到彻底去除涂覆层的目的。因此，之后的光纤经酒精灯烧去涂覆后，用硫酸泡约3min，然后用清水冲洗，再用沾酒精的洁净纸擦拭，最后穿管备用。

第二个影响因素是火头大小问题。由于所采用的氢氧机配套有氢氧焰量不同的大小火头。实验中我们对大小火头的烧熔情况做了对比实验。首先用小火头进行烧熔，气泡很多，因为小火头火焰比较聚集，温度高，再烧蚀过程中，温度很难控制，因此温度过高导致光纤包层被烧爆了，而且外石英管已经烧熔，因此气泡无法排出，导致气泡迅速聚集。之后用大火头进行烧熔，大火头火焰比较分散，温度相对较低，比较好控制，温度介于光纤包层熔点之下和石英熔点之上为最佳，大火头烧熔过程中气泡明显减少。

第三个因素是内外火焰问题。我们进行烧熔实验时发现，火焰的内外焰对烧熔过程中也有很大的影响。内焰烧熔过程中，冲击力比较大，导致石英管的热应力等发生变化，热缩不均匀，因此会有较多的气泡被熔缩在管与光纤之间，并且还存在弯曲等问题。当用外焰进行烧熔时，火焰冲击力比较小，对石英管的热应力等几乎无影响，因此选用外焰进行烧熔，气泡减少。

综上，通过方法制备的光纤束具有较少的气泡，并且结合度高，呈整体紧密排布结构，普通工艺的有胶光纤束，内部有空洞，胶水为普通环氧胶，耐温250°，遇光源高温，端面容易烧毁，本发明实现的端面无胶光纤束方案，可以正常传输高温度的出射光，耐温超过500度，寿命长。

参照图10-12所示，上述的旋转制备装置也具有升降电机、旋转电机以及升降丝杆组件，旋转电机与第一六角传动轴46连接，丝杆升降组件上也设置有升降底座，升降底座下方设置有固定底座48，升降底座上设置有上主动皮带轮49和上从动皮带轮410，上主动皮带轮与升降底座之间以及上从动皮带轮与升降底座之间均设置有轴承，上主动皮带轮通过内部设置的六角内腔套设在第一六角传动轴上，上主动皮带轮通过上传动皮带与上从动皮带轮连接，上从动皮带轮下方还设置有上钻头固定夹411，上从动皮带轮与上钻头固定夹同步转动且贯通设置，上钻头固定夹对应的固定底座上设置有下钻头固定夹412，下钻头固定夹通过下从动皮带轮413和下传动皮带与下主动皮带轮414连接，下主动皮带轮套设固定在第二六角传动轴415上，第一六角传动轴和第二六角传动轴位于同一轴线上，第一六角传动轴和第二六角传动轴之间还设置有同步套416，同步套与升降臂组件417连接，升降臂组件带动同步套轴线移动，第二六角传动轴与固定底座之间还设置有刹车器418。

上主动皮带轮、上传动皮带与上从动皮带轮配合形成上皮带传动组件，上皮带传动组件能够被升降底座带动升降移动，升降的同时由于第一六角传动轴的设计，上主动皮带轮不会与第一六角传动轴发生干涉，可以直接升降移动，下主动皮带轮、下传动皮带与下从动皮带轮配合形成下皮带传动组件，下皮带传动组件无需升降移动，第一六角传动轴与第二六角传动轴通过同步套套设后实现同步转动效果，使用时，先由升降电机带动丝杆升降组件下降，丝杆升降组件带动升降底座下降，下降到位后将光纤丝穿入套管内，然后将穿入的整体从从动皮带轮中心下放直至穿过上钻头固定夹，然后继续穿入面下钻头固定夹内，随后调节上钻头固定夹和下钻头固定夹将套管夹紧，实现固定，固定后由氢氧焰火焰枪对套管中部进行加热熔融即可，加热的同时由旋转电机带动第一六角传动轴转动，第一六角传动轴转动带动同步套转动，同步套则带动第二六角传动轴转动，从而实现第一六角传动轴和第二六角传动轴的同步转动，第一六角传动轴带动上皮带传动组件带动，即带动上钻头固定夹转动，第二六角传动轴带动下皮带传动组件转动，即带动下钻头固定夹转动，由于是同步转动，上钻头固定夹与下钻头固定夹也为同步转动效果，通过同步转动带动套管同步加热，当需要做扭转动作时，升降臂组件带动同步套向上移动，当同步套与第二六角传动轴分离后，第一六角传动轴转动即不会带动第二六角传动轴转动，由刹车器将第二六角传动轴进行止转后，旋转电机带动第一六角传动轴转动，带动上钻头固定夹转动，即实现套管一端转动一端不转动，从而实现扭转效果。

同步套包括托板419以及设置在托板两个表面的上套筒420和下套筒421，上套筒和下套筒内均设置有内六角内壁，上套筒套设在第一六角传动轴上，上套筒内底部与第一六角传动轴端部之间还设置有压缩弹簧422，下套筒用于套设在第二六角传动轴上，升降臂组件包括升降气缸423，升降气缸与托臂424连接，托臂上设置有避让槽，托臂设置在托板下方。升降气缸带动托臂上下移动，上升时，托臂能够带着托板上升移动，此时托板带着上套筒和下套筒均上升，最终下套筒与第二六角传动轴分离，此时第一六角传动轴与第二六角传动轴不会同步转动，第一六角传动轴转动带动上主动皮带轮转动，而无法带动下主动皮带轮转动，从而实现扭转的效果，当然其中还要刹车器的辅助，刹车器包括固定在第二六角传动轴上的摩擦块4181和固定底座上的刹车气缸4182，刹车气缸上设置有弧形刹车片4183，在分离的同时由刹车气缸动作，推着弧形刹车片与摩擦块抵触在一起，使得第二六角传动轴无法转动，当第二六角传动轴无法转动时，与其连接的下钻头固定夹也无法转动。通过一个转动和另一个不转动的结构模式有效模拟扭转效果，满足制备工序效果。为了保证转动效果，在托臂上还设置有至少两个万向滚珠425，有效减少转动摩擦力，保证转动稳定性和精度，托臂上还设置有检测传感器426，在第一六角传动轴和第二六角传动轴需要同步转动时，需要同步套复位，同步套是否完成复位则通过检测传感器感知即可，便捷可靠，复位时，由升降气缸动作，使得托臂下行，托板没有托臂的支撑，被压缩的弹簧会带着同步套向下移动，当同步套与第二六角传动轴位置相对时，即可落下套设在第二六角传动轴上，当位置错位时，则无法下落，此时检测传感器无法检测到托板，随后由第一六角传动轴转动带动同步套转动，使得同步套与第二六角传动轴位置匹配，实现下落，下落后即可被检测传感器检测到。第一六角传动轴通过支撑板固定在竖向支架上，保证第一六角传动轴的使用稳定性。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。