Page 38 - 网络电信2018年8月刊下

解 决 方 案

图2 同扫描次数下光纤端面形貌图 图4 不同功率下光纤端面形貌图

形貌也越来越差，因此扫描次数不宜过多。
为了进一步研究不同扫描次数对切割深度的影响，分别选
取0.6w、0.5w、0.4w三种功率，保持其他参数不变，用不同的
扫描次数切割光纤，得到如图3所示的光纤切割深度与扫描次数
之间的关系。

图3 不同扫描次数下光纤切割深度图

图5 不同功率下光纤切割深度图

从图中看出，扫描一次时切割深度最深，随着次数增加切
割深度虽呈增加趋势，但作用越来越弱，当功率较低时切割深
度基本保持不变。这是由于切割过程中产生切屑累积以及焦深
的影响造成的。不同功率下切割深度随次数增加的增长趋势虽
然大致相同，但实际切割深度却相差很大，因此需要对功率进
行研究。激光能量呈高斯分布 [10] ，实际聚焦光斑存在一定直
径，切割时会产生一定的倾角，故而影响了端面的切割质量。 下光纤切割深度函数图（图5）。当功率为0.2w时，光纤切割
综合考虑，同一焦平面上有效扫描次数取2次。 深度为25.7μm；功率为0.6w时，切割深度增加为95.7μm。这
2、功率对切割深度的影响 种现象与激光和材料的作用机理有关。当激光对材料进行加工
由以上实验可以看出，功率是影响切割深度的主要因素。 时，材料通过多光子吸收电离出种子自由电子，自由电子与离
为研究功率对切割深度的影响，在扫描速度0.1mm/s、扫描次数 子碰撞，使等离子体密度上升 [11] 。这一过程中，激光功率越
2次、焦平面位于光纤中心参数下通过改变激光切割功率进行实 大，能量密度也越大，材料吸收的光能量越多，激光对材料的
验，得到端面形貌如图4所示。不同功率下光纤的切割深度相差 去除能力越强。反之能量密度低的激光对材料的去除能力比较
较大。功率为0.2w时激光对光纤的切割作用很小，随着功率增 弱，所以不同功率下石英光纤的切割深度差异较大。因此增大
加，光纤的切割深度明显增加。 功率可以有效增加切割深度，但单脉冲刻蚀率也会随功率增加
[12]
为了进一步分析功率对切割深度的影响，绘制出不同功率 而不断减小 ，降低了加工效率。同时增大功率会加剧光纤底

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