一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置。该装置包括定位夹具，固定夹具，预紧力调节装置和预紧力锁定夹具，可以对预紧力大小在光纤可承受的范围内任意连续调整同时预紧力大小固定后稳定不变。在光纤光栅刻写过程中，通过定位夹具和固定夹具对光纤进行定位调整和夹紧，通过预紧力调节装置施加预紧力到光纤上，然后同过预紧力调节装置精细控制预紧力为到指定大小，最后通过预紧力锁定夹具固定预紧力，使得预紧力大小在整个可写过程中不发生变化，从而实现特定光纤光栅反射波长的刻写。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制预紧力装置，具体的涉及一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置。
技术介绍
光纤布拉格光栅(FiberBraagGrating，以下简称FBG)，是光纤专利技术以来近半个世纪中，发展出的最为重要的光子器件之一，其具有灵敏度高、体积小、重量轻、抗电磁干扰等优点，在光纤激光器、光纤通信和光纤传感等领域中得到了广泛应用。而随着光纤通信和激光技术的不断发展，对应不同的具体应用，对FBG的带宽要求也各不相同。对于40GHz的DWDM(密集型光波复用)通信系统中，FBG所需的带宽为0.05nm-0.07nm；在普通光传感系统中，FBG带宽范围为0.1nm-0.2nm；而在光纤激光器谐振腔所需的FBG其带宽范围为0.5nm-2nm。对于光纤通信和光纤传感常用的C波段(1525～1565nnm)，由于其带宽有限，在对其进行波分复用的情况下，需要对每个带宽通道进行严格控制，因此要求每个通道内对应的FBG的Bragg反射波长提出具体的数值。并要求其Bragg反射波长制作不定度控制在一定范围内，不确定度越小，对系统设计的要求就越简单。并且由于多个通道对应的Bragg反射波长各不相同，因此如何设计能精确刻写指定FBG中心波长方法成为研究的热点。当前常见的FBG栅制作方法有：双光束全息干涉横向写入法、点光源写入法、相位掩模板法。在现有的使用相位掩模板的FBG刻写方法中，施加的预紧力大小一般为经验数值，通过实验找出光纤施加预紧力与刻写波长之间的关系。在通过插值方法计算指定波长所需的预紧力大小。插值计算出来的预紧力与实际情况会有偏差。而且，在目前的生产工艺中，需通过人工操作对光纤光纤直接施加预紧力，施加大小仅凭借经验决定，因此无法保证每次放置光纤时的拉力相同。导致现有方法刻写FBG的Bragg反射波长不确定度较大。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术目的在于提供一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置，具有操作简单和控制精确的优点。本专利技术的技术方案是：一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置包括第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具、预紧力调节装置和预紧力锁定夹具，其特征在于，所述的预紧力调节装置包括升降台和预紧力施加装置，所述的第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具和预紧力锁定夹具分别置于与其对应的二维调节平台上方；所述的第一定位夹具包括上盖和底座，所述底座沿长度方向设有多个不同尺寸V型槽，不同尺寸V型槽以满足不同外径尺寸的光纤。所述的第一固定夹具包括上板和下板，所述上板和下板通过可拆卸紧固件固定连接，实现方便拆卸和固定。所述的预紧力施加装置为倒J型金属结构；所述的预紧力施加装置在工作状态通过倒J型金属结构的直线部位与升降台通过磁铁连接，弯钩部分与光纤接触连接，通过磁铁的吸附作用力，实现预紧力施加装置的弯钩部分对光纤施加向下的拉力。所述的预紧力锁定夹具呈U型框架结构，所述的U型框架的两块垂直板通过螺杆连接，两块垂直板相对于底板可相对滑动，通过螺杆改变垂直板间的间隙从而起到锁紧两板之间光纤作用。优选的，所述的第一固定夹具和第二固定夹具与光纤直接接触面设有橡胶垫，所述预紧力锁定装置的两个垂直板两侧设有橡胶垫，橡胶垫增加摩擦力避免光纤在作用力作用下发生相对滑动，影响检测。优选的，所述的第二定位夹具结构与第一定位夹具相同，所述的第二固定夹具结构与第一固定夹具相同。优选的，所述的第一定位夹具和第二定位夹具之间设置相位掩膜板，所述的相位掩膜板位于与其对应的二维移动平台上方，所述的第一固定夹具和第二固定夹具位于光纤的首末两端。优选的，所述的第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具和预紧力锁定夹具通过紧固件固定在与其相对应的二维调节平台上表面。优选的，所述的升降台通过微分头调节，通过微分头的精密调节，改变预紧力施加装置的高低位置。优选的，所述的二维调节平台在横向方向和纵轴方向的调节行程为5mm-200mm。本专利技术的有益效果是:一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置可在光纤可承受的范围内对预紧力进行连续调整和精确施加，实现特定光纤光栅的反射波长的刻写。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性的示出本专利技术一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置的结构示意图；图2示出本专利技术一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置的试验结果图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。图1为本专利技术一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置的结构示意图。如图1所示，包括第一定位夹具101、第二定位夹具102、第一固定夹具103、第二固定夹具104、预紧力调节装置和预紧力锁定夹具107，预紧力调节装置包括升降台106和预紧力施加装置105，其中第一定位夹具101、第二定位夹具102、第一固定夹具103、第二固定夹具104和预紧力锁定夹具107分别置于与其对应的二维调节平台上方，第一定位夹具101置于二维调节平台002上方，第二定位夹具102置于二维调节平台004上方，第一固定夹具103置于二维调节平台001上方，第二固定夹具104置于二维调节平台006上方，预紧力锁定夹具107置于二维调节平台005上方；第一定位夹具101、第二定位夹具102、第一固定夹具103、第二固定夹具104和预紧力锁定夹具107通过紧固件固定在与其相对应的二维调节平台上表面；所有二维调节平台在横向方向和纵轴方向的调节行程为5mm-200mm，通过调节二维调节平台的高度，确保光纤在刻写过程中处于同一条直线上。第一定位夹具101包括上盖和底座，所述底座沿长度方向设有不同尺寸V型槽，以满足不同外径尺寸的光纤，其中优选的V型槽的尺寸为80um、100um、125um、150um、240um或300um。第一定位夹具101的上盖和底座的一侧端面通过合页连接，上盖和底座的开合通过磁性吸附实现。第一定位夹具101和第二定位夹具102之间设置相位掩膜板108，相位掩膜板108位于与其对应的二维移动平台003上方。光纤置于底座槽内，调整光纤位置目测观察光纤开窗部分中心是否与相位掩膜板108中心对应，若未对齐且开窗处中心偏左则开启第一定位夹具101，在第二定位夹具102右侧轻拉光纤使其对齐；若未对齐且开窗处中心偏右，合上第二定位夹具102，打开第一定位夹具101，再开启第二定位夹具102，在第一定位夹具101左侧轻拉光纤使其对齐；若对齐，合上第二定位夹具102。其中光纤开窗部分长度与相位掩膜板108掩膜部分的长度相同，一般情况下开窗部分长度大于等于20cm。在目测目测观察光纤开窗部分中心是否与相位掩膜板108中心对应的过程中通过开窗边缘与掩膜边缘的位置来判断。第一固定夹具103包括上板和下板，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置包括第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具、预紧力调节装置和预紧力锁定夹具，所述的预紧力调节装置包括升降台和预紧力施加装置，所述的第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具和预紧力锁定夹具分别置于与其对应的二维调节平台上方；所述的第一定位夹具包括上盖和底座，所述底座沿长度方向设有多个不同尺寸V型槽；所述的第一固定夹具包括上板和下板，所述上板和下板的四角通过可拆卸紧固件固定连接；所述的预紧力施加装置为倒J型金属结构；所述的预紧力施加装置通过倒J型金属结构的直线部位与升降台通过磁铁吸附连接，弯钩部分与光纤直接接触；所述的预紧力锁定夹具呈U型框架结构，所述的U型框架的垂直板通过螺杆连接。

【技术特征摘要】
2016.11.03 CN 20161097256551.一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置包括第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具、预紧力调节装置和预紧力锁定夹具，所述的预紧力调节装置包括升降台和预紧力施加装置，所述的第一定位夹具、第二定位夹具、第一固定夹具、第二固定夹具和预紧力锁定夹具分别置于与其对应的二维调节平台上方；所述的第一定位夹具包括上盖和底座，所述底座沿长度方向设有多个不同尺寸V型槽；所述的第一固定夹具包括上板和下板，所述上板和下板的四角通过可拆卸紧固件固定连接；所述的预紧力施加装置为倒J型金属结构；所述的预紧力施加装置通过倒J型金属结构的直线部位与升降台通过磁铁吸附连接，弯钩部分与光纤直接接触；所述的预紧力锁定夹具呈U型框架结构，所述的U型框架的垂直板通过螺杆连接。2.根据权利要求1所述的一种精密控制FBG刻写中预紧力的装置，其特征在于，所述的第一固定夹具和第二固定夹具与光纤直接接触面设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄炜，祝连庆，娄小平，董明利，何巍，辛璟焘，刘锋，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11