自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置，它包括工作平台以及装设于工作平台上的自动对轴机构、中间靠近机构、熔融拉锥机构、在线封装机构以及主控计算机，工作平台上设有呈左右对称布置的左、右机械平台以及控制面板；自动对轴机构包括四组结构完全相同的电动旋转机构、光源和显微图象系统，四组电动旋转机构呈对角线状设于左、右机械平台上，光源和显微图象系统设于工作平台上；中间靠近机构设于左、右机械平台上的中心线位置处，熔融拉锥机构包括热源和运动拉锥机构，左、右机械平台分别固定于运动拉锥机构上。本发明专利技术是一种结构紧凑、能够实现制作自动化，从而能够提高产品质量和精度的自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到光纤器件的亚微米制造理论与关键
，特指一种自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置。
技术介绍
由于保偏光纤具有对线偏振光较强的偏振保持能力，在相干光通信、光纤传感、光纤陀螺等领域的应用日趋广泛。而其中保偏光纤耦合器由于能稳定地传输两个正交的线偏振光，并能长距离地保持各自的偏振态不变，是各种军用干涉型传感器和相干通信的关键器件，是构成高精度高性能光纤陀螺和水听器的基础元件之一。目前国内保偏光纤耦合器的制造大都是通过熔融拉锥法手工完成的。即将两根光纤中部长约20mm部分的涂覆层剥去，清洗干净，显微镜对轴，然后采用紫外胶固定，再进行熔融拉锥，最后手工封装。由于手工操作，对操作的人技术要求很高、速度慢、产量低、成品率低、器件性能的一致性差，因此产品价格高；国外虽然已有保偏耦合器制作平台出售，但是价格太高，而目前军事和民用领域对高性能低成本的保偏光纤耦合器的需求越来越多，因此需要研制一套简便经济的包括对轴、拉锥、封装等工艺工程的自动化保偏光纤耦合器生产系统。保偏耦合器制造的影响因素有很多，其中采用对轴机构自动精确快速地确定偏振主轴，并且保持拉锥过程中两根光纤的偏振轴平行是制造耦合器成败的关键，这会严重影响到保偏耦合器的偏振消光比；中间靠近机构要使得两根光纤紧紧靠在一起，才使得光纤的耦合与分光成为可能；火焰的熔融温度以及拉锥的速度和时间会影响到耦合器的双锥体结构，如平滑程度和放锥的形状，从而增加耦合器的附加损耗；封装台的运动精度、封装时间等的控制不当也会使得保偏耦合器的指标变差。图1、图2、图3给出本专利技术中保偏耦合器的结构示意图，从图中看出保偏耦合器的双锥形结构及其截面形状。偏振主轴平行的两根保偏光纤以一定的方式靠在一起，在氢氧焰下加热熔融，同时向两边拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构——保偏光纤耦合器。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提出了一种结构紧凑、能够实现保偏光纤耦合器制作的自动化，从而能够提高产品质量和精度的自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的解决方案为一种自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置，其特征在于它包括工作平台以及装设于工作平台上的自动对轴机构、中间靠近机构、熔融拉锥机构、在线封装机构以及主控计算机，所述工作平台上设有呈左右对称布置的左机械平台和右机械平台以及控制面板；自动对轴机构包括四组结构完全相同的电动旋转机构、光源和显微图象系统，所述四组电动旋转机构呈对角线状设于左机械平台和右机械平台上，光源和显微图象系统设于工作平台上；所述中间靠近机构设于左机械平台和右机械平台上的中心线位置处，熔融拉锥机构包括热源和运动拉锥机构，左机械平台和右机械平台分别固定于运动拉锥机构上。所述电动旋转机构包括步进电机、主动齿轮、从动齿轮以及光纤夹具，四组电动旋转机构的步进电机分别通过电缆与主控计算机相连，主动齿轮直接与步进电机的输出轴相连，从动齿轮与主动齿轮相互啮合，该从动齿轮与光纤夹具相连。所述自动对轴机构进一步包括设置于左机械平台和右机械平台上中心线两侧的辅助定位块。所述中间靠近机构包括两组结构完全相同的且分别固定于左机械平台和右机械平台上的电动凸轮装置，两组电动凸轮装置分别位于左机械平台和右机械平台的中心线上；该电动凸轮装置包括步进电机、齿轮减速器、凸轮和相对设置的两片弹簧片，齿轮减速器的一端与步进电机的输出轴相连，凸轮固接于齿轮减速器的另一端，两片弹簧片呈“凹”字状，且两片弹簧片的开口部呈相对设置，凸轮位于两片弹簧片中间开口部所形成的空腔处。所述显微图象系统包括显微镜、摄像头和旋转支架，显微镜和摄像头装设于旋转支架上。所述工作平台呈台阶状分为高平台和低平台，所述旋转支架设于台阶状工作平台的高平台上。所述在线封装机构包括由带有U型槽的二维运动平台和紫外灯，紫外灯装设于台阶状工作平台的高平台上。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1、本专利技术的自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置利用自动对轴机构解决了保偏耦合器制作的关键技术，通过步进电机和主控计算机的精确控制，能够让夹设于自动对轴机构上的光纤实现精确地定位，从而可以提高保偏耦合器的性能；2、本专利技术的自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置利用结构简单的中间靠近机构，使得光纤在对轴完成后能够紧紧靠在一起，使光纤的耦合和分光成为可能；3、本专利技术的自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置利用主控计算机和步进电机对拉锥运动机构进行精确控制，实现拉锥过程中拉伸时间和速度的控制，加上机构中热源的稳定性控制，从而改善了耦合器的锥形，减少了附加损耗；4、本专利技术的自动化保偏光纤耦合器整体结构紧凑、使用方便、成本低，能够使保偏光纤耦合器的制作实现自动化操作，降低了人工操作带来的误差，保证了保偏耦合器的质量，且本专利技术还能够在单模耦合器拉锥平台上改装而成，简便经济的实现保偏耦合器的自动化制作。附图说明图1是保偏耦合器的结构示意图；图2是保偏耦合器A-A截面示意图；图3是保偏耦合器B-B截面示意图；图4是本专利技术自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置主视结构示意图；图5是本专利技术自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置俯视结构示意图；图6是本专利技术自动对轴机构的主视示意图；图7是本专利技术自动对轴机构的俯视示意图；图8是本专利技术自动对轴机构中光纤夹具的主视示意图；图9是本专利技术自动对轴机构中光纤夹具的俯视示意图；图10是本专利技术保偏光纤对轴原理示意图；图11是本专利技术中间靠近机构的主视示意图；图12是本专利技术中间靠近机构的侧视示意图。图例说明1、工作平台11、低平台 12、高平台21、左机械平台 22、右机械平台3、自动对轴机构31、电动旋转机构 311、步进电机312、主动齿轮313、从动齿轮3131、槽 314、光纤夹具3141、V型槽 3142、磁铁3143、夹具盖 32、光源33、显微图象系统 331、显微镜332、摄像头 333、旋转支架34、辅助定位块 4、中间靠近机构41、电动凸轮装置411、步进电机412、齿轮减速器 413、凸轮414、弹簧片5、熔融拉锥机构 51、热源511、氢气出气口 512、氧气出气口52、运动拉锥机构521、一维运动平台522、步进电机 523、支撑块6、在线封装机构 61、二维运动平台611、U型槽 62、紫外灯7、光纤 8、主控计算机9、控制面板具体实施方式以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图4和图5所示，本专利技术的自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置主要包括工作平台1以及装设于工作平台上的自动对轴机构3、中间靠近机构4、熔融拉锥机构5和在线封装机构6。该工作平台1呈台阶状分为低平台11和高平台12，在低平台11上设有呈左右对称布置的左机械平台21和右机械平台22以及控制面板9。自动对轴是实现保偏耦合器制作的关键，如图6、图7所示，本专利技术的自动对轴机构3包括四组结构完全相同的电动旋转机构31、光源32和显微图象系统33，光源31的作用是提供照向光纤侧面的平行光；显微图象系统33包括显微镜331、摄像头332和旋转支架333，显微镜331和摄像头332装设于旋转支架333上，旋转支架333则设于台阶状工作平台1的高平台12上。工作时，可通过旋转支架333将显微镜33本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置，其特征在于：它包括工作平台（１）以及装设于工作平台上的自动对轴机构（３）、中间靠近机构（４）、熔融拉锥机构（５）、在线封装机构（６）以及主控计算机（８），所述工作平台（１）上设有呈左右对称布置的左机械平台（２１）和右机械平台（２２）以及控制面板（９）；自动对轴机构（３）包括四组结构完全相同的电动旋转机构（３１）、光源（３２）和显微图象系统（３３），所述四组电动旋转机构（３１）呈对角线状设于左机械平台（２１）和右机械平台（２２）上，光源（３２）和显微图象系统（３３）设于工作平台（１）上；所述中间靠近机构（４）设于左机械平台（２１）和右机械平台（２２）上的中心线位置处，熔融拉锥机构（５）包括热源（５１）和运动拉锥机构（５２），左机械平台（２１）和右机械平台（２２）分别固定于运动拉锥机构（５２）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣怡，吴宇列，戴一帆，王金娥，郑煜，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]