D形光纤磨削夹具制造技术

本发明专利技术属于特种光纤制作技术领域，是一种研磨Ｄ形光纤的夹具。用机械工艺加工制作出夹具的基底和前后压板，把夹具前后压板和基底装配后，形成固定光纤的光纤槽，后通过控制磨削前后压板的磨削余量，控制形成的光纤槽的深度。在夹具基底两侧中轴线上不同的高度处各钻一个螺丝孔，通过此孔用螺钉把夹具和磨床夹具固定起来，赋予了夹具自找平的特点。本发明专利技术用宏观的机械加工手段实现了微米级的加工技术，将光纤的研磨和封装良好的结合在一起，具有可靠的操作性能，抗冲击能力强，加工容易，成本低；组装后加工的技术降低了制造成本和难度，并提高了灵活性，方便了维护，且夹具具有自找平的特点方便了夹具的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特种光纤制作
，涉及用于医疗检测、环境监控、 生物战剂检测等领域的D形光纤传感器的核心部分一D形光纤的制作的磨削夹具。
技术介绍
光纤消逝场传感器基于衰减全内反射(ATR)原理，在光纤中传输的 能量因消逝场的存在会扩展到光纤包层中，导致光纤输出的光强相应减弱。当去掉光纤包层使被测物质直接与光纤纤芯接触，被测物质就会直接吸收 光纤消逝场能量，此时光纤中传输光强的衰减直接反应被测介质的特性，如折射率、浓度等的改变，通过测量光纤输出光强的衰减可以推知被测物 质的浓度等的大小。被测物质直接与光纤接触的光纤消逝波传感器，在实际探测中极易破 碎，无法用于现场探测，因此采用D形光纤，只裸露纤芯截面于被测物质中，其余部分嵌入固态基底中，使其具有较高的强度和刚度，不易破碎。 所谓D形光纤就是截面为半圆的光纤，如图1所示。光纤直径通常只有 100-1000微米，要制作成D形是较困难的工艺。以往制作D形光纤先用改良化学汽相淀积法(MCVD)加工出直径较大的光纤预制棒，再用低速金 刚石锯在光纤预制棒上沿径向锯掉一部分材料使其呈现D形结构，再通过光纤拉丝机把D形预制棒在摄氏2000度的高温下拉制成纤细的D形光纤。该方法制作过程复杂繁琐，条件要求高，成本高。Logitech公司提供了机械磨制D形光纤的方法，将光纤置于特制的夹 具中，使用公司特制的磨床将光纤磨削为D形光纤。此方法采用的夹具是刻有沟槽的熔石英，光纤置于熔石英基底的沟槽内，用沟槽深度控制磨削 量，所以沟槽深度小于光纤直径，用石英胶将光纤固定在沟槽中，使用磨床进行磨削。由于熔石英夹具价格昂贵，D形光纤磨成后要从夹具上取下, 使夹具可以复用。但D形光纤从夹具上取下时很容易破碎而报废。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中制作D形光纤易碎的问题，本专利技术提供了一种D 形光纤磨削夹具。本专利技术是一种廉价的金属光纤磨削夹具，使用本专利技术可 利用传统的机械方法如普通小磨床磨削高精度D形光纤，磨削之后将金属 夹具作为D形光纤的基底制成D形光纤消逝波传感器，大大提高了成品率， 降低了成本。因为光纤是石英材料，所以
技术介绍
中的D形光纤夹具采用熔石英为 基底，目的是保证光纤和夹具材料的弹性模量一致，使二者的强度和刚度 相似，磨削时光纤不会因为弹性形变产生的界面应力而发生断裂。本专利技术 通过在金属夹具中使用适量石英胶固定光纤，也可以消除弹性形变产生的 界面应力，保证磨削过程中光纤不断裂。基于此法降低加工难度，提高加 工精度。本专利技术的内容如下。金属基底5上突起一梯形台面11，上台面宽度为 l一3毫米，形成固定光纤的沟槽底，梯形台面的两侧是被螺钉固定在金属 基底上的前后压板3 ，每块压板上都探出前舌7与梯形台面形成固定光纤 的平直光纤槽9。基底5上表面两侧采用圆弧过渡区10导出尾纤，以保证 光纤不发生断裂，圆弧半径为4一50cm。光纤槽9的深度决定了光纤磨削量的大小， 一般磨削量为光纤直径的 一半，则槽深应控制在略大于或等于磨削量的尺寸，如磨削量为62.5微米 时，槽深应控制在63。+5微米，以保证有足够的空间固定光纤和填充石英胶。 光纤槽深的控制是通过把前后压板3与基底5用螺钉固定后，再磨削两压板。此法可以保证压板的精度与强度。光纤磨削量的控制是通过在被磨削光纤的一端输入一束激光，通过观 察光纤输出光强的变化进行监视，'当光强变化到设定值时，减慢磨削速度， 适时将夹具取下，连同夹具一体置于显微镜下，测量光纤的直径。确认磨削量达到后,将金属夹具作为D形光纤的基底制成D形光纤消逝波传感器。 压板3之所以采用一个斜面12与基底5相配合是为了使压板3的结 构平滑过渡，增强压板的强度。前舌7的长度决定了光纤的研磨长度，压 板3的两端没有前舌的部分组成一个较大的间隙以方便光纤的导出。夹具本身是一个组装体，通过更换不同尺寸的压板3可以组合形成不 同宽度的光纤槽9，满足不同直径大小的光纤磨削需要。再者若夹具的压 板损坏，只需要松开螺钉8，即可更换新压板。这种可装卸的特点大大提 高了夹具的灵活性，既可以满足不同要求的D形光纤的加工，也方便了夹 具的维护。在夹具的基底两侧的中轴线上各钻一个螺丝孔6，两孔距底面的高度 不同，二者相差6-20cm，这样用紧顶螺钉固定夹具时，夹具可以承受弯矩。 紧顶螺钉约束了夹具的轴向运动，对其周向运动没有限制，给夹具赋予了 自找平的特点，降低了操作要求，方便了夹具的使用。本专利技术解决了
技术介绍
中D形光纤制作过程繁琐，条件要求苛刻，成 本高的缺点。用本专利技术制作D形光纤不再需要专用的高精度磨床，降低了 操作要求，降低了成本，方便了D形光纤的制作，为光纤微生化分析技术 的发展提供了支持条件。其意义在于(1) 在传统的拉制D形光纤工艺中，由于制作过程复杂，条件要求 高， 一般的企事业单位很难实现。本专利技术使运用传统的机械加工手段制作 D形光纤成为现实，降低了制作D形光纤的操作条件。(2) 打破了国外的技术垄断。进口的D形光纤磨具价格高昂，维护维修不方便。本专利技术耐用性高，维护维修方便。(3) 价格便宜，和传统的拉制D形光纤工艺及进口的磨具比较成本低廉。(4) 灵活性高。通过选择不同规格的前后压板3可以灵活控制光纤 槽4的宽度和长度，磨削加工装配好的压板时，选择不同的加工余量可以 形成不同的光纤槽深度，进而可以磨制不同规格要求的D形光纤。附图说明图1是D形光纤示意图，图1 (a)是D形光纤的轴向剖视图，图1 (b) 是D形光纤的径向截面视图。图中，l是光纤包层，2是纤芯。图2是本专利技术的夹具结构图。图中，3是前后压板，4是光纤，5是基 底，6是螺丝孔，7是压板前舌，8是螺钉，9是光纤槽。图3是本专利技术夹具基底5的结构示意图和侧视图，图3 (a)是基底的 结构框图，图3 (b)是基底的侧视图。图中，IO是圆弧过渡区，11是基 底5上突起的梯形台面作为光纤槽底。图4是本专利技术夹具的侧视图和光纤槽放大图，图4 (a)是基底的夹具 的侧视图，图4 (b)是夹具光纤槽放大图。图中，12是压板的装配斜面。图5是与本专利技术夹具组合使用的磨床夹具的主视图和俯视图，图5(a) 是磨床夹具的主视图，图5 (b)是磨床夹具的俯视图。图中，13是带沉孔 的螺丝孔，14是磨床夹具。具体实施例方式本专利技术的具体实施步骤如下1.采用00Crl2不锈钢板，按图2加工夹具的基底5，基底长60毫米，高 30毫米，宽20毫米。梯形台面11上底1.5毫米，梯形底角60度，高2.6毫米。 基底两侧的螺丝孔6为M6-7H型，攻丝深5毫米，孔深6毫米，其中任意一个 距基底底面的距离为7毫米，另一个为18毫米。固定压板的螺丝孔规格为 M2-7H型，攻丝深5毫米，孔深6毫米。2.采用00Crl2不锈钢板，加工夹具的前后压板3，压板长54毫米，高3毫米，宽10毫米，在每块压板上各钻3个直径2.6毫米的孔，并沉孔直径3.8毫米深2毫米。前舌长30毫米，厚0.5毫米，向前突出0.5毫米，压板斜面与底面成60度角。3 .将夹具的基底5和压板3用M2的螺钉组装起来。用平面磨床磨削压板直至光纤槽深度为63^微米。4. 把直径为125微米的光纤4用石英胶固定在光纤槽9中，沿圆弧过 渡区10将光纤尾纤导出，如图2所示。5. 将夹具用紧顶螺钉通过螺丝孔6与磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｄ形光纤磨削夹具，其特征是由基底（５），前后压板（３）和螺钉（８）构成；金属基底（５）上突起一梯形台面（１１），形成固定光纤的沟槽底，梯形台面（１１）的两侧是被螺钉（８）固定在金属基底上（５）的前后压板（３），每块压板上都探出前舌（７）与梯形台面（１１）形成固定光纤的平直光纤槽（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴一辉，庄须叶，王淑荣，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]