[发明专利]光子晶体光纤熔接三维对准装置及其方法

权利要求书

1.一种光子晶体光纤熔接三维对准装置，其特征是：所述装置的处理控制单元(9)和耦合式光强测定单元(1，7，8，15)的光电接收电路(8)及光源驱动电路(15)、应力传感器解调单元(13)、三维对准控制器及夹具控制单元(10)相连接；上、下三维运动V型槽装置(5，14)的机械传动机构和三维对准控制器及夹具控制单元(10)的对准控制器相连接，下、上应力传感器(3，11)和应力传感器解调单元(13)相连，将力的大小反馈给处理控制单元(9)进行进一步夹持力的调整，通过三维对准控制器及夹具控制单元10的夹具控制单元自动调整光纤夹具(22)对上、下光子晶体光纤(6，2)的夹持力；显微成像单元(4)通过双面全反射镜(12)对光子晶体光纤端面成像并获取光子晶体光纤端面几何结构，利用Hough变换对光子晶体光纤端面上的纤芯的中心和芯径及包层各空气孔进行定位和识别；耦合式光强测定单元(1，7，8，15)的光注入单元(1)、光电探测单元(7)分别和光源驱动电路(15)、光电接收电路(8)相连接，实现发光和光接收。

2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤熔接三维对准装置，其特征是：上、下V型槽装置(5，14)机械传动机构引出的信号线连接三维对准控制器及夹具控制单元(10)，上、下应力传感器(11，3)通过应力传感器解调单元(13)连接处理控制单元(9)。

3.根据权利要求1所述的光子晶体光纤熔接三维对准装置，其特征是：耦合式光强测定单元的光注入单元(1)、光电探测单元(7)分别和光源驱动电路(15)、光电接收电路(8)相连接，光注入单元(1)由光源(23)和注入光路及光纤标准插件(24)组成，光电探测单元(7)由光纤标准插件及接收光路(26)和光电探测器(27)组成。

4.根据权利要求1所述的光子晶体光纤熔接三维对准装置，其特征是：显微成像单元(4)通过双面全反射镜(12)对光子晶体光纤端面成像并获取光子晶体光纤端面几何结构。

5.一种权利要求1所述的光子晶体光纤熔接三维对准装置的对准方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

1)将对准的上、下光子晶体光纤(6，2)夹持在前述对准装置的上、下三维运动V型槽装置(5，14)的V型槽光纤夹具(22)内；

2)显微成像单元(4)获取被熔光子晶体光纤端面的结构信息，然后利用Hough变换对光子晶体光纤端面的几何结构进行识别定位，确定纤芯圆心、包层各空气孔的圆心和外径，进而确定包层空气孔排列情况。

3)上、下三维运动V型槽装置(5，14)根据上、下光子晶体光纤(6，2)具体结构参数通过上、下应力传感器(11，3)、应力传感器解调单元(13)、三维对准控制器及夹具控制单元(10)的夹具控制单元的反馈控制自动调整光纤夹具(22)对上、下光子晶体光纤(6，2)的夹持力，即可避免上、下光子晶体光纤(6，2)在夹持过程中被破坏，同时又可保证上、下光子晶体光纤(6，2)能够在三维空间内相对运动。

4)对于光子晶体光纤与普通光纤的对准，假定(6)为光子晶体光纤，(2)为普通光纤。通过观测获取的光子晶体光纤(6)的截面图形确定纤芯中心轴坐标，计算出两个被熔光纤的相对位移，在保证一个被熔光纤固定不动的前提下，使另一个被熔光纤在X、Y方向上按相对位移量进行相对移动实现中心完全对准。

5)对于光子晶体光纤与光子晶体光纤的对准，上、下三维运动V型槽装置(5、14)的机械传动装置首先实现上、下光子晶体光纤(6，2)纤芯中心轴的完全对准，在此为对准基准，观测获得的光纤端面图像，以上光子晶体光纤(6)为目标，使下光子晶体光纤(2)绕Z轴进行旋转，通过寻找包层空气孔最大重合度的方式完成被熔光子晶体光纤包层空气孔的初步对准；然后使两个对准的光子晶体光纤在Z方向上相对移动，移动至可以熔接的位置。

6)在移动过程中可能会出现微小的位置改变，需要对其进行精密对准，这里使用测定光强的方法实现，在两个被熔光子晶体光纤的两端通过光学器件实现光与光子晶体光纤的耦合，由设置在下光子晶体光纤(2)处的光注入单元(1)注入光，设置在上光子晶体光纤(6)的光电探测单元(7)接收，通过软件算法寻找到接收光强最大处，最大接收光强对应的光子晶体光纤所处的空间位置即为光子晶体光纤空气孔完全对准处。