[发明专利]一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨装置，属于光纤研磨技术领域，具体来说，是一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法。

背景技术

目前在高精度闭环光纤陀螺制作过程中,端面直接对接方式逐步成为Y波导与保偏光纤晶片耦合的主流方式。为便于研磨和耦合，尾纤在研磨前一般将其粘接到一片铌酸锂晶片上，尾纤与铌酸锂晶片一同研磨、抛光。尾纤研磨时如果研磨参数控制不当，光纤端面会产生大量微裂纹，造成光纤端面粗糙度较高，在光源功率较小的情况下会引起插入损耗升高，这对检测信噪比和提高陀螺精度是极为不利的。若采用两块端面质量相同的尾纤与Y波导耦合，则能提高分束比指标，减少非互异性相移，提高光纤陀螺的精度。因此，在研磨与抛光尾纤的过程中，希望保证尾纤端面的表面粗糙度较低及两尾纤材料去除量相等。根据Hertz接触理论，单颗金刚石磨粒的切削深度与研磨压力成正比，而切削深度与尾纤端面的表面粗糙度直接相关，因此，研磨压力的调整对于光纤的研磨效果具有直接影响。

现有的光纤插芯或裸光纤的加工工序是：将研磨砂纸放置在研磨盘上，将光纤插芯或裸光纤安装在研磨砂纸上，研磨机由动力装置驱动对研磨盘上的光纤插芯端面或裸光纤端面进行研磨。现有的研磨机一种是依靠人工施放相应质量的重锤来调节压力的大小，另外一种方式是通过气动装置对光纤插芯或裸光纤进行中心加压：这两种加压方式都无法精确调整压力的大小，对于研磨压力对光纤插芯或裸光纤研磨的影响研究不彻底，不当的研磨压力可能会造成光纤端面研磨不均匀，难以达到低耦合损耗的要求。且对于特殊角度要求的光纤研磨产品由于制造的插芯精度不高导致无法满足给定的指标。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法。

本发明带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置，包括三维空间定位装置、梁式力传感器与研磨夹持机构；

所述三维空间定位装置设置于研磨平台上，三维空间定位装置中z轴移动机构中的滑块上安装研磨夹持机构；研磨夹持机构；通过三维空间定位装置实现研磨夹持机构中的夹持机构在空间上内任意一点的定位，最终实现夹持机构所加持铌酸锂晶片的定位；

所述研磨夹持机构包括精密旋转台、研磨压力调整装置与夹持机构，整体通过力传感器安装在z轴移动机构上；精密旋转台的旋转端上安装研磨压力调整装置，研磨压力调整装置上安装夹持机构；

上述研磨压力调整装置，包括安装板、导轨、滑块、调节螺钉、调节弹簧与连接块；其中，安装板固定安装在精密旋转台的旋转端上，安装板上安装有导轨，导轨上安装有可沿导轨滑动的滑块；导轨下端安装有限位螺钉；滑块上安装有定位台，定位台上沿导轨轴向开有调节螺钉穿入孔；滑块下部安装有连接块，连接块上开有与调节螺钉穿入孔同轴的调节螺钉连接孔；所述调节螺钉的连接端穿过调节螺钉穿入孔后与调节螺钉连接孔螺纹配合连接；调节螺钉上套有调节弹簧，调节弹簧位于调节螺钉螺帽与滑块之间；

调节螺钉的调节端上安装有读数头，通过转动读数头可带动调节螺钉旋转，同时由读数头获取与调节螺钉转动角度相对应的数值，进而可得到测量读数头读数与研磨压力的对应关系；

针对上述带有研磨压力调整装置的光纤研磨装置的研磨方法，具体步骤如下：

步骤1：将两块铌酸锂晶片安装在夹持机构上，通过夹持机构夹紧固定；并跟据研磨要求，通过调整精密旋转台使光纤铌酸锂晶片研磨端面法向与研磨机表面法向间的角度；

步骤2：研磨压力调整装置的标定。

a、将电子秤放在两块光线晶片的下端。

b、上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置中z轴移动机构的无刷伺服电机进入低速运转状态，使夹持机构向下运动；当力传感器测量值减小时，停止z轴移动机构的无刷伺服电机运转。

c、上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置中Z轴移动机构的无刷伺服电机进入低速运转状态，控制研磨夹持机构向下运动，使研磨压力调整装置中滑块与限位螺钉分离。

d、旋转读数头至不同读数刻度，获得各读数刻度所对应的与对应的电子秤示测量值。

e、控制上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置中z轴移动机构的无刷伺服电机运转，使研磨压力调整装置抬高，使铌酸锂晶片脱离电子秤，此时，研磨压力调整装置中滑块与限位螺钉接触；随后，重复步骤b～d，获取读数头旋转至同一读数刻度下的多组电子秤测量值。

f、同一读数刻度下的多组电子秤测量值取平均，得到读数头在每一读数刻度下对应的研磨压力值，完成标定。