[发明专利]一种多维光纤研磨系统

说明书

本发明属于光纤研磨领域，主要涉及一种多维光纤研磨系统，包括：电控三维位移台、电控转动机构、光纤夹持装置、冷凝装置、冷凝介质添加器、光纤研磨机、光纤端面监视装置、计算机，通过冷凝装置对光纤夹持装置内部的液体制冷凝固，使得光纤整体被液体密封能够有效的防止在研磨过程中因为夹持不牢固所导致的光纤断裂或磨损的情况，利用计算机调节电控三维位移台使得光纤能够在光纤研磨盘上实现X、Y、Z方向上的三维平动，通过计算机可调节电控转动机构使光纤端面相对光纤研磨盘面转动，并在研磨过程中通过光纤端面监视装置对研磨过程进行实时的精密监测以制备出多种端面结构的光纤耦合器，进而提高光纤耦合器的效率或用于特种光纤传感。

技术领域

本发明属于光纤研磨设备技术领域，涉及一种多维光纤研磨系统。

背景技术

随着光通讯的迅速发展，器件、工艺、技术的不断成熟，进而衍生出了光纤传感器的研究。光纤自身体积小、重量轻、价格低、灵敏度高、不易燃易爆、不受电磁干扰等优秀特点使得光纤传感器发展迅速，也逐步取代了很多传统的传感器，成为当今主流研究的传感器。美国、日本、西欧等，很多国家也都很重视光纤传感器的发展，国内也已经有上百家单位在这一领域开展工作。伴随着光纤通讯的发展，光纤传感器的发展也已经拓展到了全球化。

无论是光纤通讯技术还是光纤传感技术领域，光纤耦合技术是影响光纤系统的关键技术，光纤透镜是光纤耦合的关键部件，发光芯片与光纤的耦合实质上是模场的匹配问题，发光芯片发出的光耦合进入光纤的越多，光纤通信距离就越远，中继距离也就越远；而提高模场匹配的基本途径是在耦合系统中加入光学透镜以提高光耦合的效率，目前解决的方法是利用熔融原理直接对光纤端面进行局部加热使之形成锥形透镜光纤，但这种方法弊端较多例如无法准确控制研磨端面的曲率半径导致耦合效率较低难，现有技术中公开了一种光纤耦合器，装置为直接利用光纤夹具固定光纤，利用电机带动抛磨盘对光纤进行研磨，虽然可以解决熔融法制备光纤端面可控性不高的问题，但该装置只能制备单一结构球状透镜和柱状透镜光纤端面，不能得到圆锥形、楔形、多角锥形结构的光纤端面，另外在光纤夹持的方式上存在明显的弊端，在实际操作中通常采用传统加压式的夹持方式，这使得光纤在研磨过程中常常因为夹持过度或不足导致光纤相对夹持装置滑动，进而引起侧端严重磨损变形或是断裂的现象，因此，随着光纤技术的发展，现有的光纤研磨技术已经难以满足现代的技术发展，需要一种新的光纤研磨技术满足技术发展的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多维光纤研磨系统，提供一种利用凝华或凝固机理对光纤进行夹持的技术方案，用于实现制作圆锥形、楔形、多角锥形状结构的光纤端面，用于解决光纤研磨夹持时存在的磨损问题和提高光纤研磨端面精度的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多维光纤研磨系统，用于研磨光纤，包括：电控三维位移台，用于带动光纤在在空间中上完成X、Y、Z方向上的三维平动，以调整光纤在空间中的位置，包括相互交错设置的Z向电控位移台、Y向电控位移台、X向电控位移台；电控转动机构，设置在电控三维位移台上，用于带动光纤在空间中完成轴向转动和调节光纤端面倾斜角度，通过转动和平动的矢量叠加在研磨过程中得到锥形结构不同的光纤耦合端面；光纤夹持装置，通过凝华或凝固机理用于夹持光纤进而避免光纤研磨过程中的松动磨损光纤的现象，设置在电控转动机构的端部，包括用于穿过光纤的光纤夹持槽、设置在光纤夹持槽两端的孔套、以及设置在光纤夹持槽上的进液孔及出液孔；冷凝装置，用于降低光纤夹持装置内温度对光纤进行固定，包括冷凝箱、设置在光纤夹持装置内的散热片以及设置在冷凝箱内的制冷片；冷凝介质添加器，用于向光纤夹持槽内添加冷凝介质，与光纤夹持装置的进液孔及出液孔相连；光纤研磨机，用于对光纤端面进行研磨以制备结构不同的光纤研磨端面，设置在光纤夹持槽的一端；光纤端面监视装置，用于在研磨过程中对光纤端面进行实时监测，设置在光纤夹持槽靠近光纤研磨机的一端；以及计算机，用于显示光纤端面研磨情况和控制光纤研磨机、电控三维位移台、电控转动机构、冷凝装置的工作参数和电流。