[发明专利]光纤耦合调节装置及其调节方法

权利要求书

1.一种光纤耦合调节装置，其特征在于，所述光纤耦合调节装置包括第一固定件、第二固定件以及多个压电陶瓷叠堆，所述多个压电陶瓷叠堆中的每一个压电陶瓷叠堆包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分、第二部分和第三部分在通电时分别沿相互垂直的三条轴线运动，所述第一固定件的中部设有安装光纤耦合器的第一安装孔，所述第二固定件的中部设有安装光纤的第二安装孔，所述多个压电陶瓷叠堆设置于所述第一固定件和所述第二固定件之间以驱动所述第一固定件并进而驱动安装于所述第一安装孔内的光纤耦合器进行六个自由度的运动。

2.根据权利要求1所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述第一部分为d33模式压电陶瓷叠堆，所述第二部分和第三部分为d15模式的压电陶瓷叠堆。

3.根据权利要求1所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述第一固定件和所述第二固定件之间设置有弹性件，所述弹性件的两端分别连接所述第一固定件和所述第二固定件的相对的表面。

4.根据权利要求1所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述多个压电陶瓷叠堆环绕所述第一安装孔均匀布置。

5.根据权利要求3所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述光纤耦合调节装置包括三个压电陶瓷叠堆，所述三个压电陶瓷叠堆环绕所述第一安装孔均匀分布，且每相邻两个压电陶瓷叠堆之间设置一个弹性件。

6.根据权利要求3所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述第一固定件为圆盘件，所述圆盘件的圆心位置设置所述第一安装孔，所述第一安装孔的内径与所述光纤耦合器的外径配合，所述光纤耦合器固定安装于所述第一安装孔内。

7.根据权利要求3所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述第二固定件为圆盘件，所述第二安装孔设置于所述圆盘件的圆心位置，且所述第二安装孔的内径大于光纤的外径。

8.根据权利要求1所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述压电陶瓷叠堆通过导线与电源连接，所述导线的一端与电源连接，所述导线的另一端穿过所述第二安装孔与所述压电陶瓷叠堆连接。

9.根据权利要求1所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述第一固定件与所述第二固定件同心布置，使得所述第一安装孔与所述第二安装孔相互对准。

10.根据权利要求1所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述光纤耦合调节装置包括四个压电陶瓷叠堆，所述四个压电陶瓷叠堆环绕所述第一安装孔均匀分布，且每相邻两个压电陶瓷叠堆之间设置至少一个弹性件。

11.根据权利要求1-2任一项所述的光纤耦合调节装置，其特征在于，所述第一部分的极化方向为Z轴方向，所述第二部分的极化方向为Y轴方向，以及所述第三部分的极化方向为X轴方向，其中，所述X轴、Y轴和Z轴相互垂直。

12.一种光纤耦合调节装置的调节方法，所述光纤耦合调节装置包括第一固定件和多个压电陶瓷叠堆，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：粗调第一固定件，使空间光照射到第一固定件的中心位置；

步骤二：分别对所述多个压电陶瓷叠堆施加一定电压，所述多个压电陶瓷叠堆在通电情况下沿着X、Y或Z方向运动，从而可实现所述第一固定件的六自由度的运动调节。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个压电陶瓷叠堆包括极化方向相互垂直的第一部分、第二部分和第三部分，所述步骤二包括以下子步骤：

给所述多个压电陶瓷叠堆的第一部分施加相同的Z向电压，实现第一固定件沿Z向的平移自由度的调节；

给所述多个压电陶瓷叠堆的第一部分施加不同的Z向电压，实现第一固定件绕X轴的旋转自由度或绕Y轴的旋转自由度的调节；或给所述多个压电陶瓷叠堆的第一部分施加相同的第一电压，第三部分施加相同的第二电压，第一电压满足U1＝kRcosθ，第二电压满足U2＝kRsinθ，使所述第一固定件沿Z向移动Rcosθ距离，沿Y向移动Rsinθ距离，从而实现所述第一固定件绕X轴的旋转自由度调节；或给所述多个压电陶瓷叠堆的第一部分施加相同的第一电压，第二部分施加相同的第二电压，第一电压满足U1＝kRcosθ，第二电压满足U2＝kRsinθ，使所述第一固定件沿Z向移动Rcosθ距离，沿X向移动Rsinθ距离，从而实现所述第一固定件绕Y轴的旋转自由度的调节；其中k为压电陶瓷施加电压与最终运动位移的比例系数，R为运动半径，θ为旋转角，θ取值为0到360；

给所述多个压电陶瓷叠堆的第二部分施加相同的Z向电压，实现第一固定件沿X向的平移自由度的调节；

给所述多个压电陶瓷叠堆的第三部分施加相同的Z向电压，实现第一固定件沿Y向的平移自由度的调节；

给所述多个压电陶瓷叠堆的其中一部分的第二部分施加Z向电压，另一部分的第三部分施加Z向电压，实现第一固定件绕Z向的旋转自由度的调节；或给所述多个压电陶瓷叠堆的第二部分施加相同的第一电压，第三部分施加相同的第二电压，第一电压满足U1＝kRcosθ，第二电压满足U2＝kRsinθ，使所述第一固定件沿X向移动Rcosθ距离，沿Y向移动Rsinθ距离，从而实现第一固定件绕Z向的旋转自由度的调节，其中k为压电陶瓷施加电压与最终运动位移的比例系数，R为运动半径，θ为旋转角，θ取值为0到360。