[发明专利]基于自组装原理的三芯光纤光栅微尺度测量探针制作方法

摘要

基于自组装原理的三芯光纤光栅微尺度测量探针制作方法属于精密仪器制造技术领域；本方法采用机械加工或氢氟酸光纤腐蚀处理的方式减小刻写光纤光栅后的单模光纤的直径，再将三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤穿过带有内锥角的细管中，并将下端浸没在低粘度紫外胶中，利用毛细力对其进行自组装，从而形成最紧凑的正三角形结构，对自组装后的三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤进行紫外胶固化，制成三芯光纤光栅，在光纤研磨机上对三芯光纤光栅的端面进行研磨，采用熔融光纤法或微球安装法在三芯光纤光栅研磨端加工出一个球形针尖，完成三芯光纤光栅探针的加工；本发明光纤光栅信号无串扰，低成本，低损耗。

主权项

一种基于自组装原理的三芯光纤光栅微尺度测量探针制作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1).减小刻写光纤光栅后的单模光纤直径取三根长度为100～1000mm刻写光纤光栅后的单模光纤，光纤光栅栅区处于刻写光纤光栅后的单模光纤的一端30～50mm的位置，光纤光栅栅区长度为10～20mm，将刻写光纤光栅后的单模光纤靠近光纤光栅栅区的末端长度为50～80mm部分的涂覆层剥除，之后采用机械处理的方法减小刻写光纤光栅后的单模光纤剥除涂覆层部分的直径：将刻写光纤光栅后的单模光纤拉直，两端固定在同步旋转电机的固定装置上并且使将刻写光纤光栅后的单模光纤的转动轴线与同步旋转电机的转动轴线重合，在刻写光纤光栅后的单模光纤转动轴上方装有一个包裹研磨片的转轮，包裹研磨片的转轮靠近并接触刻写光纤光栅后的单模光纤并沿刻写光纤光栅后的单模光纤在剥除涂覆层部分反复匀速运动，进行磨削，同时采用显微观察系统检测刻写光纤光栅后的单模光纤剥除涂覆层部分的直径，当刻写光纤光栅后的单模光纤剥除涂覆层部分的直径减小至50～100μm时，停止磨削；用光纤切割刀将直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤上的光纤光栅栅区之后30～50mm的单模光纤切去，使光纤光栅栅区处于直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤的末端，并保证 光纤光栅栅区长度为5～10mm，之后放置于装有无水乙醇的超声清洗机中洗涤5～20分钟；(2).三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤的自组装准备长度10～30mm、一端有内锥角、内径为(50～100μm)×3+(1～5)μm的细管，将第(1)步处理后三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤从细管一端的内锥角插入，保证三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤端部平齐且超出细管一端5～10mm；竖直固定细管并将超出细管一端的三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤浸没在装有粘度小于100cp的紫外胶的玻璃杯中3～6mm，在毛细作用力下低粘度紫外胶沿着三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤向上运动，并使三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤紧紧靠近形成最紧凑的正三角形结构，对三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤进行自组装；5～15分钟后，将细管和其中自组装后的三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤从紫外胶中取出，保证自组装后的三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤不发生错位，并用紫外胶固化光源对超出细管一端自组装后的三根直径减小后的刻写光纤光栅后的单模光纤照射1～10分钟完成紫外胶固化，形成三芯光纤光栅；尔后，在细管一端的内锥角处滴入热固化胶并填满内锥角，将插有三芯光纤光栅的细管放在50～180℃恒温电加热器上加热10～60分钟，使细管一端的内锥角中的热固化胶固化；(3).三芯光纤光栅的端面研磨将第(2)步中插有三芯光纤光栅的细管固定在光纤研磨机上，调整细管高度，使三芯光纤光栅与光纤研磨机上的研磨片接触，之后按照FC/PC光纤接头的研磨方式对其端面进行研磨，并用端面观察装置确认平整、无裂痕和残缺，停止三芯光纤光栅的端面研磨并用蘸有酒精的无尘纸将端面擦拭干净；(4).端面研磨后的三芯光纤光栅端部球形针尖制作熔融光纤法：将第(3)步中端面研磨后的三芯光纤光栅上端的细管竖直固定，调节细管高度使端面研磨后的三芯光纤光栅下端处于电火花加工机两根放电电极针尖中心下方0.5～3mm位置，调节电火花加工机的放电时间和放电电流，利用电火花放电产生的热量将端面研磨后的三芯光纤光栅下端0.5～3mm的光纤熔化，利用重力和熔融光纤的表面张力形成一个良好的光纤球，待其冷却后在端面研磨后的三芯光纤光栅下端形成一个光纤球形针尖，完成端面研磨后的三芯光纤光栅端部球形针尖的加工；在电子显微镜下对光纤球形针尖加工质量进行检定，要求光纤球针尖与端面研磨后的三芯光纤光栅的同轴度小于5μm、光纤球无气泡和破损、光纤球直径和端面研磨后的三芯光纤光栅直径之比大于或等于1.2，挑选合格的三芯光纤光栅探针，完成三芯光纤光栅探针的制作。