專利名稱：一種光纖準(zhǔn)直器的自動化調(diào)試裝配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光光纖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光纖準(zhǔn)直器的制備。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)的光纖準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)為兩件套式，由光纖頭和起準(zhǔn)直作用的透鏡或透鏡組所構(gòu)成。傳統(tǒng)的光纖準(zhǔn)直器的生產(chǎn)制備過程都必須通過手動調(diào)試光纖頭與準(zhǔn)直透鏡的相對位置來完成的，即全手動制備光纖準(zhǔn)直器。傳統(tǒng)制備光纖準(zhǔn)直器的方法主要有兩種。如圖1所示，一種是通過微調(diào)架將待制備準(zhǔn)直器102的光纖插針和準(zhǔn)直透鏡與制備好的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直器103進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用光功率計104監(jiān)測光源101經(jīng)過準(zhǔn)直器插入損耗的變化，插入損耗最小時，調(diào)試完成。顯然，這種制備方法的前提是有一個標(biāo)準(zhǔn)樣，必須有一個制作和挑選標(biāo)準(zhǔn)樣的過程。如圖2所示，另外一種是通過微調(diào)架將待制備準(zhǔn)直器102與反射鏡106對調(diào)，光源101經(jīng)準(zhǔn)直透鏡出射，出射光束經(jīng)反射鏡106反射回準(zhǔn)直器，使用一分二的光分路器105，光功率計104監(jiān)控接收光功率的光強，當(dāng)光功率值最大時，調(diào)試完成。使用手動調(diào)節(jié)裝置制備準(zhǔn)直器，需要人為操作微調(diào)架，反復(fù)調(diào)試，工作人員容易疲勞，不可避免地會有偶然誤差，當(dāng)工作人員沒有把握好光纖頭與準(zhǔn)直透鏡的距離時，還很可能會造成光纖頭或者準(zhǔn)直透鏡的損壞。而且僅僅用光功率計監(jiān)測光纖準(zhǔn)直器出射光束的光功率，無法精確掌握從準(zhǔn)直器出射光束的質(zhì)量，當(dāng)光功率計接收到的光功率最大所制備出來的光纖準(zhǔn)直器并不一定符合要求，如圖3所示。顯然這種會聚光束107下制備的光纖準(zhǔn)直器用以上兩種方法直接測得光功率值可能達(dá)到最大，但其逆向光路效果不理想，必須進(jìn)一步調(diào)整，縮短光纖插針與準(zhǔn)直透鏡的距離，該制備過程較為繁瑣。隨著光器件批量生產(chǎn)需求的不斷提高，使用手動調(diào)試裝置制備光纖準(zhǔn)直器由于制備時間過長，難以滿足高生產(chǎn)效率的要求；同時，隨著光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光纖準(zhǔn)直器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對光纖準(zhǔn)直器的精度要求不斷提高，采用手動調(diào)節(jié)微調(diào)架調(diào)試并觀察光功率計的方法所制備的準(zhǔn)直器，其性能難以滿足要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖準(zhǔn)直器的自動化調(diào)試裝配系統(tǒng)，可用于快速制作高精度準(zhǔn)直器。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種光纖準(zhǔn)直器的自動化調(diào)試裝配系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括一套自動微調(diào)架，一套CXD成像處理系統(tǒng)，一個激光光源，一套光束質(zhì)量分析儀和一臺電腦。所述自動微調(diào)架由帶有電機(jī)的微調(diào)架組成；微調(diào)架上安裝用于制備光纖準(zhǔn)直器的一個光纖插針和一個帶準(zhǔn)直透鏡的玻璃套管；通過電腦控制電機(jī)，電機(jī)可以驅(qū)動微調(diào)架調(diào)節(jié)光纖插針和準(zhǔn)直透鏡的相對位置；使光纖插針的端面與準(zhǔn)直透鏡的端面平行并使光纖插針沿玻璃套管的中軸線平移進(jìn)入玻璃套管。[0010]所述的CXD成像處理系統(tǒng)，包括兩個CXD鏡頭和一個圖像采集卡；一個CXD鏡頭實時監(jiān)控水平方向上光纖插針和玻璃套管的圖像，同時另外一個CCD鏡頭實時監(jiān)控豎直方向上光纖插針和玻璃套管的圖像；圖像采集卡將采集到的兩個面上的CCD的圖像傳給電腦后，電腦對圖像信息進(jìn)行實時處理，玻璃套管與光纖插針的中軸線可以得到確定并對準(zhǔn)。所述光束質(zhì)量分析儀包括光束接收器件和光束成像分析單元；所述光束接收器件用于放置在準(zhǔn)直透鏡的出射光前端接收激光光源通過光纖插針透過準(zhǔn)直透鏡發(fā)射出來的光束；所述光束成像分析單元用于接收光束接收器件傳輸?shù)男盘柌⑦M(jìn)行處理和分析，得到接收光束的發(fā)射角和直徑；光束成像分析單元監(jiān)測到光束達(dá)到預(yù)先要求時，發(fā)送反饋信號給電腦，電腦發(fā)出控制信號使自動微調(diào)架停止。本實用新型可帶來以下有益效果:本實用新型避免了手動制備光纖準(zhǔn)直器中繁瑣的對光程序，縮短了制備準(zhǔn)直器的時間，提高了生產(chǎn)效率。使用自動微調(diào)架和光束質(zhì)量分析儀，光纖準(zhǔn)直器的性能參數(shù)的一致性可以得到保證，同時也可以通過電腦預(yù)先設(shè)置參數(shù)，精確控制光纖準(zhǔn)直器的發(fā)散角、出射光斑大小。

圖1:現(xiàn)有技術(shù)中使用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直器的調(diào)節(jié)裝置圖圖2:現(xiàn)有技術(shù)中使用反射鏡調(diào)節(jié)的裝置圖圖3:現(xiàn)有技術(shù)中光束會聚情況下制備準(zhǔn)直器示意圖圖4:本實用新型的系統(tǒng)原理框圖圖5 (a):光纖插針的剖面圖圖5 (b):光纖插針的俯視圖圖6 (a):帶準(zhǔn)直透鏡的玻璃套管的剖面圖圖6 (b):帶準(zhǔn)直透鏡的玻璃套管的俯視圖圖7:光纖準(zhǔn)直器的自動化調(diào)試過程的流程圖圖8 (a):調(diào)節(jié)光纖插針與準(zhǔn)直透鏡相對位置的第一步示意圖圖8 (b):調(diào)節(jié)光纖插針與準(zhǔn)直透鏡相對位置的第二步示意圖圖8 (c):調(diào)節(jié)光纖插針與準(zhǔn)直透鏡相對位置的第三步示意圖圖8 Cd):調(diào)節(jié)光纖插針與準(zhǔn)直透鏡相對位置的第四步示意圖圖8 Ce):調(diào)節(jié)光纖插針與準(zhǔn)直透鏡相對位置的第五步示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。為了使本發(fā)明的目的技術(shù)方案以及優(yōu)點更清楚地被理解，現(xiàn)結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖4，圖4中207為自動微調(diào)架，自動微調(diào)架207由微調(diào)架205和配套的電機(jī)206組成；微調(diào)架205上安裝光纖插針302和帶有準(zhǔn)直透鏡307的玻璃套管305 ；電機(jī)206可以在電腦215的控制下驅(qū)動微調(diào)架205調(diào)整安裝其上的光纖插針302和玻璃套管305的相對位置。自動微調(diào)架207、(XD成像處理系統(tǒng)214、光束質(zhì)量分析儀210為同一臺電腦215所控制。CXD成像處理系統(tǒng)214包括兩個CXD鏡頭211，一個圖像采集卡212 ;—個CXD鏡頭實時監(jiān)控水平方向上光纖插針302和玻璃套管305的圖像，同時另外一個CCD鏡頭實時監(jiān)控豎直方向上光纖插針302和玻璃套管305的圖像；圖像采集卡212將采集到兩個面上CXD的圖像傳給電腦215后，電腦215使用圖像處理軟件213對圖像信息進(jìn)行實時處理，玻璃套管305與光纖插針302的中軸線可以得到確定并對準(zhǔn)。光束質(zhì)量分析儀210包括光束接收器件208和光束成像分析單元209 ;光束接收器件208接收激光光源201通過光纖插針302透過準(zhǔn)直透鏡307發(fā)射出來的光束，光束成像分析單元209可以記錄顯示接收光束的光功率和直徑，通過在光束傳播方向平移光束接收器件208，可以計算光束的發(fā)散角。參見圖5 (a)，光纖插針302為采用單模光纖301穿過陶瓷插針制成，插針端面303做成8度角傾斜端面；結(jié)合參見圖5 (b)，在光纖插針302表面上端有5毫米X 0.005毫米的黑色細(xì)長記號線304，它與插針中軸線平行，便于CCD成像處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)它與玻璃套管305的相對位置。參見圖6 (a)，玻璃套管305內(nèi)部已經(jīng)安裝準(zhǔn)直透鏡307，該準(zhǔn)直透鏡307可以是自聚焦透鏡Grin-lens，也可以是球透鏡C-1ens等起準(zhǔn)直作用的透鏡。透鏡307在玻璃套管305內(nèi)一端面306做成斜八度角平面。結(jié)合參見圖6 (b)，玻璃套管305外側(cè)面有5毫米X0.005毫米黑色細(xì)長記號線308 ;便于CXD成像處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)光纖插針302與玻璃套管305的相對位置。采用本實施例自動化調(diào)試裝配光纖準(zhǔn)直器的過程的流程圖如圖7所示，對流程圖所用到的符號做如下說明:光纖插針中軸線與玻璃套管中軸線在水平面的投影夾角為A1,距離為4，在通過玻璃套管所在豎直面的投影夾角為疋，距離為久，光纖插針記號線與中軸線在水平面的投影距離為4，玻璃套管記號線與中軸線在水平面的投影距離為4，A =QXcsinDjQ.9 — arcsin/^/0.9。本實施例的調(diào)試裝配步驟具體描述如下:首先，把玻璃套管305固定于水平面，然后將光纖插針302安放 于微調(diào)架205上,通過電腦215控制電機(jī)206,電機(jī)206驅(qū)動微調(diào)架205使安裝其上的光纖插針302在水平面上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，電腦215采用圖像處理軟件213對CXD鏡頭211監(jiān)控圖像信息進(jìn)行實時分析，圖像處理軟件213只需要簡單地處理光纖插針302和玻璃套管305的中軸線信息。如圖8 (a)所示，當(dāng)CXD鏡頭211監(jiān)控到在該平面上光纖插針302與玻璃套管305中軸線平行時，通過電腦215發(fā)送信號停止該平面上的轉(zhuǎn)動；同樣，電機(jī)206驅(qū)動微調(diào)架205使光纖插針302在過玻璃套管305中軸線的豎直面上轉(zhuǎn)動，當(dāng)CXD鏡頭211監(jiān)控到在該平面上光纖插針302與玻璃套管305中軸線平行時，通過電腦215發(fā)送信號停止該平面上的轉(zhuǎn)動。接下來，如圖8 (b)所示，在C⑶鏡頭211所監(jiān)控的兩個平面上，由電腦215控制電機(jī)206驅(qū)動微調(diào)架205使安裝其上的光纖插針302和玻璃套管305中軸線在同一條直線上，如圖8 (c)所示，在垂直于玻璃套管305中軸線的平面上轉(zhuǎn)動光纖插針302，使光纖插針302上的細(xì)長記號線304與玻璃套管305上的細(xì)長記號線308在同一直線上，此時光纖插針302的端面303與透鏡307的斜端面306平行，如圖8 (d)所示，光纖插針302便可以開始在玻璃套管305內(nèi)平移。將激光光源201輸出1550nm波長激光，在透鏡307的出射光前端，放置光束接收器件208，調(diào)節(jié)光束接收器件208的接收面與光束傳播方向互相垂直。光束接收器件208可以在光束傳播方向平移。如圖8 (e)所示，通過光束成像分析單元210監(jiān)測光束接收器件208接收的信號，當(dāng)光束發(fā)散角401和直徑402達(dá)到預(yù)先要求時，發(fā)送反饋信號給電腦215，電腦215發(fā)出控制信號使微調(diào)架205停止移動。此時制備過程完成，可以對光纖插針302和玻璃套管305上膠、固定。
權(quán)利要求1.一種光纖準(zhǔn)直器的自動化調(diào)試裝配系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括一套自動微調(diào)架，一套CCD成像處理系統(tǒng)，一個激光光源，一套光束質(zhì)量分析儀和一臺電腦； 所述自動微調(diào)架由帶有電機(jī)的微調(diào)架組成；微調(diào)架上安裝用于制備光纖準(zhǔn)直器的一個光纖插針和一個帶準(zhǔn)直透鏡的玻璃套管；通過電腦控制電機(jī)，電機(jī)可以驅(qū)動微調(diào)架調(diào)節(jié)光纖插針和準(zhǔn)直透鏡的相對位置；使光纖插針的端面與準(zhǔn)直透鏡的端面平行并使光纖插針沿玻璃套管的中軸線平移進(jìn)入玻璃套管； 所述的CXD成像處理系統(tǒng)，包括兩個CXD鏡頭和一個圖像采集卡；一個CXD鏡頭實時監(jiān)控水平方向上光纖插針和玻璃套管的圖像，同時另外一個CCD鏡頭實時監(jiān)控豎直方向上光纖插針和玻璃套管的圖像；圖像采集卡將采集到的兩個面上的CCD的圖像傳給電腦后，電腦對圖像信息進(jìn)行實時處理，玻璃套管與光纖插針的中軸線可以得到確定并對準(zhǔn)； 所述光束質(zhì)量分析儀包括光束接收器件和光束成像分析單元；所述光束接收器件用于放置在準(zhǔn)直透鏡的出射光前端接收激光光源通過光纖插針透過準(zhǔn)直透鏡發(fā)射出來的光束；所述光束成像分析單元用于接收光束接收器件傳輸?shù)男盘柌⑦M(jìn)行處理和分析，得到接收光束的發(fā)射角和直徑；光束成像分析單元監(jiān)測到光束達(dá)到預(yù)先要求時，發(fā)送反饋信號給電腦，電腦發(fā)出控制信號使自動微調(diào)架停止。
專利摘要本實用新型涉及光纖準(zhǔn)直器的制備。所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖準(zhǔn)直器的自動化調(diào)試裝配系統(tǒng)，可用于快速制作高精度準(zhǔn)直器。其特征在于所述系統(tǒng)包括一套自動微調(diào)架，一套CCD成像處理系統(tǒng)，一個激光光源，一套光束質(zhì)量分析儀和一臺電腦。本實用新型避免了手動制備光纖準(zhǔn)直器中繁瑣的對光程序，縮短了制備準(zhǔn)直器的時間，提高了生產(chǎn)效率。使用自動微調(diào)架和光束質(zhì)量分析儀，光纖準(zhǔn)直器的性能參數(shù)的一致性可以得到保證，同時也可以通過電腦預(yù)先設(shè)置參數(shù)，精確控制光纖準(zhǔn)直器的發(fā)散角、出射光斑大小。
文檔編號G02B27/62GK202948214SQ20122063332
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者鄭秋心, 吳小鋼, 李曉黎 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所