專利名稱：基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器及其機械軸和光軸同軸調(diào)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及光纖準(zhǔn)直器的機械軸和光軸同軸調(diào)試方法。
背景技術(shù)：
光纖準(zhǔn)直器是近年來發(fā)展起來的光纖器件，其作用是對光纖出射的光進(jìn)行準(zhǔn)直，減小光束的發(fā)散角，由光纖準(zhǔn)直器發(fā)射的光束約為0.25度。當(dāng)光纖傳感技術(shù)應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上時，由于測試設(shè)備不能跟隨旋轉(zhuǎn)設(shè)備一起旋轉(zhuǎn)，因此需要實現(xiàn)光纖與光纖間的非接觸光傳輸。為了減小非接觸光傳輸損耗，需要使用光纖準(zhǔn)直器對光纖出射的光進(jìn)行準(zhǔn)直。將一個光纖準(zhǔn)直器固定在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，組成光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器。光纖準(zhǔn)直器到光纖準(zhǔn)直器間的非接觸光傳輸損耗依賴于光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器光軸和機械軸夾角的大小，夾角越大，損耗越大，因此需要將光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的光軸與機械軸調(diào)為同軸。調(diào)試光軸與機械軸同軸的方法通?？梢允褂米詼?zhǔn)直的方法，此方法需要將可調(diào)節(jié)平面反射鏡固定在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，并且需要借助外部光源將平面反射鏡與旋轉(zhuǎn)機械軸調(diào)垂直，因此增加了調(diào)試難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有光纖準(zhǔn)直器進(jìn)行光軸與機械軸同軸調(diào)試時需要將平面反射鏡固定在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上同時借助外部光源，導(dǎo)致了光軸與機械軸同軸自準(zhǔn)直的方法調(diào)試難度大的問題，提出了基于光纖I禹合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器及其機械軸和光軸的同軸調(diào)試方法。基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器，所述基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器包括光功率計、激光器、一號光纖、二號光纖、光稱合器、三號光纖、機械旋轉(zhuǎn)裝置、兩組調(diào)節(jié)螺栓和光纖準(zhǔn)直器；所述激光器的激光信號輸出端連接一號光纖的一端，一號光纖的另一端連接光耦合器的激光信號輸入端，所述光功率計的激光信號輸入端連接二號光纖的一端，二號光纖的另一端連接光耦合器的一個激光信號輸出端，所述光耦合器的激光信號輸入輸出端連接三號光纖的一端，機械旋轉(zhuǎn)裝置包括軸承和旋轉(zhuǎn)頭，所述軸承包括固定部和活動部，所述旋轉(zhuǎn)頭為圓筒形，該旋轉(zhuǎn)頭位于軸承沿軸向的一側(cè)，且該旋轉(zhuǎn)頭與軸承同軸設(shè)置，該旋轉(zhuǎn)頭的一端與軸承的活動部固定連接，所述旋轉(zhuǎn)頭上的筒壁上設(shè)置兩組調(diào)節(jié)螺栓，每組調(diào)節(jié)螺栓包含四根調(diào)節(jié)螺栓，該四根調(diào)節(jié)螺栓的軸線位于同一平面且相交于軸承的軸線，任意兩個相鄰的調(diào)節(jié)螺栓的軸線夾角為90度，每根調(diào)節(jié)螺栓的螺桿長度均等于旋轉(zhuǎn)頭的半徑，所述光纖準(zhǔn)直器嵌入在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)，且通過兩組調(diào)節(jié)螺栓固定，光纖準(zhǔn)直器與旋轉(zhuǎn)頭同軸，三號光纖的另一端穿過軸承和旋轉(zhuǎn)頭與光纖準(zhǔn)直器的一端連接。根據(jù)上述基于光纖稱合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的機械軸和光軸同軸調(diào)試方法,該方法的具體步驟為:步驟一、在光纖準(zhǔn)直器的激光出射方向 ，距離光纖準(zhǔn)直器L處設(shè)置一個平面反射鏡，其中，Imm < L < 5mm，開啟激光器，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭，在旋轉(zhuǎn)過程中，檢測光功率計是否接收到光信號，當(dāng)檢測到光信號時，停止旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭；步驟二、調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角和俯仰角直到光功率計接收到的激光信號的功率最大，停止調(diào)節(jié)平面反射鏡，此時光纖準(zhǔn)直器的光軸與平面反射鏡垂直，記錄此時光功率計接收到的光功率Pmax，并記錄此時平面反射鏡的方位角α I和俯仰角β I ;步驟三、旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭180度，調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角和俯仰角直到光功率計接收到的激光信號的功率最大，停止調(diào)節(jié)平面反射鏡，此時光纖準(zhǔn)直器的光軸與平面反射鏡再次垂直；記錄此時平面反射鏡的方位角α 2與俯仰角β 2 ；步驟四、相對步驟三調(diào)節(jié)平面鏡方位角方向的反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角(α2-α 1)/2，相對步驟三調(diào)節(jié)平面鏡俯仰角方向的反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的俯仰角(β 2-β I)/2，此時光纖準(zhǔn)直器的機械軸和平面反射鏡垂直；步驟五、調(diào)節(jié)任意一組調(diào)節(jié)螺栓8直到光功率計I接收到的激光信號的功率值為Pmax,停止調(diào)節(jié)，完成機械軸和光軸同軸的調(diào)試。本發(fā)明所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器在進(jìn)行機械軸和光軸同軸的調(diào)試時無需外加光源，應(yīng)用平面反射鏡與光功率計配合及能夠?qū)崿F(xiàn)機械軸和光軸同軸的調(diào)試。本發(fā)明所述基于光纖稱合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的機械軸和光軸同軸調(diào)試方法與現(xiàn)有自準(zhǔn)直的方法相比，降低了光纖準(zhǔn)直器的機械軸和光軸同軸的調(diào)試難度。


圖1是具體實施方式
二步驟二所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的光軸與平面反射鏡垂直時，基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線表示光纖準(zhǔn)直器的機械軸，實線表不光纖準(zhǔn)直器的光軸；圖2是具體實施方式
二步驟三所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的光軸與平面反射鏡次垂直時，基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線表示光纖準(zhǔn)直器的機械軸，實線表不光纖準(zhǔn)直器的光軸；圖3是具體實施方式
二步驟四所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的機械軸垂直于平面反射鏡，基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線表示光纖準(zhǔn)直器的機械軸，實線表不光纖準(zhǔn)直器的光軸。
具體實施例方式具體實施方式
一:本實施方式所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器，所述基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器包括光功率計1、激光器2、一號光纖3、二號光纖4、光耦合器5、三號光纖6、機械旋轉(zhuǎn)裝置7、兩組調(diào)節(jié)螺栓8和光纖準(zhǔn)直器9 ；所述激光器2的激光信號輸出端連接一號光纖3的一端，一號光纖3的另一端連接光耦合器5的激光信號輸入端，所述光功率計I的激光信號輸入端連接二號光纖4的一端，二號光纖4的另一端連接光耦合器5的一個激光信號輸出端，所述光耦合器5的激光信號輸入輸出端連接三號光纖6的一端，所述機械旋轉(zhuǎn)裝置7包括軸承和旋轉(zhuǎn)頭7-3，所述軸承包括固定部7-1和 活動部7-2，所述旋轉(zhuǎn)頭7-3為圓筒形，該旋轉(zhuǎn)頭7-3位于軸承沿軸向的一側(cè)，且該旋轉(zhuǎn)頭7-3與軸承同軸設(shè)置，該旋轉(zhuǎn)頭7-3的一端與軸承的活動部7-2固定連接，所述旋轉(zhuǎn)頭上7-3的筒壁上設(shè)置兩組調(diào)節(jié)螺栓，每組調(diào)節(jié)螺栓8包含四根調(diào)節(jié)螺栓，該四根調(diào)節(jié)螺栓的軸線位于同一平面且相交于軸承的軸線，任意兩個相鄰的調(diào)節(jié)螺栓的軸線夾角為90度，每根調(diào)節(jié)螺栓的螺桿長度均等于旋轉(zhuǎn)頭的半徑，所述光纖準(zhǔn)直器9嵌入在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)，且通過兩組調(diào)節(jié)螺栓8固定，光纖準(zhǔn)直器9與旋轉(zhuǎn)頭同軸，三號光纖6的另一端穿過軸承和旋轉(zhuǎn)頭7-3與光纖準(zhǔn)直器9的一端連接。具體實施實施方式二:本實施方式是對具體實施方式
一所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的進(jìn)一步說明，激光器2采用型號為DFB-1550的激光器。具體實施實施方式三:本實施方式是對具體實施方式
一所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的進(jìn)一步說明，光功率計I采用型號為AQ2211的光功率計。
具體實施方式
四:下面結(jié)合圖1、圖2、圖3說明本實施方式，本實施方式是具體實施方式
一所述的基于光纖稱合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的機械軸和光軸同軸調(diào)試方法，該方法的具體步驟為:步驟一、在光纖準(zhǔn)直器的激光出射方向，距離光纖準(zhǔn)直器L處設(shè)置一個平面反射鏡，其中，L < 5mm，開啟激光器2，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭7_3，在旋轉(zhuǎn)過程中，檢測光功率計是否接收到光信號，當(dāng)檢測到光信號時，停止旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭；步驟二、調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角和俯仰角直到光功率計接收到的激光信號的功率最大，停止調(diào)節(jié)平面反射鏡，此時光纖準(zhǔn)直器9的光軸與平面反射鏡垂直，記錄此時光功率計接收到的光功率Pmax，并記錄此時平面反射鏡的方位角α I和俯仰角β I ;步驟三、旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭180度，調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角和俯仰角直到光功率計接收到的激光信號的功率最大，停止調(diào)節(jié)平面反射鏡，此時光纖準(zhǔn)直器9的光軸與平面反射鏡再次垂直；記錄此時平面反射鏡的方 位角α 2與俯仰角β 2 ；步驟四、相對步驟三調(diào)節(jié)平面鏡方位角方向的反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角(α2_α 1)/2，相對步驟三調(diào)節(jié)平面鏡俯仰角方向的反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的俯仰角(β 2-β I)/2，此時光纖準(zhǔn)直器的機械軸和平面反射鏡垂直；步驟五、調(diào)節(jié)任意一組調(diào)節(jié)螺栓8直到光功率計I接收到的激光信號的功率值為Pmax,停止調(diào)節(jié)，完成機械軸和光軸同軸的調(diào)試。
權(quán)利要求
1.基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器，其特征在于，所述基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器包括光功率計(I)、激光器(2)、一號光纖(3)、二號光纖(4)、光耦合器(5)、三號光纖(6)、機械旋轉(zhuǎn)裝置(7)、兩組調(diào)節(jié)螺栓(8)和光纖準(zhǔn)直器(9)； 所述激光器(2)的激光信號輸出端連接一號光纖(3)的一端，一號光纖(3)的另一端連接光耦合器(5)的激光信號輸入端，所述光功率計(I)的激光信號輸入端連接二號光纖(4)的一端，二號光纖(4)的另一端連接光耦合器(5)的一個激光信號輸出端，所述光耦合器(5)的激光信號輸入輸出端連接三號光纖￠)的一端，所述機械旋轉(zhuǎn)裝置(7)包括軸承和旋轉(zhuǎn)頭(7-3)，所述軸承包括固定部(7-1)和活動部(7-2)，所述旋轉(zhuǎn)頭(7-3)為圓筒形，該旋轉(zhuǎn)頭(7-3)位于軸承沿軸向的一側(cè)，且該旋轉(zhuǎn)頭(7-3)與軸承同軸設(shè)置，該旋轉(zhuǎn)頭(7-3)的一端與軸承的活動部(7-2)固定連接，所述旋轉(zhuǎn)頭上(7-3)的筒壁上設(shè)置兩組調(diào)節(jié)螺栓，每組調(diào)節(jié)螺栓(8)包含四根調(diào)節(jié)螺栓，該四根調(diào)節(jié)螺栓的軸線位于同一平面且相交于軸承的軸線，任意兩個相鄰的調(diào)節(jié)螺栓的軸線夾角為90度，每根調(diào)節(jié)螺栓的螺桿長度均等于旋轉(zhuǎn)頭的半徑，所述光纖準(zhǔn)直器(9)嵌入在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)，且通過兩組調(diào)節(jié)螺栓(8)固定，光纖準(zhǔn)直器(9)與旋轉(zhuǎn)頭同軸，三號光纖￠)的另一端穿過軸承和旋轉(zhuǎn)頭(7-3)與光纖準(zhǔn)直器(9)的一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器，其特征在于，激光器(2)采用型號為DFB-1550的激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器，其特征在于，光功率計(I)采用型號為AQ2211的光功率計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光纖稱合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器的機械軸和光軸同軸調(diào)試方法，其特征在于，該方法的具體步驟為: 步驟一、在光纖準(zhǔn) 直器的激光出射方向，距離光纖準(zhǔn)直器L處設(shè)置一個平面反射鏡，其中，ImmS LS 5_，開啟激光器(2)，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭(7_3)，在旋轉(zhuǎn)過程中，檢測光功率計是否接收到光信號，當(dāng)檢測到光信號時，停止旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭； 步驟二、調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角和俯仰角直到光功率計接收到的激光信號的功率最大，停止調(diào)節(jié)平面反射鏡，此時光纖準(zhǔn)直器(9)的光軸與平面反射鏡垂直，記錄此時光功率計接收到的光功率Pmax，并記錄此時平面反射鏡的方位角α I和俯仰角β I ; 步驟三、旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)頭180度，調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角和俯仰角直到光功率計接收到的激光信號的功率最大，停止調(diào)節(jié)平面反射鏡，此時光纖準(zhǔn)直器(9)的光軸與平面反射鏡再次垂直；記錄此時平面反射鏡的方位角α 2與俯仰角β 2 ； 步驟四、相對步驟三調(diào)節(jié)平面鏡方位角方向的反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角(α2-α 1)/2，相對步驟三調(diào)節(jié)平面鏡俯仰角方向的反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的俯仰角(β 2-β I)/2，此時光纖準(zhǔn)直器的機械軸和平面反射鏡垂直； 步驟五、調(diào)節(jié)任意一組調(diào)節(jié)螺栓(8)直到光功率計(I)接收到的激光信號的功率值為Pmax,停止調(diào)節(jié)，完成機械軸和光軸同軸的調(diào)試。
全文摘要
基于光纖耦合的光纖旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器及其機械軸和光軸同軸調(diào)試方法，本發(fā)明屬于光纖傳感領(lǐng)域?，F(xiàn)有光纖準(zhǔn)直器進(jìn)行光軸與機械軸同軸調(diào)試時需要將平面反射鏡固定在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上同時借助外部光源，導(dǎo)致了光軸與機械軸同軸自準(zhǔn)直的方法調(diào)試難度大的問題。本發(fā)明在光纖準(zhǔn)直器的激光出射方向設(shè)置一個平面反射鏡，調(diào)節(jié)平面反射鏡直到光功率計接收到光信號的功率最大，旋轉(zhuǎn)機械旋轉(zhuǎn)裝置的活動部180度，調(diào)節(jié)平面反射鏡直到光功率計接收到的激光信號功率最大，反向調(diào)節(jié)平面反射鏡的方位角與俯仰角，至旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直器機械軸與平面反射鏡垂直，然后調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)螺栓使光纖準(zhǔn)直器的光軸與機械軸重合，完成機械軸和光軸同軸的調(diào)試。本發(fā)明適用于光纖通信領(lǐng)域。
文檔編號G02B27/30GK103235389SQ201310158630
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者楊玉強, 曹桂源, 趙洪, 孫菲菲 申請人:哈爾濱理工大學(xué)