一種光纖準直器的自動化調試裝配系統的製作方法

2023-06-16 03:30:11

專利名稱：一種光纖準直器的自動化調試裝配系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射光纖技術領域，尤其涉及光纖準直器的製備。
背景技術：
目前，常規的光纖準直器結構為兩件套式，由光纖頭和起準直作用的透鏡或透鏡組所構成。傳統的光纖準直器的生產製備過程都必須通過手動調試光纖頭與準直透鏡的相對位置來完成的，即全手動製備光纖準直器。傳統製備光纖準直器的方法主要有兩種。如圖1所示，一種是通過微調架將待製備準直器102的光纖插針和準直透鏡與製備好的標準準直器103進行調節，利用光功率計104監測光源101經過準直器插入損耗的變化，插入損耗最小時，調試完成。顯然，這種製備方法的前提是有一個標準樣，必須有一個製作和挑選標準樣的過程。如圖2所示，另外一種是通過微調架將待製備準直器102與反射鏡106對調，光源101經準直透鏡出射，出射光束經反射鏡106反射回準直器，使用一分二的光分路器105，光功率計104監控接收光功率的光強，當光功率值最大時，調試完成。使用手動調節裝置製備準直器，需要人為操作微調架，反覆調試，工作人員容易疲勞，不可避免地會有偶然誤差，當工作人員沒有把握好光纖頭與準直透鏡的距離時，還很可能會造成光纖頭或者準直透鏡的損壞。而且僅僅用光功率計監測光纖準直器出射光束的光功率，無法精確掌握從準直器出射光束的質量，當光功率計接收到的光功率最大所製備出來的光纖準直器並不一定符合要求，如圖3所示。顯然這種會聚光束107下製備的光纖準直器用以上兩種方法直接測得光功率值可能達到最大，但其逆向光路效果不理想，必須進一步調整，縮短光纖插針與準直透鏡的距離，該製備過程較為繁瑣。隨著光器件批量生產需求的不斷提高，使用手動調試裝置製備光纖準直器由於製備時間過長，難以滿足高生產效率的要求；同時，隨著光通信產業的發展，光纖準直器的應用領域不斷擴大，對光纖準直器的精度要求不斷提高，採用手動調節微調架調試並觀察光功率計的方法所製備的準直器，其性能難以滿足要求。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種光纖準直器的自動化調試裝配系統，可用於快速製作高精度準直器。為解決上述技術問題，本實用新型的技術解決方案是:一種光纖準直器的自動化調試裝配系統，其特徵在於:所述系統包括一套自動微調架，一套CXD成像處理系統，一個雷射光源，一套光束質量分析儀和一臺電腦。所述自動微調架由帶有電機的微調架組成；微調架上安裝用於製備光纖準直器的一個光纖插針和一個帶準直透鏡的玻璃套管；通過電腦控制電機，電機可以驅動微調架調節光纖插針和準直透鏡的相對位置；使光纖插針的端面與準直透鏡的端面平行並使光纖插針沿玻璃套管的中軸線平移進入玻璃套管。[0010]所述的CXD成像處理系統，包括兩個CXD鏡頭和一個圖像採集卡；一個CXD鏡頭實時監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鏡頭實時監控豎直方向上光纖插針和玻璃套管的圖像；圖像採集卡將採集到的兩個面上的CCD的圖像傳給電腦後，電腦對圖像信息進行實時處理，玻璃套管與光纖插針的中軸線可以得到確定並對準。所述光束質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於放置在準直透鏡的出射光前端接收雷射光源通過光纖插針透過準直透鏡發射出來的光束；所述光束成像分析單元用於接收光束接收器件傳輸的信號並進行處理和分析，得到接收光束的發射角和直徑；光束成像分析單元監測到光束達到預先要求時，發送反饋信號給電腦，電腦發出控制信號使自動微調架停止。本實用新型可帶來以下有益效果:本實用新型避免了手動製備光纖準直器中繁瑣的對光程序，縮短了製備準直器的時間，提高了生產效率。使用自動微調架和光束質量分析儀，光纖準直器的性能參數的一致性可以得到保證，同時也可以通過電腦預先設置參數，精確控制光纖準直器的發散角、出射光斑大小。

圖1:現有技術中使用標準準直器的調節裝置圖圖2:現有技術中使用反射鏡調節的裝置圖圖3:現有技術中光束會聚情況下製備準直器示意圖圖4:本實用新型的系統原理框圖圖5 (a):光纖插針的剖面圖圖5 (b):光纖插針的俯視圖圖6 (a):帶準直透鏡的玻璃套管的剖面圖圖6 (b):帶準直透鏡的玻璃套管的俯視圖圖7:光纖準直器的自動化調試過程的流程圖圖8 (a):調節光纖插針與準直透鏡相對位置的第一步示意圖圖8 (b):調節光纖插針與準直透鏡相對位置的第二步示意圖圖8 (c):調節光纖插針與準直透鏡相對位置的第三步示意圖圖8 Cd):調節光纖插針與準直透鏡相對位置的第四步示意圖圖8 Ce):調節光纖插針與準直透鏡相對位置的第五步示意圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。為了使本發明的目的技術方案以及優點更清楚地被理解，現結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明。參見圖4，圖4中207為自動微調架，自動微調架207由微調架205和配套的電機206組成；微調架205上安裝光纖插針302和帶有準直透鏡307的玻璃套管305 ；電機206可以在電腦215的控制下驅動微調架205調整安裝其上的光纖插針302和玻璃套管305的相對位置。自動微調架207、(XD成像處理系統214、光束質量分析儀210為同一臺電腦215所控制。CXD成像處理系統214包括兩個CXD鏡頭211，一個圖像採集卡212 ;—個CXD鏡頭實時監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鏡頭實時監控豎直方向上光纖插針302和玻璃套管305的圖像；圖像採集卡212將採集到兩個面上CXD的圖像傳給電腦215後，電腦215使用圖像處理軟體213對圖像信息進行實時處理，玻璃套管305與光纖插針302的中軸線可以得到確定並對準。光束質量分析儀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接收雷射光源201通過光纖插針302透過準直透鏡307發射出來的光束，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，可以計算光束的發散角。參見圖5 (a)，光纖插針302為採用單模光纖301穿過陶瓷插針製成，插針端面303做成8度角傾斜端面；結合參見圖5 (b)，在光纖插針302表面上端有5毫米X 0.005毫米的黑色細長記號線304，它與插針中軸線平行，便於CCD成像處理系統調節它與玻璃套管305的相對位置。參見圖6 (a)，玻璃套管305內部已經安裝準直透鏡307，該準直透鏡307可以是自聚焦透鏡Grin-lens，也可以是球透鏡C-1ens等起準直作用的透鏡。透鏡307在玻璃套管305內一端面306做成斜八度角平面。結合參見圖6 (b)，玻璃套管305外側面有5毫米X0.005毫米黑色細長記號線308 ;便於CXD成像處理系統調節光纖插針302與玻璃套管305的相對位置。採用本實施例自動化調試裝配光纖準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。本實施例的調試裝配步驟具體描述如下:首先，把玻璃套管305固定於水平面，然後將光纖插針302安放 於微調架205上,通過電腦215控制電機206,電機206驅動微調架205使安裝其上的光纖插針302在水平面上進行轉動，電腦215採用圖像處理軟體213對CXD鏡頭211監控圖像信息進行實時分析，圖像處理軟體213隻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CXD鏡頭211監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發送信號停止該平面上的轉動；同樣，電機206驅動微調架205使光纖插針302在過玻璃套管305中軸線的豎直面上轉動，當CXD鏡頭211監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發送信號停止該平面上的轉動。接下來，如圖8 (b)所示，在C⑶鏡頭211所監控的兩個平面上，由電腦215控制電機206驅動微調架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，在垂直於玻璃套管305中軸線的平面上轉動光纖插針302，使光纖插針302上的細長記號線304與玻璃套管305上的細長記號線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內平移。將雷射光源201輸出1550nm波長雷射，在透鏡307的出射光前端，放置光束接收器件208，調節光束接收器件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監測光束接收器件208接收的信號，當光束髮散角401和直徑402達到預先要求時，發送反饋信號給電腦215，電腦215發出控制信號使微調架205停止移動。此時製備過程完成，可以對光纖插針302和玻璃套管305上膠、固定。
權利要求1.一種光纖準直器的自動化調試裝配系統，其特徵在於:所述系統包括一套自動微調架，一套CCD成像處理系統，一個雷射光源，一套光束質量分析儀和一臺電腦； 所述自動微調架由帶有電機的微調架組成；微調架上安裝用於製備光纖準直器的一個光纖插針和一個帶準直透鏡的玻璃套管；通過電腦控制電機，電機可以驅動微調架調節光纖插針和準直透鏡的相對位置；使光纖插針的端面與準直透鏡的端面平行並使光纖插針沿玻璃套管的中軸線平移進入玻璃套管； 所述的CXD成像處理系統，包括兩個CXD鏡頭和一個圖像採集卡；一個CXD鏡頭實時監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鏡頭實時監控豎直方向上光纖插針和玻璃套管的圖像；圖像採集卡將採集到的兩個面上的CCD的圖像傳給電腦後，電腦對圖像信息進行實時處理，玻璃套管與光纖插針的中軸線可以得到確定並對準； 所述光束質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於放置在準直透鏡的出射光前端接收雷射光源通過光纖插針透過準直透鏡發射出來的光束；所述光束成像分析單元用於接收光束接收器件傳輸的信號並進行處理和分析，得到接收光束的發射角和直徑；光束成像分析單元監測到光束達到預先要求時，發送反饋信號給電腦，電腦發出控制信號使自動微調架停止。
專利摘要本實用新型涉及光纖準直器的製備。所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種光纖準直器的自動化調試裝配系統，可用於快速製作高精度準直器。其特徵在於所述系統包括一套自動微調架，一套CCD成像處理系統，一個雷射光源，一套光束質量分析儀和一臺電腦。本實用新型避免了手動製備光纖準直器中繁瑣的對光程序，縮短了製備準直器的時間，提高了生產效率。使用自動微調架和光束質量分析儀，光纖準直器的性能參數的一致性可以得到保證，同時也可以通過電腦預先設置參數，精確控制光纖準直器的發散角、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 優先權日2012年11月26日
發明者鄭秋心, 吳小鋼, 李曉黎 申請人:中國電子科技集團公司第二十三研究所