CN101672951B - 光纤熔融拉锥机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤器件制造领域，是一种光纤熔融拉锥机，包括机架、拉伸装置、加热装置和控制系统。机架上设有两条平行的直线导轨。拉伸装置包括固定座、主动拉伸座和拉伸装置，固定座固定在直线导轨的一端，主动拉伸座滑动设置在直线导轨上；拉伸装置包括固定在直线导轨两端的第一、第二步进电机和与第一、第二步进电机输出轴连接的第一、第二滚珠丝杠，第一、第二滚珠丝杠设置在两条直线导轨之间且二者同轴设置，主动拉伸座设置在第一滚珠丝杠上，加热座设置在第二滚珠丝杠上。本发明，在控制系统的控制下，主动拉伸座与加热座联动，通过加热器的往复移动保证光纤熔融变形均匀。

Description

光纤熔融拉锥机

技术领域

本发明涉及光纤器件制造领域，特别是涉及一种光纤熔融拉锥机。 

背景技术

随着光通信技术的发展，光合波器件以及高功率激光器件的应用越来越广泛，这些器件的作用是将多个波长的信号合成一路信号进行传输或将多路低功率的泵浦激光合成一路高功率的激光。其中，高功率泵浦激光合束器是高功率光纤激光器的关键与核心器件。 

而目前现有的光纤合束器制造装置由于不能够实现光纤锥度部分的精确拉伸与控制，因此无法满足高功率光纤合束器的制造需求，其制造的合束器的锥度部分不均匀、传输损耗大，在高功率下容易损坏。 

中国发明专利(CN1924626A)公开了一种制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，包括电阻加热器及其运动机构、光纤拉伸机构、机架、光纤夹具和光纤封装机构，在机架上设有加热器运动机构，在加热器运动机构上设有加热器，加热器设有电阻发热体，在电阻发热体前端设有与光纤夹具对应的加热槽，电阻发热体电连接有温控装置。其采用电阻加热，加热温度可调，温度均匀性高，稳定性好，对环境无污染，使用安全。然而，上述技术方案只是强调对加热温度的控制，并没有考虑对拉伸精度的控制，而且电阻发热体在使用一段时间后温场会变化，可见明显其存在拉伸不均匀的缺陷，不能够满足光纤合束器的生产要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决光纤熔融拉锥机对光纤锥度部分拉伸不均匀的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种光纤熔融拉锥机，包括机架、拉伸装置、加热装置和控制系统，所述机架的上表面上设有两条相互平行的直线导轨，所述加热装置包括加热座和设置在加热座上的加热器；所述拉伸装置包括： 

固定座，其上设有用于装卡多根光纤的第一光纤夹具和第一扭转步进电机，第一扭转步进电机的输出轴连接第一光纤夹具，该固定座固定在直线导轨的一端； 

主动拉伸座，其上设有用于装卡多根光纤的第二光纤夹具和第二扭转步进电机，第二扭转步进电机的输出轴连接第二光纤夹具，所述主动拉伸座滑动设置在直线导轨上； 

相对固定在直线导轨两端的第一、第二步进电机和与第一、第二步进电机输出轴连接的第一、第二滚珠丝杠，第一、第二滚珠丝杠设置在两条直线导轨之间且二者同轴设置，主动拉伸座设置在第一滚珠丝杠上，加热座设置在第二滚珠丝杠上； 

所述控制系统包括中央控制单元、加热单元、第一、第二扭转步进电机控制单元和第一、第二步进电机控制单元，加热单元、第一、第二扭转步进电机控制单元接收到中央控制单元的启动信号后同时启动且第一、第二扭转步进电 机转向相反；第一步进电机接收到中央控制单元发出的启动信号后启动第一步进电机带动主动拉伸座向外移动；第二步进电机接收到中央控制单元发出的启动信号后启动第二步进电机带动加热座往复运动。 

上述方案中，还包括加热器上下调节装置，所述加热器上下调节装置为丝杠螺母传动副，加热器固定在所述丝杠螺母传动副中的丝杠上，所述丝杠螺母传动副中的螺母转动设置在加热座上。 

进一步地，所述加热器为电弧放电加热器或氢氧火焰加热器。 

本发明，在控制系统的控制下，主动拉伸座与加热座联动，通过加热器的往复移动保证光纤熔融变形均匀。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。 

如图1所示，本发明包括机架1、拉伸装置、加热装置和控制系统，机架1的上表面上设有两条相互平行的直线导轨2，拉伸装置和加热装置分别架设在直线导轨2上。加热装置包括加热座8和加热器81，加热座8上设有加热器上下调节装置82，该加热器上下调节装置82为一类似螺旋千分尺的丝杠螺母传动副，螺母转动一周，丝杠上升或下降一个螺距，加热器81固定在丝杠上，螺母转动设置在加热座8上，通过转动螺母使丝杠带动加热器81上升或下降，以保证加热器81与待加工光纤处于同一高度上，加热器81为电弧放电加热器或氢氧火焰加热器，可以采用本领域的公知技术制造。拉伸装置包括固定座9、 主动拉伸座5和第一、第二步进电机31、32，固定座9上设有用于装卡多根光纤的第一光纤夹具71和第一扭转步进电机61，第一扭转步进电机61的输出轴连接至第一光纤夹具71，该固定座9固定在直线导轨2的右端。主动拉伸座5上设有用于装卡多根光纤的第二光纤夹具72和第二扭转步进电机62，第二扭转步进电机62的输出轴连接至第二光纤夹具72，主动拉伸座5滑动设置在两条直线导轨2上。第一、第二光纤夹具71、72可以调节夹具夹紧间隙的大小，从而达到夹持不同光纤根数的目的。第一、第二步进电机31、32相对固定在直线导轨2左右两端，其输出轴分别连接第一、第二滚珠丝杠41、42，第一、第二滚珠丝杠41、42设置在两条直线导轨2之间且二者同轴设置，主动拉伸座5设置在第一滚珠丝杠41上，加热座8设置在第二滚珠丝杠42上，在第一、第二步进电机31、32的驱动下，主动拉伸座5和加热座8分别沿第一、第二滚珠丝杠41、42在滑动导轨2上移动。 

本发明可由计算机软件控制，其实施可按现有技术进行设计。该控制系统的一种实施方式可以采用如下结构，包括中央控制单元、加热单元、第一、第二扭转步进电机控制单元和第一、第二步进电机控制单元，当系统启动后，中央控制单元发出信号至加热单元和第一、第二扭转步进电机控制单元，在启动加热器81的同时，第一步进电机31带动主动拉伸座5向左移动，移动距离L1在5mm～50mm之间，第二步进电机32在中央控制单元的控制下同时带动加热器1进行往复运动，往复运动的移动距离范围L2为0.5×L1～5×L1，以保证加热器对光纤的均匀加热，第一、第二扭转步进电机同时反向转动，将多根光纤在熔融拉锥过程中的绞合。 

本发明的工作方式如下：首先根据拉伸距离确定加热座的初始位置，把若 干根光纤放在第一、第二光纤夹具中夹紧，启动加热器81对光纤加热，同时第一、第二光纤夹具71、72两端的扭转电机61、62、第一、第二电机31、32同时工作，在光纤熔融状态下，主动拉伸座5向左端移动拉伸光纤，加热座8向拉伸的反方向或同向联动移动，第一、第二两个扭转电机61、62异向扭转光纤。 

本发明的有益效果在于： 

(1)主动拉伸座与加热座联动，即加热座可以根据拉伸座的移动速度与方向及时进行速度与移动方向的调整，保证了光纤熔融变形均匀，因为，首先多根光纤在拉伸前需要一个熔融过程，在拉伸时熔融区会移动，所以加热座必须同拉伸座联动，如果移动速度不匹配可能导致某些地方没有熔融。 

(2)精确的滚轴丝杠与温控系统，便于实现光纤锥度的均匀拉伸； 

(3)单端拉伸与加热器联合移动技术，解决了传统双端拉伸机的加热器不平移的弊端，加热长度可以精确控制，具有足够的加热宽度，加热均匀，光纤熔融变形均匀，光纤锥的损耗小；单端拉伸是指从一端拉伸，另一端固定。联合移动保证加热点的位置随着拉伸而移动，加热长度的控制是通过加热器的往复移动来实现的，保证光纤熔融变形均匀。 

(4)本发明采用优良的加热方式(氢氧焰加热、电弧放电加热)，对环境无污染、使用安全； 

(5)本发明生产的高功率光纤合束器具有传输损耗小、承受功率高、器件工作寿命长、质量可靠等优点。 

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作 出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.光纤熔融拉锥机，包括机架、拉伸装置、加热装置和控制系统，所述机架的上表面上设有两条相互平行的直线导轨，所述加热装置包括加热座和设置在加热座上的加热器；

其特征在于所述拉伸装置包括：

固定座，其上设有用于装卡多根光纤的第一光纤夹具和第一扭转步进电机，第一扭转步进电机的输出轴连接第一光纤夹具，该固定座固定在直线导轨的一端；

主动拉伸座，其上设有用于装卡多根光纤的第二光纤夹具和第二扭转步进电机，第二扭转步进电机的输出轴连接第二光纤夹具，所述主动拉伸座滑动设置在直线导轨上；

相对固定在直线导轨两端的第一、第二步进电机和与第一、第二步进电机输出轴连接的第一、第二滚珠丝杠，第一、第二滚珠丝杠设置在两条直线导轨之间且二者同轴设置，主动拉伸座设置在第一滚珠丝杠上，加热座设置在第二滚珠丝杠上；

所述控制系统包括中央控制单元、加热单元、第一、第二扭转步进电机控制单元和第一、第二步进电机控制单元，加热单元、第一、第二扭转步进电机控制单元接收到中央控制单元的启动信号后同时启动且第一、第二扭转步进电机转向相反；第一步进电机接收到中央控制单元发出的启动信号后启动第一步进电机带动主动拉伸座向外移动；第二步进电机接收到中央控制单元发出的启动信号后启动第二步进电机带动加热座往复运动。

2.如权利要求1所述的光纤熔融拉锥机，其特征在于还包括加热器上下调节装置，所述加热器上下调节装置为丝杠螺母传动副，加热器固定在所述丝杠螺母传动副中的丝杠上，所述丝杠螺母传动副中的螺母转动设置在加热座上。

3.如权利要求1或2所述的光纤熔融拉锥机，其特征在于所述加热器为电弧放电加热器或氢氧火焰加热器。

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