CN103472540A - 自动切换并对准的光纤对接器及对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动切换并对准的光纤对接器及对接方法，属于压电精密致动技术领域。该对接器包括电磁锁紧机构、波导芯片、微动台，放置有多根光纤的波导芯片安装于微动台上，通过给薄型支撑杆上的压电双晶片施加适当的电源激励，可以实现多根光纤的自动切换并对准功能，具有高精密度、智能化、多纤化、可拆卸、小型化等优点，有良好的社会效益。

Description

自动切换并对准的光纤对接器及对接方法

 

技术领域

本发明涉及一种自动切换并对准的光纤对接器及对接方法，属于压电精密致动技术领域。

背景技术

压电陶瓷的逆压电效应可将电能转化为机械能，据此效应设计的微动机构具有结构简单，精度高和响应快等特点。

目前市面上的光纤连接器分为两种：1.固定连接的光纤连接器：这种光纤连接器是永久性连接的，一般用于光纤传输线路的两段光纤的连接。2.活动连接的光纤连接器：这种光纤连接器是可拆卸连接的，通常用活动连接器在光纤与设备或仪表的尾纤之间连接。 然而现有技术有以下三个技术难题：

第一，固定连接的光纤连接器是一对一永久性连接的，要想实现多对光纤同时配对的情况时，需要多个光纤连接器，成本较高。且配对光纤中只要有一方损坏了，那么就必须重新进行固定连接，比较麻烦；

第二，活动连接的光纤连接器虽然可以拆卸，但是也无法满足多对光纤同时配对的情况，且只适用于光纤与设备或仪表的尾纤之间的连接，在光纤的头部位置和中部位置较难实现连接；

第三，若是遇到多跟光纤与一根光纤配对的情况时，不能进行光纤连接之间的自动切换。

    发明内容

本发明的目的在于：提出一种自动切换并对准的光纤对接器及对接方法，其具有高精密度、智能化、多纤化、可拆卸、小型化等优点。

本发明是通过如下方法实现的：

 一种自动切换并对准的光纤对接器，其特征在于：包括电磁锁紧机构、波导芯片、微动台；所述电磁锁紧机构包括固定在基座上的底座；还包括通过安装柱安装在底座上的平衡杆；还包括位于安装柱一侧的衔铁和电磁铁，其中衔铁固定在平衡杆上，电磁铁固定在底座上；还包括位于安装柱另一侧且两端分别与平衡杆和底座相连的弹簧； 所述波导芯片安装在所述微动台上，波导芯片中等间距平行排列多根光纤，光纤排列方向与微动台移动方向垂直；所述微动台的一端安装有平动梁；所述微动台通过两个薄型支撑杆安装在基座上；薄型支撑杆上黏贴有用于驱动薄型支撑杆弯曲并带动微动台沿平动梁长度方向平移的压电双晶片；上述底座上位于弹簧外侧一端设有凸台，上述平衡杆上位于弹簧外侧一端设有压头，凸台与压头位置相对应；平动梁伸入凸台和压头之间；平动梁与凸台恰好接触。

上述压头端面涂覆有摩擦材料。上述凸台端面可涂可不涂摩擦材料。

上述的自动切换并对准的光纤对接器的对接方法，其特征在于包括以下过程：

当电磁铁的线圈引出导线上没有通电时，由于弹簧的拉力作用，利用摩擦力使平动梁锁在压头和凸台之间；进而控制微动台不能来回移动；

当电磁铁的线圈引出导线上通电时，电磁铁产生向下的吸引力，当吸引力超过弹簧的拉力时，压头离开平动梁，微动台可以自由移动；此时，若对压电双晶片施加适当的电源激励，使两个薄型支撑杆沿相同方向弯曲，由于两个薄型支撑杆的末端被固定在基座上，所以两个薄型支撑杆的另一端相当于自由端，从而带动微动台实现移动；

而光纤接头部位恰好刚刚露出波导芯片的边缘，波导芯片露出光纤接头的边缘面与微动台的平移方向平行，从而实现光纤的自动切换；当光纤已经切换对接成功时，电磁铁的线圈引出导线上不通电，从而实现断电自锁，达到自动对准的功能。 

有益效果：

根据以上的技术方案，相应于现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明由于采用压电元件的逆压电效应作为驱动，故具有高精密度的特点，适用于几十微米行程的精密微动机构中，波动芯片上每两根光纤之间的距离属于几十微米行程范围之内，解决了由于光纤的轴心错位引起的连接损耗问题；

2、本发明将压电双晶片黏贴于薄型支撑杆上，通过对压电双晶片施加相应的激励电源，可以使得微动台进行左右平移，结构简单，同时电磁铁断电后能锁住平动梁，保证了该光纤对接器具有自锁功能；

3、本发明将波导芯片安装于微动台上，波导芯片上放置多根光纤，所有光纤都是等间距平行排列，且光纤接头部位恰好刚刚露出波导芯片的边缘，波导芯片露出光纤接头的边缘面与微动台平移方向平行，微动台左右平动时可以实现光纤通路的切换对接和多化纤功能；

4、本发明由于采用压电元件的逆压电效应作为驱动，且同时实现了自锁功能，不需要进行手动调节，故具有智能化的特点；

5、本发明所述波动芯片上的光纤可以进行拆卸，从而实现活动连接的动能，具有可拆卸的优点。

附图说明

图1是本发明所述自动切换并对准的光纤对接器的整体结构示意图。

图1中：1-电磁锁紧机构；2-锁紧机构底座；3-安装柱；4-平衡杆；5-电磁铁；6-衔铁；7-弹簧；8-凸台；9-压头；10-平动梁；11-微动台；12-波导芯片；13-薄型支撑杆；14-压电双晶片；A,B-电磁铁线圈供电导线。

具体实施方式

下面结合附图做进一步的说明

如图1所示，本发明所述自动切换并对准的光纤对接器，包括电磁锁紧机构1、微动台11、波导芯片（12）。所述电磁锁紧机构1包括锁紧机构底座2、安装柱3、平衡杆4、电磁铁5、衔铁6、弹簧7、凸台8以及压头9，所述电磁锁紧机构1通过平动梁10与微动台11接触。所述波导芯片12安装在微动台11上，与微动台11固定连接，波导芯片12中放置多根光纤，所有光纤都是等间距平行排列，光纤排列方向与微动台11移动方向垂直。所述微动台11通过两个薄型支撑杆13安装在基座上，薄型支撑杆13上黏贴有用于驱动薄型支撑杆13弯曲并带动微动台11沿平动梁10长度方向平移的压电双晶片14。

本发明的工作原理如下：当由电磁铁线圈引出的A、B导线上没有通电时，由于弹簧的拉力作用，压头和平动梁之间接触，并靠摩擦力将平动梁锁在压头和凸台间，进而控制微动台不能左右移动；当由电磁铁线圈引出的A、B导线上通电时，电磁铁产生向下的吸引力，当吸引力超过弹簧的拉力时，压头和平动梁之间脱离接触，从而微动台可以左右移动。从四个压电晶片各引出一条导线，从左至右一次编号为①②③④，给①③两个导线上施加幅值、频率、相位均相同的电压，在②④两个导线上施加与①③幅值、频率相同，但相位互差180°的电压；两个压电晶片一个拉伸一个收缩，使得两个薄型支撑杆可以同时向同一方向弯曲，当由电磁铁线圈引出的A、B导线上通电时，由于两个薄型支撑杆的末端被固定住了，两个薄型支撑杆的另一端相当于自由端，所以微动台能实现左右移动。而光纤接头部位恰好刚刚露出波导芯片的边缘，波导芯片露出光纤接头的边缘面与微动台的平移方向平行，从而实现光纤的自动切换。当光纤已经切换对接成功时，A、B导线不通电，从而实现断电自锁，达到自动对准的功能。 

方案设计原则：

当光纤已经切换对接成功时，A、B导线需立即断电进行断电自锁，达到自动对准的功能。若未对接成功，则A、B导线应处于通电状态，使得微动台继续平移带动光纤头部对接。即A、B导线与四个压电晶片引出的导线应同时导电和断电。

Claims (3)

1.一种自动切换并对准的光纤对接器，其特征在于：

包括电磁锁紧机构（1）、微动台（11）、波导芯片（12）；

所述电磁锁紧机构（1）包括固定在基座上的底座（2）；还包括通过安装柱（3）安装在底座（2）上的平衡杆（4）；还包括位于安装柱（3）一侧的衔铁（6）和电磁铁（5），其中衔铁（6）固定在平衡杆（4）上，电磁铁（5）固定在底座（2）上；还包括位于安装柱（3）另一侧且两端分别与平衡杆（4）和底座（2）相连的弹簧（7）； 

所述波导芯片（12）安装在所述微动台（11）上，波导芯片（12）中等间距平行排列多根光纤，光纤排列方向与微动台移动方向垂直；所述微动台（11）的一端安装有平动梁（10）；所述微动台（11）通过两个薄型支撑杆（13）安装在基座上；薄型支撑杆（13）上黏贴有用于驱动薄型支撑杆（13）弯曲并带动微动台（11）沿平动梁（10）长度方向平移的压电双晶片（14）；

上述底座（2）上位于弹簧（7）外侧一端设有凸台（8），上述平衡杆（4）上位于弹簧（7）外侧一端设有压头（9），凸台与压头位置相对应；平动梁（10）伸入凸台（8）和压头（9）之间；平动梁（10）与凸台（8）恰好接触。

2.根据权利要求1所述的自动切换并对准的光纤对接器，其特征在于：上述压头（9）端面涂覆有摩擦材料。

3.根据权利要求1所述的自动切换并对准的光纤对接器的对接方法，其特征在于包括以下过程：

当电磁铁（5）的线圈引出导线上没有通电时，由于弹簧（7）的拉力作用，利用摩擦力使平动梁（10）锁在压头（9）和凸台（8）之间；进而控制微动台（11）不能来回移动；

当电磁铁（5）的线圈引出导线上通电时，电磁铁（5）产生向下的吸引力，当吸引力超过弹簧（7）的拉力时，压头（9）离开平动梁（10），微动台（11）可以自由移动；此时，若对压电双晶片（14）施加适当电源激励，使两个薄型支撑杆（13）沿相同方向弯曲，由于两个薄型支撑杆（13）的末端被固定在基座上，所以两个薄型支撑杆（13）的另一端相当于自由端，从而带动微动台（11）实现移动；

而光纤接头部位恰好刚刚露出波导芯片（12）的边缘，波导芯片（12）露出光纤接头的边缘面与微动台（11）的平移方向平行，从而实现光纤的自动切换；当光纤已经切换对接成功时，电磁铁（5）的线圈引出导线上不通电，从而实现断电自锁，达到自动对准的功能。 

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