CN104972390B - 一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置 - Google Patents

一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，包括左基座、右基座与基座夹持件；其中，左基座与右基座左右对称设置，均由定位块、夹紧块与加载块构成；其中，夹紧块后侧面顶部与定位块的前侧面顶部相接，并使夹紧块后侧面与定位块前侧面具有间隙；加载块后侧面底部与定位块前侧面底部相接；定位块的右侧面上设计有贯通定位块上下侧面的光纤定位槽；光纤定位槽的一端还开有晶片定位槽，位于定位块的底部。通过螺钉加载块与夹紧块前部下方接触，拧紧夹紧螺钉，由夹紧螺钉向后推动夹紧块下部，进而通过夹紧块后侧面将晶片夹紧在晶片定位槽中。上述左基座与右基座中通过基座夹持件夹持形成一体。本发明的优点为：可反复夹持两块铌酸锂晶片，操作简单。

Description

一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置
技术领域
本发明涉及一种卡具，具体来说，是一种光纤陀螺用保偏光纤及铌酸锂晶片的快速稳定夹持装置。
背景技术
光纤陀螺所用的铌酸锂集成光学相位调制器件(国外称多功能集成光学芯片，MFIOC)是指含有Y形分束器、偏振器和相位调制器功能的波导器件，该器件将光纤陀螺多个功能元件集成制作在同一个芯片上，其优良特性保证了高性能数字闭环光纤陀螺的实现。
波导光的输入输出是通过与尾纤端面的直接耦合实现的，为了获得低的光耦合损耗，需对LiNbO3(铌酸锂)晶片和光纤端面做高质量的抛光。在SiO2材料的光纤(光纤位于LiNbO3晶片槽中)与LiNbO3材料的波导的耦合界面处，由于材料折射率的差异较大，会存在较大的菲涅尔反射，如果采用一般的光纤与光波导垂直端面对接耦合，反射光会沿着光纤芯反向传播，形成较强的噪声光信号，严重影响陀螺精度。为了有效抑制背向反射，通常将光纤与波导端面磨成斜面，使界面的反射角大于光纤的数值孔径角，这样反射光就成了泄露光，无法在光路中传播，通常波导端面倾斜10°，根据折射定律，光纤端面的倾斜角约为15°,采取这一措施后可使耦合背向反射降到-50dB以下。保偏光纤在LiNbO3晶片经过定轴后点胶固定，之后LiNbO3晶片与LiNbO3波导对接，需研磨后的两块LiNbO3晶片的外形尺寸、研磨角度完全相同。现有的光纤或光纤连接器夹持装置集中于裸光纤、各种型号的光纤连接器的夹持，因此需要一种光纤陀螺用光纤LiNbO3晶片夹持装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置符合波导端面磨抛要求、结构精密、操作简单的光纤及铌酸锂晶片夹持装置。
本发明一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，包括左基座、右基座与基座夹持件。
其中，左基座与右基座左右对称设置，均包括定位块、夹紧块与加载块。其中，夹紧块后侧面顶部与定位块的前侧面顶部相接，并使夹紧块后侧面与定位块前侧面具有间隙。加载块后侧面底部与定位块前侧面底部相接。定位块的右侧面上设计有贯通定位块上下侧面的光纤定位槽；光纤定位槽的一端还开有晶片定位槽，位于定位块的底部。
左基座与右基座中，加载块上分别开有贯通加载块前后侧面的螺纹孔与夹紧螺钉螺纹配合，通过拧紧夹紧螺钉，使夹紧螺钉端部穿过螺钉孔与夹紧块前部下方接触；拧紧夹紧螺钉，通过夹紧螺钉向后推动夹紧块下部，进而通过夹紧块后侧面将晶片夹紧在晶片定位槽中。
基座夹持件为具有两侧臂与顶梁构成的U型结构，两侧臂上对应位置分别开有通孔与螺纹孔。左基座与右基座左设置在两侧臂间；通过夹紧螺钉由一侧臂上的通孔穿过后与另一侧臂上的螺纹孔螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，使两侧臂相对移动，将左基座与右基座夹紧固定。
本发明的优点在于：
1、本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置，可同时对两块光纤及铌酸锂进行夹持，可保证研磨后的两块铌酸锂晶片外形尺寸、研磨角度完全相同；
2、本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置，通过旋转左右基座锁紧机构即可完成铌酸锂晶片的装卸，操作简单；
3、本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置，定位块与夹紧块由拱形结构连接，可反复夹持铌酸锂晶片多次；
4、本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置，基座夹持件可将左右基座同时夹持，夹持稳定，方便应用在其他研磨机构中。
附图说明
图1为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置整体结构示意图；
图2为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中左基座右侧示意图；
图3为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中左基座左侧示意图；
图4为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中右基座左侧示意图；
图5为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中右基座右侧示意图；
图6为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中左基座上光纤LiNbO3晶片设置方式示意图；
图7为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中右基座上光纤LiNbO3晶片设置方式示意图；
图8为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中左击座光纤晶片夹持方式示意图；
图9为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中基座夹持件结构示意图；
图10为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中左基座与右基座间安装方式示意图；
图11为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中锁紧机构结构示意图；
图12为本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置中用于左基座与右基座锁紧的锁紧机构结构示意图。
图中：
1-左基座 2-右基座 3-基座夹持件 4-锁紧机构
5-光纤 6-晶片 a-定位块 b-夹紧块
c-加载块 d-光纤定位槽 e-晶片定位槽 f-矩形突起
g-矩形凹进 301-基座定位台肩 401-螺钉定位台肩 402-限位台
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明光纤及铌酸锂晶片夹持装置，包括左基座1、右基座2、基座夹持件3与锁紧机构4，如图1所示。
其中，左基座1与右基座2左右对称设置，均为定位块a、夹紧块b与加载块c构成的一体矩形块状结构，由AISI 321退火不锈钢制成。
如图2、图3所示，左基座1中，定位块a作为非变形单元，右侧面上设计有矩形突起f，用来与右基座2中定位块a左侧面上设计的矩形凹进g配合，实现左基座1与右基座2间的定位。夹紧块b作为变形单元，后侧面顶部与定位块a的前侧面顶部相接，并使夹紧块b后侧面与定位块a前侧面具有间隙。夹紧块b底部具有仅连通夹紧块b前侧面的加载块c设置空腔，用来设置加载块c。加载块c作为非变形单元，后侧面底部与定位块a前侧面底部相接。上述定位块a的右侧面上设计有贯通定位块a上下侧面的光纤定位槽d，用来设置光纤；光纤定位槽d的一侧与定位块a前侧面相通，则在定位块a右侧面的前侧边位置形成阶梯结构；同时，在光纤定位槽d的一端还开有晶片定位槽e，位于定位块a的底部，用来设置晶片6，如图6所示。
如图4、图5所示，右基座2中，定位块a作为非变形单元，左侧面上设计有凹进结构g，与左基座1上的突起结构f配合。夹紧块b作为变形单元，后侧面顶部与定位块a的前侧面顶部相接，使夹紧块b后侧面与定位块a前侧面具有间隙。夹紧块b底部具有仅贯通加紧块前侧面的加载块c设置空腔，用来设置加载块c，加载块c作为非变形单元，后侧面底部与定位块a前侧面底部相接。上述定位块a的右侧面上设计有连通定位块a上下侧面的光纤定位槽d，用来设置光纤5；光纤定位槽d的一侧与定位块a前侧面相通，则在定位块a右侧面的前侧边位置形成阶梯结构；同时，在光纤定位槽d的一端还开有晶片定位槽e，位于定位块a的底部，用来设置晶片6，如图7所示。
上述结构的左基座1与右基座2中，加载块c上分别开有贯通加载块c前后侧面的左螺纹孔与右螺纹孔，与夹紧螺钉螺纹配合，通过拧紧夹紧螺钉，使夹紧螺钉端部穿过螺钉孔与夹紧块b前部下方接触，如图8所示；由于夹紧块b与定位块a间仅有顶端相连，且之间留有间隙，由此，通过拧紧夹紧螺钉，通过夹紧螺钉向后推动夹紧块b下部，进而通过夹紧块b后侧面将晶片6夹紧在晶片定位槽e中。上述左基座与右基座上,靠近定位块与夹紧块相接处,开有同时贯通定位块与夹紧块左右侧面的圆形通孔,使定位块与夹紧块相接处形成拱形结构，拱形受力时会把力传给拱型的圆弧形部分，向周围均匀地分散开来，可有效降低定位块与夹紧块相接处受力强度，使得卡具加紧部位可多次使用，而不会产生应力过度集中及定位块与夹紧块相接处强度失效的现象。
左基座1与右基座2通过基座夹持件3加持，基座夹持件3为具有两侧臂与顶梁构成的U型结构，如图9所示，两侧臂上对应位置分别开有通孔与螺纹孔，且两侧臂内壁面上对应位置设计有基座定位台肩301。如图10所示，左基座1通过矩形突起f与右基座2矩形凹进g配合相对定位，此时通过螺栓穿过左基座1定位块a与右基座2定位块a上开设的螺孔将左基座1与右基座2固定为一体，此时左基座1右侧面与右基座2左侧面贴合，形成整体基座，设置在基座夹持件3两侧臂间，使左基座1中定位块a的左侧面与基座夹持件3左侧面内壁贴合，且通过基座定位台肩301实现左基座1的定位；同理，使右基座2中定位块a的右侧面与基座夹持件3右侧面内壁贴合，且通过基座定位台肩301实现右基座1的定位。通过夹紧螺钉由一侧臂上的通孔穿过后与另一侧臂上的螺纹孔螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，使两侧臂相对移动，将左基座1与右基座2夹紧固定，如图1所示。
所述锁紧机构4具有3个，分别为左基座锁紧机构、右基座锁紧机构与夹持机构锁紧机构，分别用来实现左基座1、右基座2与基座夹持机构中的夹紧螺钉锁紧。3个锁紧机构4均为U型结构，如图11所示，两侧面上对应位置分别开有通孔与螺纹孔，且弯曲位置作为螺钉定位口，内壁周向上设计有螺钉定位台肩401，用来定位夹紧螺钉。由此，将夹紧螺钉穿过螺钉定位口后，使螺钉的螺帽与螺钉定位台肩401贴合后定位；随后，将夹紧螺钉穿过一侧面上的通孔后，与另一侧面上的螺纹孔配合螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，使锁紧机构4两侧面间距减小，进而使定位螺钉口口径缩小，最终将夹紧螺钉夹紧。通过转动锁紧机构便可实现夹紧螺钉的转动，便于夹紧螺钉的旋进。
由于光纤5莫氏硬度为7，铌酸锂晶片6莫氏硬度为5，两者都属于硬脆材料，而在左基座1与右基座2中，手动拧紧夹紧螺钉将铌酸锂晶片6进行夹紧时，当夹紧螺钉过度旋紧时，很容易造成铌酸锂晶片6损坏。因此需精确控制螺钉旋进距离，而在发明中，在左基座锁紧机构与右基座锁紧机构中侧面上设计有限位块，如图12所示；同时，需保证在左基座1与右基座2中夹紧螺钉旋入加载块c上的螺纹孔使端部由螺纹孔穿出后，与夹紧块b前侧面接触时，通过向左进一步旋动左基座1锁紧机构45°，限位块与左基座1左侧面接触，此时加载块c后侧面将左基座1上的晶片夹紧；通过向右进一步旋动右基座2锁紧机构45°，限位块与右基座2右侧面接触，此时加载块c后侧面将右基座2上的晶片夹紧，如图10所示。

Claims (8)

1.一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：包括左基座、右基座与基座夹持件；
其中，左基座与右基座左右对称设置，均包括定位块、夹紧块与加载块；其中，夹紧块后侧面顶部与定位块的前侧面顶部相接，并使夹紧块后侧面与定位块前侧面具有间隙；加载块后侧面底部与定位块前侧面底部相接；定位块的右侧面上设计有贯通定位块上下侧面的光纤定位槽；光纤定位槽的一端还开有晶片定位槽，位于定位块的底部；
左基座与右基座中，加载块上分别开有贯通加载块前后侧面的螺纹孔与夹紧螺钉螺纹配合，通过拧紧夹紧螺钉，使夹紧螺钉端部穿过螺钉孔与夹紧块前部下方接触；拧紧夹紧螺钉，通过夹紧螺钉向后推动夹紧块下部，进而通过夹紧块后侧面将晶片夹紧在晶片定位槽中；
基座夹持件为具有两侧臂与顶梁构成的U型结构，两侧臂上对应位置分别开有通孔与螺纹孔；左基座与右基座左设置在两侧臂间；通过夹紧螺钉由一侧臂上的通孔穿过后与另一侧臂上的螺纹孔螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，使两侧臂相对移动，将左基座与右基座夹紧固定。
2.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：所述左基座与右基座中的定位块、夹紧块与加载块为一体结构。
3.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：左基座中定位块右侧面上设计有突起；右基座中定位块左侧面上设计有与突起配合的凹进。
4.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：左基座与右基座中，加载块上的螺纹孔分别为左螺纹孔与右螺纹孔。
5.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：所述左基座与右基座上,靠近定位块与夹紧块相接处,开有同时贯通定位块与夹紧块左右侧面的圆形通孔,使定位块与夹紧块相接处形成拱形结构。
6.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：所述基座夹持件中，两侧臂内壁面上对应位置设计有基座定位台肩。
7.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：还包括3个锁紧机构；分别为左基座锁紧机构、右基座锁紧机构与夹持机构锁紧机构，3个锁紧机构均为U型结构，两侧面上对应位置分别开有通孔与螺纹孔，且弯曲位置作为螺钉定位口，内壁周向上设计有螺钉定位台肩；由此，将夹紧螺钉穿过螺钉定位口后，使螺钉的螺帽与螺钉定位台肩贴合后定位；随后，将夹紧螺钉穿过一侧面上的通孔后，与另一侧面上的螺纹孔配合螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，将夹紧螺钉夹紧。
8.如权利要求7所述一种光纤及铌酸锂晶片夹持装置，其特征在于：所述左基座锁紧机构、右基座锁紧机构中侧面上设计有限位块；需保证在左基座与右基座中夹紧螺钉旋入加载块上的螺纹孔使端部由螺纹孔穿出后，与夹紧块前侧面接触时，通过旋动左基座锁紧机构，使限位块与左基座侧面接触，此时加载块后侧面将左基座上的晶片夹紧；通过旋动右基座锁紧机构，限位块与右基座侧面接触，此时加载块后侧面将右基座上的晶片夹紧。
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