CN107350961B - 一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，将旋转台安装于水平支臂的固定端A上，且使旋转台具有绕水平X轴的转动副；水平支臂的固定端B与升降杆相连，具有沿竖直Z轴的移动副.同时通过对旋转台和升降杆与水平支臂间的连接方式设计,实现可调旋转台在X与Z轴方向上的位置微调。旋转台上安装有陪片夹具，陪片夹具具有沿竖直Z轴的移动副；通过在陪片夹具上安装配重块，将陪片夹具所加持的光纤端面压至研磨平面上。本发明应用范围更加广泛，且夹具采用了一体式设计方案，采用弹片缝隙式夹持方式，提高了光纤与夹具的接触长度，提高了光纤夹持的稳定性与可靠性，进而减少了研磨振动，提高了保偏光纤的研磨抛光精度。

Description

一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具

技术领域

本发明涉及一种夹具，具体来说，是一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具。

背景技术

光纤圆柱形介质波导由纤芯、包层和涂敷层部分组成，一般单模、多模光纤纤芯直径分别为5～15μm、40～100μm，包层直径大约为125～600μm。

保偏光纤是一种特种光纤，它对线偏光具有较强的偏振保持能力，这一特性使其在干涉传感和相干光通信领域应用广泛。保偏光纤种类有很多，其中最常见的就是熊猫型保偏光纤，它主要由外涂覆层、内涂覆层、包层、应力区、纤芯等组成。根据保偏光纤上两个主轴折射率不同，有快轴和慢轴之分。

在保偏光纤应用的过程中，往往需要将其与其它偏振器件连接。

经过处理光纤端头，理想状态光纤端头为一个光滑面。实际情况下，光纤端头往往不能达到理想状态，例如抛光不理想、有划痕、表面或边缘破碎损伤等等，都将使端头情况复杂化。对于光纤与其它元件耦合以及光纤之间连接来说，要求光纤端部必须有光滑平整表面，否则会增大串扰和损耗，故需要对光纤端头进行研磨抛光。在对光纤端头进行研磨抛光时，需固定装置对光纤端头进行固定，以便于对光纤端头进行研磨抛光。现有的光纤端头研磨抛光装置，其对光纤端头研磨抛光的光滑度不够。

由于保偏光纤结构特殊，使其对接过程较为复杂。因此在耦合粘接的过程也与普通光纤有所不同。现有技术流程如下：

(1)首先，去除涂覆层的保偏尾纤需要确定其轴向并将其用胶粘在陪片表面的凹槽内，固定时光纤的慢轴需要垂直于陪片上有槽的面，如图2所示。

(2)此后，光纤连同陪片一起被磨抛成特定的角度(斜面)，光纤陪片起到夹持光纤和标示轴向的作用；

(3)最后，带陪片的尾纤将与其它偏振器件或另一条截面对称的光纤耦合粘接在一起。

其中，光纤的研磨是其中的重要一环，研磨效果直接影响耦合粘接后的光纤的偏振串音的大小。所以，光纤夹具的设计直接关乎到保偏光纤粘接后的偏振保持性。

公开号为CN203557257U的发明专利中公开了一种光纤研磨夹具。该光纤研磨夹具是用于光纤跳线尾线的端部插芯研磨。现有的四角加压研磨机研磨插芯时,光纤研磨夹具的压柱布置在研磨定位小孔的外围。压柱通过螺钉和弹簧固定在底座上,操作时,将产品放入插芯定位的小孔内，然后提起及转动压柱，通过压柱上偏心的沟槽勾住产品尾部，以给产品施加一定的研磨压力。

上述光纤研磨夹具具有以下问题：

1)光纤研磨角度调整复杂，需进行特殊加工处理。

2)研磨夹具结构复杂，成本高。

3)夹具对保偏光纤尾纤块的夹持性能差，光纤夹持不稳定，研磨过程中振动较大，研磨效果差，抛光精度低。

4)使用传统的光纤夹具，光纤研磨角度不可调整，且夹持的稳定性差，导致研磨抛光精度低，极大地影响了保偏光纤粘接后的性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，使其应用范围更加广泛；且提高了光纤夹持的稳定性与可靠性及保偏光纤的研磨抛光精度。

本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具中，将旋转台安装于水平支臂的固定端A上，旋转台具有绕水平X轴的转动副。水平支臂的固定端B与升降杆相连，具有沿竖直Z轴的移动副；由此实现旋转台在X轴与Z轴方向上的位置调节。

上述旋转台上安装有陪片夹具，陪片夹具采用弹片缝隙式夹持。陪片夹具具有沿竖直Z轴的移动副；通过在陪片夹具上安装配重块，将陪片夹具所加持的光纤端面压至研磨平面上。通过旋转台的转动，实现光纤端面的研磨倾角调节。研磨过程中，通过调整配重块的重量可实现对研磨压力的控制。

本发明的优点为：

1、本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，改进了传统的光纤研磨夹具，加入了角度可调的特性，使其应用范围更加广泛。

2、本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，夹具采用了一体式设计方案，采用弹片缝隙式夹持方式，提高了光纤与夹具的接触长度，提高了光纤夹持的稳定性与可靠性，进而减少了研磨振动，提高了保偏光纤的研磨抛光精度。

附图说明

图1为本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具整体结构示意图；

图2为本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具中陪片夹具结构示意图；

图3为陪片夹具中陪片左夹具结构示意图；

图4为陪片夹具中陪片左夹具底部结构示意图；

图5为陪片夹具前部斜面倾斜角度示意图；

图6为陪片夹具中垫高块结构示意图。

1-升降杆 2-旋转台 3-夹管滑板

4-水平支臂 5-可调旋转台固定件 6-限位支架

7-陪片夹具 8-配重块 9-升降杆安装底座

10-研磨机平台 301-滑板螺纹孔 401-支臂通孔

501-固定件通孔 601-定位槽 602-定位螺钉

701-陪片左夹具 702-陪片右夹具 703-夹具连接件

704-垫高块 705-夹紧部分 706-定位部分

707-弧形截面凹槽 708-光纤定位槽 709-陪片设置槽

710-通孔 711-螺钉孔 712-卡槽

713-穿孔 714-LED设置槽 715-走线孔

703a-左夹具连接面 703b-右夹具连接面

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，包括升降杆1、旋转台2、夹管滑板3、水平支臂4、可调旋转台固定件5、限位支架6、陪片夹具7与配重块8，如图1所示。

其中，升降杆1轴线沿竖直Z轴设置，底端通过升降杆安装底座9固定安装于研磨机平台10上。夹管滑板3垂直于研磨机平台设置，后侧面设计有连接部分，连接部分滑动套接于升降杆1上，使夹管滑板3可沿升降杆1轴向滑动，调整自身高度。可调旋转台固定件5通过水平支臂4与夹管滑板3相连；可调旋转台固定件5上安装有旋转台2，旋转台2可绕水平X轴一定角度的精密旋转。

上述夹管滑板3上开有m行n列滑板螺纹孔301，其中m与n为均大于2；同时令水平支臂4两端分别为固定端A与固定端B。其中，固定端A上开有支臂通孔401，进而将支臂通孔401对应于滑板螺纹孔301设置，通过螺栓穿过支臂通孔401与滑板螺纹孔301螺纹连接拧紧，实现水平支臂4与夹管滑板3间的固定，且通过将支臂通孔401选择性的与滑板螺纹孔301对应设置后固定，实现水平支臂4在X轴与Z轴方向上的调节。上述支臂通孔401可设计为沿X轴的槽型孔，使得在水平支臂4固定时，可进一步对水平支臂4进行X轴方向上的微调。上述支臂通孔401设计为周向布置的多个，各个支臂通孔401间围成矩形，该矩形长边与宽边上各具有至少两个支臂通孔401，以保证水平支臂4固定后的强度和稳定性。本实施例中设计夹管滑板3上开有5行5列滑板螺纹孔，且支臂通孔401围成矩形长边与宽比各三个支臂通孔401。水平支臂4的固定端B上开有m₁行与n₁列支臂螺纹孔，用来安装可调旋转台固定件5，m₁与n₁均大于1。本实施例中设计支臂螺纹孔为2行2列。

所述可调旋转台固定件5为L型结构，一侧面为支臂连接面，其上开设有与水平支臂4的固定端B上支臂螺纹孔位置及数量对应的固定件通孔501，即固定件通孔501设计为m₁行与n₁列。由此通过螺栓穿过固定件通孔501与支臂螺纹孔间螺纹拧紧，实现可调旋转台固定件5与水平支臂4间的固定。上述固定件通孔501为沿Z轴设计的槽型孔，使得在可调旋转台固定件5进行固定时，可进一步对可调旋转台固定件5进行Z轴方向上的微调。可调旋转台固定件5的另一个侧面为旋转台安装面，用来安装旋转台2。通过对水平支臂4与可调旋转台固定件5的微调，最终实现对旋转台2在X轴与Z轴方向上的微调。

所述限位支架6用来安装陪片夹具，其上部开有沿Z轴设计的定位槽601，通过至少两个定位螺钉602穿过定位槽601后与旋转台2上的对应的螺纹孔螺纹连接，拧紧定位螺钉602后实现限位支架6与旋转台2间的固定；且通过松开定位螺钉602可实现限位支架6在Z轴方向上的位置调节，实现陪片夹具7所加持的光纤端面与研磨平面间距调节。限位支架6下方设计为U型结构，该U型结构两侧内壁上沿Z轴方向设计的滑槽，用来配合安装陪片夹具7。

所述陪片夹具7采用弹片缝隙式夹持方式，包括陪片左夹具701、陪片右夹具702、夹具连接件703与垫高块704，如图1所示。

所述陪片左夹具701与陪片右夹具702左右镜像对称，为矩形块状结构。陪片左夹具701与陪片右夹具702具有夹紧部分705与定位部分706，如图2、图3所示；夹紧部分705与定位部分706间上下设置，具有间隙。夹紧部分705与定位部分706后端相接，且在夹紧部分705与定位部分706后端相对侧面的对称位置，开有贯通夹紧部分705与定位部分706左右侧面的弧形截面凹槽707，如图3所示,实现夹紧部分705与定位部分706间的柔性连接。上述陪片左夹具701与陪片右夹具702中定位部分706相对侧面上，沿前后方向开有光纤定位槽708，用于放置光纤；同时在前端位置开有陪片设置槽709，用于放置陪片。其中，光纤定位槽708后端贯通定位部分706后侧面，且与弧形截面凹槽707连通；光纤定位槽708前端与陪片设置槽709连通，陪片设置槽709贯通定位部分706的前端面。

上述陪片左夹具701与陪片右夹具702中，夹紧部分705上开设有贯通夹紧部分705上下表面的通孔710，同时在定位部分706上开有与通孔710配合的螺纹孔。由此，将光纤沿光纤定位槽708设置后，将陪片设置于陪片设置槽709内，通过螺钉旋入通孔710后进一步旋入螺纹孔拧紧，使夹紧部分705靠近定位部分706，进而由夹紧部分705将陪片夹紧固定，实现陪片的固定，且保护光纤及LiNbO₃陪片不受损。在进行光纤及陪片安装时，以陪片上表面为基准面，在定轴过程中使保偏光纤慢轴与陪片的基准面垂直，从而完成定轴；随后再进行点胶将保偏光纤固定在光纤定位槽708内。在光纤定轴过程中，可通过在定位部分706侧壁前后两端开设计的大小相同的定轴固定螺钉孔711，实现陪片左夹具701与陪片右夹具702与定轴台面间的固定。

上述陪片左夹具701与陪片右夹具702的前端面设计为向各自外侧倾斜的斜面，倾斜角度为15°，如图4所示，可默认研磨具有倾斜角15°的光纤端面。若想研磨其他角度的端面，调节安装陪片夹具的可调旋转台到指定角度即可。陪片左夹具701与陪片右夹具702通过夹具连接件703相对定位。夹具连接件703具有连接面，用来安装陪片左夹具701与陪片右夹具702，使得一次研磨可以同时研磨两根光纤。

本发明中设计夹具连接件703的连接面包含左夹具连接面703a与右夹具连接面，如图5所示，且右夹具连接面703b低于左夹具连接面703a，形成阶梯面。陪片左夹具701与陪片右夹具702后端面分别固定安装于左夹具连接面703a与右夹具连接面703b上，实现相对固定，且左夹具连接件703前端端部位于右夹具连接件703前端面所在平面内，由此可保证同时研磨两个具有相同角度的光纤，如图4所示。

上述陪片左夹具701与陪片右夹具702相对的侧面上设计有卡槽712，同时在陪片左夹具701与陪片右夹具702间还设置有垫高块704，垫高块704为板状结构，平行于陪片左夹具701与陪片右夹具702相对侧面设置，且垫高块704前后两端设计为阶梯结构，使垫高块704两侧形成相互错开的定位面，可分别插入陪片左夹具701与陪片右夹具702相对的侧面上的卡槽712内，实现三者间的定位。垫高块704后端的阶梯结构与夹具连接件703的连接面上的阶梯面匹配，使垫高块704与夹具连接件703间相互不干涉。陪片左夹具701、陪片右夹具702与垫高块704三者上还开有相互连通的穿孔713，通过螺栓穿过穿孔713后，由螺母拧紧，实现陪片左夹具701、陪片右夹具702与垫高块704三者间的固定。

上述陪片左夹具701与陪片右夹具702的定位部分706相对侧面上，靠近陪片设置槽709位置，设计有LED设置槽714，如图3所示，内部用来放置LED灯，在光纤定轴过程中可提供光源。LED灯的走线通过定位部分706上开设的走线孔715实现。

陪片夹具7嵌入安装于限位支架6上的U型结构内，且将陪片左夹具701和陪片右夹具702作为滑块分别与U型结构两侧内壁上设计的滑槽配合滑动连接。同时在陪片夹具7中夹具连接件703顶端开有螺孔，通过螺栓与该螺孔配合将配重块8固定于夹具连接件703上。由此通过配重块，使得在重力的作用下将陪片夹具7所加持的光纤端面压至研磨平面上，通过旋转台2的转动，使限位支架6随动，实现光纤端面的研磨倾角调节。研磨过程中，通过调整配重块8的重量可实现对研磨压力的控制。

应用本发明角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具时，首先依次把要粘接的两条保偏光纤尾纤去除涂覆层，陪片左夹具701和陪片右夹具702的光纤定位槽708中；同时在陪片设置槽709内设置陪片。随后通过人工或自动识别的方法将光纤的慢轴垂直放置于陪片上的开槽面上，然后滴胶粘连光纤与陪片，将陪片设置于陪片设置槽709中，拧紧陪片左夹具701和陪片右夹具702侧面螺钉，夹紧陪片。最后将陪片左夹具701和陪片右夹具702与垫高块704、夹具连接件703连接，并安装配重块8，作为一个整体放入限位支架6的U型结构中，通过调整旋转台2选择需要的端面倾角，进行研磨操作。

Claims (5)

1.一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，其特征在于：旋转台安装于水平支臂的固定端A上，旋转台具有绕水平X轴的转动副；水平支臂的固定端B与升降杆相连，具有沿竖直Z轴的移动副；旋转台上安装有陪片夹具，陪片夹具具有沿竖直Z轴的移动副；通过在陪片夹具上安装配重块，将陪片夹具所加持的光纤端面压至研磨平面上；

所述陪片夹具采用弹片缝隙式夹持方式，所述陪片夹具包括陪片左夹具、陪片右夹具、夹具连接件与垫高块,所述陪片左夹具与陪片右夹具左右镜像对称,陪片左夹具与陪片右夹具具有夹紧部分与定位部分，夹紧部分与定位部分间上下设置，具有间隙,夹紧部分与定位部分后端相接，在夹紧部分与定位部分后端相对侧面的对称位置，开有贯通夹紧部分与定位部分左右侧面的弧形截面凹槽，陪片左夹具与陪片右夹具中定位部分相对侧面上沿前后方向开有光纤定位槽，在光纤定位槽前端位置开有陪片设置槽，光纤定位槽后端贯通定位部分后侧面，光纤定位槽与弧形截面凹槽连通；光纤定位槽前端与陪片设置槽连通，陪片设置槽贯通定位部分的前端面；

所述夹紧部分上开设有贯通夹紧部分上下表面的通孔，在定位部分上开有与通孔配合的螺纹孔；

陪片左夹具与陪片右夹具的前端面为倾斜面；夹具连接件的连接面包含左夹具连接面与右夹具连接面，右夹具连接面低于左夹具连接面，形成阶梯面，陪片左夹具与陪片右夹具后端面分别固定安装于左夹具连接面与右夹具连接面上，左夹具连接件前端端部位于右夹具连接件前端面所在平面内；

陪片左夹具与陪片右夹具相对的侧面上设计有卡槽，在陪片左夹具与陪片右夹具间还设置有垫高块，垫高块为板状结构，垫高块平行于陪片左夹具与陪片右夹具相对侧面设置，垫高块前后两端设计为阶梯结构，陪片左夹具、陪片右夹具与垫高块三者上还开有相互连通的穿孔。

2.如权利要求1所述一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，其特征在于：水平支臂固定端B通过夹管滑板与升降杆相连；夹管滑板设计有螺纹孔，水平支臂固定端B上开有支臂通孔，支臂通孔选择性的与滑板螺纹孔对应设置后由螺栓固定，实现水平支臂在X轴与Z轴方向上的调节；水平支臂的固定端A通过可调旋转台固定件连接旋转台，水平支臂的固定端B上开有支臂螺纹孔，可调旋转台固定件的支臂连接面上开设有与支臂螺纹孔位置及数量对应的固定件通孔；通过螺栓穿过固定件通孔与支臂螺纹孔后拧紧，实现可调旋转台固定件与水平支臂间的固定。

3.如权利要求2所述一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，其特征在于：支臂通孔设计为沿X轴的槽型孔，实现对水平支臂X轴方向上的微调；同时，固定件通孔为沿Z轴设计的槽型孔，实现可调旋转台固定件Z轴方向上的微调。

4.如权利要求1所述一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，其特征在于：陪片夹具安装于限位支架上设计的U型结构内，陪片夹具两侧分别与U型结构两内侧壁滑动配合安装。

5.如权利要求4所述一种角度可调保偏光纤尾纤块研磨夹具，其特征在于：限位支架上开有沿Z轴设计的定位槽，通过至少两个定位螺钉穿过定位槽后与旋转台相连；松开定位螺钉可实现限位支架在Z轴方向上的位置调节。