CN108983445B - 一种光纤声光器件应力可调节支架及其系统和安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤声光器件应力可调节支架及其系统和安装方法。本发明采用在一维精密平移装置上固定光纤支架,从而对光纤施加轴向应力,并且通过辅助安装设备使声光驱动角锥的尖端与光纤重合;本发明解决了光纤声光器件在使用中应力需要随时调整的问题,并且兼顾了不同应用的光纤声光器件的灵活性,为光纤声光器件真正实用化提供了必要的结构;同时本发明提出了辅助安装设备,该结构调整灵活,可重复利用,能够满足光纤声光器件应力可调节支架的批量安装使用,解决了生产过程中声光角锥与光纤精密对准的问题;本发明使光纤声光器件真正进行脱离实验室走向应用,为其在全光纤通信、全光纤传感、全光纤激光器等领域的应用奠定了坚实的基础。
Description
技术领域
本发明涉及全光纤器件领域,具体涉及一种光纤声光器件应力可调节支架及其系统和安装方法。
背景技术
因为全光纤声光器件具有光纤模式转换的特性,它的应用非常广泛,从最简单的带阻带通滤波器,到目前最前沿的矢量涡旋光束合成都有应用,更重要的是,声光相互作用遵循能量守恒定律,可以实现光学频率的改变,即移频器,广泛应用于外差探测和动态结构光场的形成。此外,全光纤声光器件还具有低功耗,信噪比高,成本低等很多优点,同时,它还保留了易与现有的全光纤通信网络与全光纤传感网络方便对接的特性。
典型的光纤声光器件至少包括一个超声驱动角锥C,和一根经过处理的光纤D或光纤结构。如图1所示,超声驱动角锥C由压电陶瓷PC和超声聚能角锥C粘接形成,超声驱动角锥C粘接于光纤D。通过在超声驱动加锥上加载电信号,由振动在光纤中形成的声波,改变光纤中光传输的状态。
但是,目前全光纤声光器件真正应用的实例几乎没有,这是因为以下的几个原因:
1单模光纤自身非常细,一般只有125微米,为了增加驱动效率,通常还需要进行腐蚀,减小直径,结构脆弱;
2全光纤声光滤波器的角锥尖端很小,与光纤的粘接对准需要精密的三维平移台,这造成实验室内这种结构尺寸很大,结构复杂;
3最重要的,全光纤声光滤波器件的工作波段和效率对光纤应力非常敏感,所以粘接的光纤一般也需要三维平移台对准和调节应力,在外界应用时,还需要考虑环境温度变化造成的附加响应,需要额外的应力校正。
以上的几种原因,最终造成了目前光纤声光器件体积庞大,算上附加的至少两到三个三维平移台,使用成本过高的缺点,从而限制了其走向应用。
发明内容
基于以上现有技术中存在的问题,经过长期研究,本发明提出了一种光纤声光器件应力可调节支架及其系统和安装方法。
本发明的一个目的在于提出一种光纤声光器件应力可调节支架。
本发明的光纤声光器件应力可调节支架包括:底板、两个光纤支架和一维精密平移装置;其中,底板和两个光纤支架均采用刚性材料;在底板的一端或两端沿光纤的方向设置一维精密平移装置;若在底板的一端设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上固定安装一个光纤支架,在底板的另一端固定安装另一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且远离一维精密平移装置;若在底板的两端分别设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上分别固定安装一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且位于两个光纤支架的之间;声光驱动角锥的尖端不低于两个光纤支架的顶端;声光驱动角锥的尖端与光纤重合;在两个光纤支架的顶端夹持或粘接光纤;通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤施加轴向应力。
进一步,本发明还包括附加装置,附加装置为设置在底板上的用于安装光纤的安装螺孔或通透的狭缝、用于安装声光驱动角锥的电输入接头以及用于安装移频器耦合光纤的支架中的一种或多种。
本发明还包括外壳,底板、两个光纤支架和一维精密平移装置设置在外壳内,在外壳上设置有输入光纤端口、输出光纤端口、用于加载超声波驱动电压的电接口以及用于调整一维精密平移装置的应力调节端口。
声光驱动角锥的尖端与两个光纤支架的顶端的垂直距离为0~5mm。声光驱动角锥与一维精密平移装置之间为声光作用区,根据声光作用区的长短,确定角锥的位置。
一维精密平移装置采用细纹螺丝、手动一维平移台或者自驱动的一维平移台。
光纤支架的热胀系数与光纤的热胀系数相同或者不同;若光纤支架的热胀系数与光纤的热胀系数相同,则在温度变化范围不大的情况下,每次使用前能够省略光纤支架的轴线应力调节的一维精密平移装置及相应的调节步骤;若光纤支架的热胀系数与光纤的热胀系数不同,则每次使用前需要有光纤支架的轴线应力调节的一维精密平移装置及相应的调节步骤。
本发明的另一个目的在于提出一种光纤声光器件应力可调节支架系统。
本发明的光纤声光器件应力可调节支架系统包括:光纤声光器件应力可调节支架、辅助安装设备和平台;其中,辅助安装设备包括第一至第三三维平移台以及两个光纤夹具,第一和第二三维平移台分别位于第三三维平移台的两侧,沿光纤的方向固定安装在平台上,在第一和第二三维平移台上分别设置光纤夹具;光纤声光器件应力可调节支架固定在第三三维平移台上;光纤置于第一和第二三维平移台的两个光纤夹具上;光纤声光器件应力可调节支架包括底板、两个光纤支架和一维精密平移装置,底板和两个光纤支架均采用刚性材料,在底板的一端或两端沿光纤的方向设置一维精密平移装置;若在底板的一端设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上固定安装一个光纤支架,在底板的另一端固定安装另一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且远离一维精密平移装置;若在底板的两端分别设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上分别固定安装一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且位于两个光纤支架的之间;声光驱动角锥的尖端不低于两个光纤支架的顶端;通调节过调节第三三维平移台使得声光驱动角锥的尖端与光纤重合;在两个光纤支架的顶端夹持或粘接光纤;通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤施加轴向应力。
本发明的另一个目的在于提供一种光纤声光器件应力可调节支架系统的安装方法。
本发明的光纤声光器件应力可调节支架系统的安装方法,包括以下步骤:
1)将一维精密平移装置沿光纤的方向设置在底板的一端或两端;
2)若在底板的一端设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上固定安装一个光纤
支架,在底板的另一端固定安装另一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体
移动,将声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且远离一维精密
平移装置;若在底板的两端分别设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上分别
固定安装一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,将声光驱动角锥安
装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且位于两个光纤支架的之间;声光驱动角
锥的尖端不低于两个光纤支架的顶端;
3)将两个光纤夹具分别设置在第一和第二三维平移台上,沿光纤的方向将第一和第二三
维平移台分别位于第三三维平移台的两侧固定安装在平台上;
4)将光纤置于两侧的第一和第二三维平移台上,利用两个光纤夹具将光纤临时固定;
5)将光纤声光器件应力可调节支架固定在第三三维平移台上,与光纤平行放置;
6)通过调节第三三维平移台,使光纤与声光驱动角锥的尖端重合;
7)将声光驱动角锥的尖端粘接至光纤上,通过第一和第二三维平移台调整应力,并测试
确认声光驱动角锥和光纤的性能;
8)通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤施加轴向应力;
9)将光纤粘接或夹持在光纤声光器件应力可调节支架的两个光纤支架上。
进一步,还包括加装外壳并预留端口,将底板、两个光纤支架和一维精密平移装置设置在外壳内,在外壳上留有输入光纤端口、输出光纤端口、用于加载超声波驱动电压的电接口以及应力调节端口中的一种或多种。
还包括添加其他附件,其他附件为用于导出包层模的拉锥光纤、回音廊模微腔、光栅、耦合器或吸声器结构。
本发明的优点:
本发明采用在一维精密平移装置上固定光纤支架,从而对光纤施加轴向应力,并且通过辅助安装设备使声光驱动角锥的尖端与光纤重合;本发明解决了光纤声光器件在使用中应力需要随时调整的问题,并且兼顾了不同应用的光纤声光器件的灵活性,为光纤声光器件真正实用化提供了必要的结构;同时本发明提出了辅助安装设备,该结构调整灵活,可重复利用,能够满足光纤声光器件应力可调节支架的批量安装使用,解决了生产过程中声光角锥与光纤精密对准的问题;本发明能够使光纤声光器件真正进行脱离实验室走向应用,为其在全光纤通信、全光纤传感、全光纤激光器等领域的应用奠定了坚实的基础。
附图说明
图1为现有技术的光纤声光器件的示意图;
图2为本发明的光纤声光器件应力可调节支架的实施例一的示意图;
图3为本发明的光纤声光器件应力可调节支架的实施例二的示意图;
图4为本发明的光纤声光器件应力可调节支架的实施例三的示意图;
图5为本发明的光纤声光器件应力可调节支架系统的示意图,其中,(a)为主视图,(b)为俯视图。
具体实施方式
下面结合附图,通过具体实施例,进一步阐述本发明。
实施例一
如图2所示,本实施例的光纤声光器件应力可调节支架包括:底板A、两个光纤支架B1和B2以及一维精密平移装置S;其中,在底板右端设置一维精密平移装置S;在一维精密平移装置S上固定安装一个光纤支架B2,在底板的另一端固定安装另一个光纤支架B1,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且远离一维精密平移装置S;通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤D施加轴向应力。
实施例二
如图3所示,本实施例的光纤声光器件应力可调节支架包括:底板A、两个光纤支架B1和B2以及两个一维精密平移装置S;其中,在底板A的两端沿光纤的方向分别设置一维精密平移装置S;在一维精密平移装置上分别固定安装一个光纤支架B1和B2,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥C安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且位于两个光纤支架的中间;通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤D施加轴向应力。
实施例三
如图4所示,本实施例的光纤声光器件应力可调节支架包括:底板A、两个光纤支架B1和B2以及一维精密平移装置S;其中,在底板左端设置一维精密平移装置S;在一维精密平移装置S上固定安装一个光纤支架B1,在底板的另一端固定安装另一个光纤支架B2,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且远离一维精密平移装置S;通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤D施加轴向应力。
如图5所示,本实施例的光纤声光器件应力可调节支架系统包括:光纤声光器件应力可调节支架、辅助安装设备和平台P;其中,辅助安装设备包括第一至第三三维平移台S1~S3以及两个光纤夹具F,第一和第二三维平移台S1和S2分别位于第三三维平移台S3的两侧,沿光纤的方向固定安装在平台P上,使之成为一个整体,在第一和第二三维平移台S1和S2上分别设置光纤夹具F;光纤声光器件应力可调节支架固定在第三三维平移台S3上;光纤D置于第一和第二三维平移台的两个光纤夹具F上;通调节过调节第三三维平移台S3使得声光驱动角锥C的尖端与光纤D重合。
最后需要注意的是,公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内,各种替换和修改都是可能的。因此,本发明不应局限于实施例所公开的内容,本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (3)
1.一种光纤声光器件应力可调节支架系统的安装方法,其特征在于,所述安装方法包括以下步骤:
1)将一维精密平移装置沿光纤的方向设置在底板的一端或两端;
2)若在底板的一端设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上固定安装一个光纤支架,在底板的另一端固定安装另一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,将声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且远离一维精密平移装置;若在底板的两端分别设置一维精密平移装置,则在一维精密平移装置上分别固定安装一个光纤支架,一维精密平移装置带动光纤支架整体移动,将声光驱动角锥安装在底板上位于两个光纤支架的连接线上,并且位于两个光纤支架的之间;声光驱动角锥的尖端不低于两个光纤支架的顶端;
3)将两个光纤夹具分别设置在第一和第二三维平移台上,沿光纤的方向将第一和第二三维平移台分别位于第三三维平移台的两侧固定安装在平台上;
4)将光纤置于两侧的第一和第二三维平移台上,利用两个光纤夹具将光纤临时固定;
5)将光纤声光器件应力可调节支架固定在第三三维平移台上,与光纤平行放置;
6)通过调节第三三维平移台,使光纤与声光驱动角锥的尖端重合;
7)将声光驱动角锥的尖端粘接至光纤上,通过第一和第二三维平移台调整应力,并测试确认声光驱动角锥和光纤的性能;
8)通过一维精密平移装置沿着光纤的方向改变位置,从而对光纤施加轴向应力;
9)将光纤粘接或夹持在光纤声光器件应力可调节支架的两个光纤支架上。
2.如权利要求1所述的安装方法,其特征在于,还包括加装外壳并预留端口,将底板、两个光纤支架和一维精密平移装置设置在外壳内,在外壳上留有输入光纤端口、输出光纤端口、用于加载超声波驱动电压的电接口以及应力调节端口中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的安装方法,其特征在于,还包括添加其他附件,其他附件为用于导出包层模的拉锥光纤、回音廊模微腔、光栅、耦合器或吸声器结构。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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