CN109031408A - 一种光纤光栅检波器的封装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种光纤光栅检波器封装装置及方法，涉及光纤勘测技术领域。该装置包括：夹持装置、底座和激光加热器。底座用于放置检波器，检波器上放置有光纤光栅，且光纤光栅通过夹持装置固定在所述检波器上。且光纤光栅的栅区位于检波器中间位置；栅区的两端的光纤上设置有焊料。激光加热器用于加热焊料使光纤光栅与检波器焊接在一起。通过设置夹持装置使光纤光栅与检波器之间形成固定的位置关系，保证了检波器的一致性。通过激光加热器加热焊料，将检波器与光纤光栅焊接在一起，相较于现有通过粘接的方式，更加牢固且在高温环境下不易发生蠕变，则不易发生检波器波长漂移，进而提升了检波器的性能。

Description

一种光纤光栅检波器的封装装置及方法

技术领域

本发明涉及光纤勘测技术领域，具体而言，涉及一种光纤光栅检波器封装装置及方法。

背景技术

目前，井中地震勘探技术所采用的核心设备为井下检波器。光纤光栅检波器利用光波在光纤中传播特性的变化来检测地震波分量，地震波使光纤中光波的相位或波长特性发生改变，通过相应解调即可得到地震波的信息。

光纤光栅检波器系统可以实现井下全光纤的地震波信号采集，直接通过光缆进行信号传输，不需要在井下完成模数转换，井下没有电子器件，不必考虑给传感器供电等问题。由于检波器长期工作在井下恶劣环境中，且光纤光栅本体与检波器机械结构的结合，多选用传统粘接剂，如环氧树脂胶、胶泥、低温玻璃胶等，这些传统粘接剂在井下高温环境中存在长期蠕变，导致检波器波长漂移，影响检波器性能，严重时还可导致检波器失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤光栅检波器封装装置及方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种光纤光栅检波器封装装置，所述装置包括：夹持装置、底座和激光加热器。

所述底座用于放置检波器，所述检波器上放置有光纤光栅，且所述光纤光栅通过所述夹持装置固定在所述检波器上。且所述光纤光栅的栅区位于所述检波器中间位置；所述栅区的两端的光纤光栅上设置有焊料。所述激光加热器用于加热所述焊料使所述光纤光栅与所述检波器焊接在一起。

可选地，所述夹持装置包括第一基座和第一光纤夹持装置，所述第一光纤夹持装置与所述第一基座固定连接，且所述第一光纤夹持装置还用于夹持所述光纤光栅的栅区的一端延伸出去的光纤。

所述光纤光栅夹持装置还包括第二基座和第二光纤夹持装置，所述第二光纤夹持装置与所述第二基座固定连接，且所述第二光纤夹持装置还用于夹持所述光纤光栅的栅区的另一端延伸出去的光纤。

可选地，所述第一光纤夹持装置和所述第二光纤夹持装置的设置位置使得所述第一光纤夹持装置和所述第二光纤夹持装置之间的所述光纤光栅成伸直状态。

可选地，所述第一基座和所述第二基座均为可移动基座。

可选地，所述焊料包括第一子焊料和第二子焊料，所述第一子焊料和所述第二子焊料均为中心带通孔的圆体，所述光纤穿过所述通孔，且所述光纤光栅的栅区位于所述第一子焊料和所述第二子焊料之间。

可选地，所述装置还包括空间四维手臂，所述空间四维手臂的一端固定于墙体，所述空间四维手臂的另一端与激光加热器固定连接，所述空间四维手臂用于移动所述激光加热器至所述焊料上方。

可选地，所述激光加热器表面覆盖有加热防护罩。

第二方面，本发明实施例提供了一种光纤光栅检波器封装方法，所述方法包括：

将光纤光栅穿过焊料放置在检波器上。

利用激光加热器加热所述焊料使所述光纤光栅和所述检波器固定连接。

可选地，将所述光纤光栅穿过所述焊料放置在检波器上的步骤包括：

将所述光纤光栅的一端通过第一光纤夹持装置固定，所述光纤光栅的另一端通过第二光纤夹持装置固定。

移动第一基座和第二基座使第一光纤夹持装置和第二光纤夹持装置之间的所述光纤光栅成伸直状态。

可选地，所述激光加热器加热所述焊料使所述光纤光栅和所述检波器固定连接的步骤包括：移动激光加热器置于所述第一子焊料上方，加热所述第一子焊料使其融化。

移动第二基座拉伸所述光纤光栅。

移动所述激光加热器置于第二子焊料上方，加热所述第二子焊料使其融化。

本发明实施例提供一种光纤光栅检波器封装装置及方法，通过设置夹持装置使所述光纤光栅与所述检波器之间形成固定的位置关系，保证了检波器的一致性。通过激光加热器加热焊料，将所述检波器与所述光纤光栅焊接在一起，相对于现有通过粘接的方式，更加牢固且在高温环境下不易发生蠕变，则不易发生检波器波长漂移，进而提升了检波器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种光纤光栅检波器封装装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的再一种光纤光栅检波器封装装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的光纤光栅检波器封装方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的光纤光栅检波器封装方法的又一流程示意图；

图5是本发明实施例提供的光纤光栅检波器封装方法的又一流程示意图。

附图标记汇总：

10－光纤光栅检波器封装装置；50－检波器；100－底座；120－第一基座；140－第一光纤夹持装置；160－第二基座；180－第二光纤夹持装置；300－激光加热器；320－空间四维手臂；340－加热防护罩；420－第一子焊料；440－第二子焊料。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，在本发明实施例提供了一种光纤光栅检波器封装装置10，所述装置10包括：夹持装置、底座100和激光加热器300。

所述底座100用于放置检波器50，所述检波器50上放置有光纤光栅，且所述光纤光栅通过所述夹持装置固定在所述检波器50上。且所述光纤光栅的栅区位于所述检波器50中间位置；所述栅区的两端的光纤上设置有焊料。所述激光加热器300用于加热所述焊料使所述光纤光栅与所述检波器50焊接在一起。

进一步的，通过设置夹持装置使所述光纤光栅与所述检波器50之间形成固定的位置关系，保证了检波器50的一致。通过激光加热器300加热焊料，将所述检波器50与所述光纤光栅焊接在一起，相对于现有通过粘接的方式，更加牢固且在高温环境下不易发生蠕变，则不易发生检波器50波长漂移，进而提升了检波器50的性能。

可选地，所述光纤光栅可以为Pi光纤光栅、镀碳光纤光栅、镀铝光纤光栅等。

可选地，所述检波器50与所述底座100固定连接，所述底座100放置与操作平台上，且所述底座100能实现左右移动。

可选地，所述夹持装置包括第一基座120和所述第一光纤夹持装置140，所述第一光纤夹持装置140与所述第一基座120固定连接，且所述第一光纤夹持装置140还用于夹持所述光纤光栅的栅区的一端延伸出去的光纤。

所述光纤光栅夹持装置还包括第二基座160和所述第二光纤夹持装置180，所述第二光纤夹持装置180与所述第二基座160固定连接，且所述第二光纤夹持装置180还用于夹持所述光纤光栅的栅区的另一端延伸出去的光纤。

可选地，所述第一光纤夹持装置140和所述第二光纤夹持装置180的设置位置使得所述第一光纤夹持装置140和所述第二光纤夹持装置180之间的所述光纤光栅成伸直状态。

可选地，所述第一基座120和所述第二基座160均为可移动基座。

可选地，所述第一基座120，所述第二基座160和所述底座100可以设置在一条直线上，所述第一基座120和所述第二基座160可以是三维基座。也就是可以移动所述底座100、所述第一基座120和所述第二基座160；使所述夹持装置夹持的光纤光栅的光栅部分处于所述检波器50的上方。

进一步的，所述第一基座120和所述第二基座160的移动可以是利用所述机械设备控制其移动，也可以通过手推拉的方式带动所述第一基座120和所述第二基座160进行移动。所述机械设备可以为机械手臂。

可选地，所述焊料包括第一子焊料420和第二子焊料440，所述第一子焊料420和所述第二子焊料440均为中心带通孔的圆体，所述光纤穿过所述通孔，且所述光纤光栅的栅区位于所述第一子焊料420和所述第二子焊料440之间。

可选地，所述焊料可以为低熔点焊料，例如可以选择无铅焊料合金。

请参阅图2，在本发明实施例中，所述装置10还包括空间四维手臂320，所述空间四维手臂320的一端固定于墙体，所述空间四维手臂320的另一端与激光加热器300固定连接，所述空间四维手臂320用于移动所述激光加热器300至所述焊料上方。

可选地，所述激光加热器300表面覆盖有加热防护罩340。

可选的，所述加热防护罩340可以使所述激光加热器300在加热所述焊料时不被所述焊料喷溅，而造成激光加热器300的损坏。

下面结合图3－图5，具体讲述本发明实施例提供的光纤光栅检波器的工作具体工作过程。

请参阅图3，本发明实施例提供了一种行为光纤光栅检波器封装方法，所述方法包括：

S100：将光纤光栅穿过焊料放置在检波器上。

S200：激光加热器加热所述焊料使所述光纤光栅和所述检波器固定连接。

可选地，请参阅图4，将所述光纤光栅穿过所述焊料放置在所述检波器50上的步骤包括：

S120：将所述光纤光栅的一端通过所述第一光纤夹持装置固定，所述光纤光栅的另一端通过所述第二光纤夹持装置固定。

S140：移动所述第一基座和所述第二基座使所述第一光纤夹持装置140和所述第二光纤夹持装置之间的所述光纤光栅成伸直状态。

可选地，请参阅图5，所述激光加热器加热所述焊料使所述光纤光栅和所述检波器固定连接的步骤包括：

S220：移动所述激光加热器置于所述第一子焊料上方，加热所述第一子焊料使其融化。

S240：移动所述第二基座拉伸所述光纤光栅。

S260：移动所述激光加热器置于所述第二子焊料上方，加热所述第二子焊料使其融化。

进一步的，本发明实施例的具体实施方式为将所述第一子焊料420和所述第二子焊料440依次套设于所述光纤光栅上，且分别位于所述光纤光栅的两侧。分别使用所述第一光纤夹持装置140和所述第二光纤夹持装置180分别将所述光纤光栅的两端固定。调整所述第一基座120和所述第二基座160是所述光纤光栅处于伸直状态且保持水平；同时使所述光纤光栅的栅区位于所述检波器50的中间位置。

进一步的，可以通过调整底座100，使所述第一子焊料420位于所述光纤光栅与所述检波器50的结合部。调整所述四维手臂使所述激光加热器300位于所述第一子焊料420的上方，打开所述激光加热器300对所述第一子焊料420进行加热，加热温度为450－500℃，加热时间5－10s，加热完毕后自然冷却。当第一子焊料420完全冷却时，调整所述第二基座160，使所述光纤光栅拉伸0.02－0.06mm。需要说明的是，这里并不限定所述光纤光栅的拉伸量，具体拉伸量由检波器50设计参数决定。调整另外一侧所述第二子焊料440的位置，使其位于所述光纤光栅与所述检波器50的结合部位。调整所述空间四维手臂320，使所述激光平面加热器与所述第二子焊料440对准，打开激光平面加热器对所述第二子焊料440进行加热，加热温度为450－500℃，加热时间5－10s，加热完毕后自然冷却。需要说明的是加热的温度和时间不进行限定，具体根据所述的时间和温度可以根据所述第一子焊料420和所述第二子焊料440的选取决定。

进一步的，因为在本发明实施例中，通过所述设置所述第一基座120和所述第二基座160，使所述光纤光栅的拉伸量可以严格的控制，且通过焊接的方式可以使所述光纤光栅和所述检波器50牢固的焊接在一起，能适应井下的恶劣环境，因此实用性更高。

在本发明实施例提供的一种光纤光栅检波器封装装置及方法，所述装置包括：夹持装置、底座和激光加热器。所述底座用于放置检波器，所述检波器上放置有光纤光栅，且所述光纤光栅通过所述夹持装置固定在所述检波器上。且所述栅区位于所述检波器中间位置；所述栅区的两端的光纤上设置有焊料。所述激光加热器用于加热所述焊料使所述光纤光栅与所述检波器焊接在一起。通过设置夹持装置使所述光纤光栅与所述检波器之间形成固定的位置关系，保证了检波器的一致性。通过激光加热器加热焊料，将所述检波器与所述光纤光栅焊接在一起，相对于现有通过粘接的方式，更加牢固且在高温环境下不易发生蠕变，则不易发生检波器波长漂移，进而提升了检波器的性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，包括：夹持装置、底座和激光加热器，

所述底座用于放置检波器，所述检波器上放置有光纤光栅，且所述光纤光栅通过所述夹持装置固定在所述检波器上，且所述光纤光栅的栅区位于所述检波器中间位置；所述栅区的两端的光纤上设置有焊料，所述激光加热器用于加热所述焊料使所述光纤光栅与所述检波器焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，所述夹持装置包括第一基座和第一光纤夹持装置，所述第一光纤夹持装置与所述第一基座固定连接，且所述第一光纤夹持装置还用于夹持所述光纤光栅的栅区的一端延伸出去的光纤；

所述光纤光栅夹持装置还包括第二基座和第二光纤夹持装置，所述第二光纤夹持装置与所述第二基座固定连接，且所述第二光纤夹持装置还用于夹持所述光纤光栅的栅区的另一端延伸出去的光纤。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，所述第一光纤夹持装置和所述第二光纤夹持装置的设置位置使得所述第一光纤夹持装置和所述第二光纤夹持装置之间的所述光纤光栅成伸直状态。

4.根据权利要求2所述的光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，所述第一基座和所述第二基座均为可移动基座。

5.根据权利要求1所述的光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，所述焊料包括第一子焊料和第二子焊料，所述第一子焊料和所述第二子焊料均为中心带通孔的圆体，所述光纤光栅穿过所述通孔，且所述光纤光栅的栅区位于所述第一子焊料和所述第二子焊料之间。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，所述装置还包括空间四维手臂，所述空间四维手臂的一端固定于墙体，所述空间四维手臂的另一端与激光加热器固定连接，所述空间四维手臂用于移动所述激光加热器至所述焊料上方。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅检波器封装装置，其特征在于，所述激光加热器表面覆盖有加热防护罩。

8.一种光纤光栅检波器封装方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述光纤光栅通过焊料放置在所述检波器上；

利用激光加热器加热所述焊料使所述光纤光栅和所述检波器固定连接。

9.根据权利要求8所述的光纤光栅检波器封装方法，其特征在于，将所述光纤光栅通过焊料放置在所述检波器上的步骤包括：

将所述光纤光栅穿过所述焊料；

将所述光纤光栅的一端通过第一光纤夹持装置固定，所述光纤光栅的另一端通过第二光纤夹持装置固定；

移动第一基座和第二基座使所述第一光纤夹持装置和所述第二光纤夹持装置之间的所述光纤光栅成伸直状态。

10.根据权利要求8所述的光纤光栅检波器封装方法，其特征在于，所述激光加热器加热所述焊料使所述光纤光栅和所述检波器固定连接的步骤包括：

移动所述激光加热器置于第一子焊料上方，加热所述第一子焊料使其融化；

移动第二基座拉伸所述光纤光栅；

移动所述激光加热器置于第二子焊料上方，加热所述第二子焊料使其融化。