CN109163738A - 一种集成光纤干涉仪模块的封装方法 - Google Patents

Abstract

一种集成干涉仪模块封装方法，该方法使用光纤导出管，硬铝盒，油脂状材料，硬铝盒，聚氨酯材料，聚酯薄膜及热塑性塑料聚合物，硬铝机箱封装集成光纤干涉仪模块。本发明结合了传统干涉仪封装技术与用于地震波检测的原子干涉仪封装技术，基于“盒子中的盒子中的盒子”的方案，有效实现隔温隔振隔音，稳定干涉仪内部气压以及隔绝外部湿度的目的，进一步提升了集成光纤干涉仪模块的性能，更好的满足相关科研领域及工程应用的需要。

Description

一种集成光纤干涉仪模块的封装方法

技术领域

本发明涉及干涉仪技术领域，特别是一种集成光纤干涉仪模块的封装方法。该技术可应用于光纤传感，光频传递，高分辨率激光光谱等领域。

背景技术

光纤干涉仪在高精度光纤传感，相干光通信，光频传递，高精度光谱检测等领域都有重要应用。2013年中国科学院上海光学精密机械研究所的杨飞等人提出一种基于3×3耦合器的迈克尔逊干涉仪用于测量激光器噪声特性的装置(发明专利CN102353523 B)，结果发现外界环境扰动将会极大地影响干涉仪的性能，从而影响所测激光器噪声谱特性的正确性，因此合理封装干涉仪模块以尽可能阻隔外界环境扰动显得尤为重要。

对于光纤干涉仪的封装技术，通常是将干涉仪模块封装在铝壳中并在外围填充隔温隔音材料并且放置在隔震光学平台上以实现隔震目的(在先技术之一:“Thermal PhaseNoise Measurements in Optical Fiber Interferometers”,IEEE Journal of QuantumElectronics.Vol 48,No 5,May 2012)。其基本做法是将干涉仪封装在一个铝盒中并且包裹上吸声材料，然后将整个装置放置在一个气囊上，最后将整个系统放置在一个光学隔震平台上，气流扰动通过关闭空调减弱。但是这种封装方式限制了干涉仪系统在非理想环境下的使用，对外界环境扰动的隔离能力较低；

在先技术之二：“Decoupling of a neutron interferometer from temperaturegradients”,Review of Scientific instruments.87,123507,2015)。这种干涉仪封装方案采用“盒子中的盒子中的盒子”方法。最外层为混凝土结构，可以有效隔离外界环境扰动；第二层封装为二层密封隔离，实现主动的热和声音隔离；最里层为镉衬铝盒用于封装干涉仪以及探测器，这个装置通过一系列加热器实现温度主动控制，维持内部温度恒定。最后整个系统安装在独立的基座上，固定在一个振动隔离装置上。这种封装系统可以有效地隔离外界环境扰动，但是系统相对复杂，体积巨大，价格昂贵，对于许多科研或民用干涉仪系统并不适用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种集成光纤干涉仪模块的封装方法，通过结合光纤干涉仪的传统封装技术与原子干涉仪封装技术，参考原子干涉仪封装方案，采用四层壳子嵌套的封装技术，各层之间采用弹簧螺丝固定以减小外界震动对系统的响应，并且合理设置各层填充物质以减小外界环境扰动对于干涉仪的影响。

本发明的技术解决方案如下：

一种集成光纤干涉仪模块的封装方法，包括如下步骤：

①在第一硬铝盒的表面镀绝热材料；

②采用弹簧螺丝将待封装的集成光纤干涉仪模块固定在表面镀有绝热材料的硬铝盒中；

③将上述已封装好的硬铝盒使用弹簧螺丝固定在第二硬铝盒中，并在该第二硬铝盒中填充油脂状材料，该材料熔点大于70℃、密度低于1.293g/L、低折射率为0；

④用弹簧螺丝将已封装好的第二硬铝盒固定在特殊结构的吸音盒子中，并在该盒子中填充聚氨酯材料，该特殊结构的吸音盒子由三层铅板和三层开孔泡沫材料交替粘合而成；

⑤用弹簧螺丝将已封装好的盒子固定在硬铝机箱中，并在该硬铝机箱中均匀填充聚酯薄膜和热塑性塑料聚合物材料；

⑥将第一光纤导出管和第二光纤导出管由硬铝机箱插入至集成光纤干涉仪模块，供集成光纤干涉仪模块穿出输入光纤尾纤和输出光纤尾纤，光纤导出管由热膨胀系数小于1.5×10^-6℃的固体材料制成。

所述的光纤集成干涉仪模块为集成在方形盒中的干涉仪单元通过热膨胀系数小于1.5×10^-6℃的固体材料制成光纤导出管将干涉仪模块输入输出光纤导出到整个系统之外，表面度绝热材料的硬铝盒用于封装集成光纤干涉仪模块，油脂状材料用于隔热，隔湿，硬铝盒用于填充高熔点、高密封性、低折射率的油脂状材料，聚氨酯材料用于隔温隔音隔湿隔振，特殊结构的吸音盒子用于进一步吸音，聚酯薄膜以及热塑性塑料聚合物用于进一步阻隔外界环境热扰动，硬铝机箱用于封装整个系统，采用这样的封装以尽可能降低0-200Hz的环境扰动。

本发明与在先技术相比，具有以下优点和积极效果：

1、与在先技术[1]相比，本发明的集成光纤干涉仪模块封装方法结合原子干涉仪封装的优点，可以更为有效地隔绝外界环境扰动对于光纤干涉仪性能的影响，对于相对恶劣一些的环境也有较好的抗干扰性与稳健性，扩大了干涉仪的应用范围。

2、与在先技术[2]相比，本发明的集成光纤干涉仪模块封装方法结合了传统光纤干涉仪装置封装的优点，可以减小干涉仪整体的尺寸，降低干涉仪封装价格，更为具有普适性。

附图说明

图1是本发明集成光纤干涉仪模块封装后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本发明进行进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

在第一硬铝盒7的表面镀绝热材料，进行第一层隔热处理；采用弹簧螺丝将待封装的集成光纤干涉仪模块8固定在表面镀有绝热材料的硬铝盒7中，以避免封装对于所述的集成光纤干涉仪模块8施加应力；将已封装集成光纤干涉仪模块8的第一硬铝盒7使用弹簧螺丝固定在第二硬铝盒5中，并在该第二硬铝盒5中填充油脂状材料6，所述的油脂状材料6为熔点大于70℃、密度低于1.293g/L、低折射率为0的材料，可以有效隔绝外界环境热量与集成光纤干涉仪模块8进行热量交互，减小外界气压对集成光纤干涉仪模块8的影响，消除外界湿度对集成光纤干涉仪模块(8)的影响；用弹簧螺丝将所述的第二硬铝盒5固定在盒子3中，并在该盒子3中填充聚氨酯材料4，所述的盒子3由三层铅板和三层开孔泡沫材料交替粘合而成，可以有效减小外界声音扰动对集成光纤干涉仪模块8的影响，聚氨酯材料则可以有效地降低外界声音影响，隔绝外界湿度影响以及起到隔绝温度的效果；用弹簧螺丝将所述的盒子3固定在硬铝机箱1中，并在该硬铝机箱1中均匀填充聚酯薄膜和热塑性塑料聚合物材料2，可以进一步减小外界声音以及热量对集成光纤干涉仪模块8的影响；将第一光纤导出管9和第二光纤导出管10由硬铝机箱1插入至集成光纤干涉仪模块8，供集成光纤干涉仪模块8穿出输入光纤尾纤和输出光纤尾纤，所述的第一光纤导出管9和第二光纤导出管10由热膨胀系数小于1.5×10^-6℃的固体材料制成，可以最小化导出管热膨胀而改变光纤应力的影响。

本发明由于结合了光纤干涉仪的传统封装技术与原子干涉仪封装技术，采用四层壳子嵌套的封装技术，各层之间采用螺丝加弹簧结构固定以减小外界震动对系统的响应，并且合理设置各层填充物质以减小外界环境扰动对于干涉仪的影响，进一步提升集成光纤干涉仪的性能，更好的满足相关工程应用的需要。本发明可广泛应用于光纤传感，光频传递，高分辨率激光光谱等许多领域。

Claims (4)

1.一种集成光纤干涉仪模块的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

①在第一硬铝盒(7)的表面镀绝热材料；

②采用弹簧螺丝将待封装的集成光纤干涉仪模块(8)固定在表面镀有绝热材料的硬铝盒(7)中；

③将已封装集成光纤干涉仪模块(8)的第一硬铝盒(7)使用弹簧螺丝固定在第二硬铝盒(5)中，并在该第二硬铝盒(5)中填充油脂状材料(6)；

④用弹簧螺丝将所述的第二硬铝盒(5)固定在盒子(3)中，并在该盒子(3)中填充聚氨酯材料(4)；

⑤用弹簧螺丝将所述的盒子(3)固定在硬铝机箱(1)中，并在该硬铝机箱(1)中均匀填充聚酯薄膜和热塑性塑料聚合物材料(2)；

⑥将第一光纤导出管(9)和第二光纤导出管(10)由硬铝机箱(1)插入至集成光纤干涉仪模块(8)，供集成光纤干涉仪模块(8)穿出输入光纤尾纤和输出光纤尾纤。

2.根据权利要求1所述的集成光纤干涉仪模块的封装方法，其特征在于，所述的油脂状材料(6)为熔点大于70℃、密度低于1.293g/L、低折射率为0的材料。

3.根据权利要求1所述的集成光纤干涉仪模块的封装方法，其特征在于，所述的盒子(3)由三层铅板和三层开孔泡沫材料交替粘合而成。

4.根据权利要求1所述的集成光纤干涉仪模块的封装方法，其特征在于，所述的第一光纤导出管(9)和第二光纤导出管(10)由热膨胀系数小于1.5×10^-6℃的固体材料制成。