CN112945265A - 一种高精度保偏光纤环圈的固化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高精度保偏光纤环圈固化方法，针对使用紫外胶为固胶的光纤绕制的保偏光纤环圈，包括以下步骤：将光纤环圈放置在旋转固化托盘上并在旋转轴的带动下匀速旋转；将紫外LED灯的光斑聚焦在光纤环圈的侧面照射固化紫外胶；将初步旋转固化完成后的光纤环圈拆除旋转固化托盘脱骨后并用紫外汞灯分别照射光纤环圈的上下表面进一步固化光纤环圈。本发明采用紫外灯照射的方式固化紫外固胶，并且固化过程中采用了紫外LED灯旋转固化和脱骨后紫外汞灯二次固化的工艺，更好的保证了光纤环圈光纤间的紫外固胶固化完全，实现了胶粘剂的均匀分布，内部应力分布均匀，减少对光纤环圈的影响，从而整体上提高保偏光纤环圈的温度性能与振动性能。
Description
技术领域
本发明涉及光纤环圈的制备，尤其涉及一种高精度保偏光纤环圈的固化方法。
背景技术
1976 年 V．Vali 和 R．W．Shorthill 提出光纤陀螺的概念以来，光纤陀螺仪的研究得到了迅猛发展，成为光纤传感领域最重要的成就之一。光纤陀螺基于 Sagnac 效应，是一种新型光纤角速率传感器，它具有全固态、没有旋转部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻等优点，目前已在航空、航天、航海、兵器、机器人控制、石油钻井及雷达等领域获得了广泛的应用，我国已把光纤陀螺技术作为关键技术予以大力发展。光纤陀螺仪典型结构由超辐射发光二极管光源、耦合器（环形器）、集成光学器件Y波导（包含起偏器、相位调制器）和PIN-FET光电探测器、光纤环六部分组成。其中光纤环是光纤陀螺的传感核心器件，其温度稳定性能和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的性能。光纤环在具体应用中会受到由机械张力、振动、冲击和温度梯度等因素引起的环境干扰，在相同时间内当环境干扰对相向传播的两束光信号影响不同时，会产生附加相位误差。需采用精密的绕制技术、完善的封装工艺，来保证光纤环具有高质量的静态特性（低的偏振串扰、低的插入损耗、低消光比等）和高质量的瞬态特性（抗振动、抗冲击、不受环境温度和磁场的影响）。现阶段提高光纤陀螺的整体精度的重要措施是提高光纤环的温度稳定性能和抗振动性能。为了满足光纤陀螺的振动性能要求，绕制后的光纤线圈需要施胶固化加以固定。胶粘剂是光纤环圈系统中重量占比最大的，因此，胶粘剂的性能（如粘接强度、弹性模量、玻璃化转变温度、固化收缩率等）对光纤环圈的性能影响尤为重要。目前绕制光纤环圈广泛使用的胶粘剂为热固化型和光固化型两类。热固化胶粘剂主要有环氧类和硅橡胶类，多为双组分，使用前需混合并经脱泡后施胶。在现有施胶固化条件下，为了防止在施胶的中途出现胶粘剂固化的现象，这类粘合胶的适用期要大于总的操作时间。光固化胶粘剂中，UV固化粘合胶与其他胶粘剂相比，具有固化速度快、安全环保、低温固化（特别适用于对热敏感的材料）、操作时间长、综合性能好等优点，在光纤领域得到了广泛的应用。UV固化胶粘剂是在UV光照射下，引发剂分解为自由基/阳离子并引发聚合反应的发生。但UV光固化技术也存在一定的缺陷：光纤环圈内光纤紧密排列，胶粘剂填充于光纤缝隙之间，结构复杂，UV光线传播存在困难，因此UV固化胶粘剂往往无法得到彻底固化，从而影响光纤环圈的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高精度保偏光纤环圈固化方法，用以提高针对使用紫外胶为固胶的光纤绕制保偏光纤环圈的固化程度和固化效果。
本发明采用的技术方案是：一种高精度保偏光纤环圈的固化方法，其特征在于：光纤环圈固定在旋转固化托盘上进行固化，所述旋转固化托盘由金属圆盘、轴承套、金属圆盖板螺栓、螺母组成，其中轴承套圆面端放置在金属圆盘的一端面上，由4个短螺栓和螺母螺接固定；
具体步骤如下：
步骤一、将光纤环圈一端平放在金属圆盘无承套的端面上，将金属圆盖板扣装在光纤环圈的另一端上，使光纤环圈置于金属圆盖板的圆凹槽中，将4个螺栓依次穿过轴承套圆面端的4个孔、金属圆盘的4个孔、光纤环圈、金属圆盖板的4个孔与螺母螺接，将光纤环圈固定在旋转固化托盘上；
步骤二、将旋转固化托盘通过轴承套凸起端的轴孔与电机轴的配合固定在电机轴上，开启电机，电机轴带动旋转固化托盘匀速旋转，旋转固化的转速为10-30转/分钟；
步骤三、开启紫外LED灯并调节其和光纤环圈的相对位置，即，将紫外LED灯的光斑聚焦在光纤环圈的侧面照射固化紫外胶，紫外LED 灯固化时其光斑大小以恰好覆盖光纤环圈的侧面为宜，持续照射固化时间为30-60分钟；
步骤四、关闭紫外LED灯和电机电源，将旋转固化托盘与电机轴分离取下，然后将初步旋转固化完成后的光纤环圈从旋转固化托盘上取下，将光纤环圈平放在紫外汞灯下方，光纤环圈距离紫外汞灯15厘米，用紫外汞灯照射光纤环圈的上表面紫外胶，持续照射5-10分钟，分钟完成固化后关闭紫外汞灯，再将光纤环圈翻面后再次用紫外汞灯照射光纤环圈下表面紫外胶，持续照射5-10分钟，固化完成后关闭紫外汞灯；
紫外LED灯和紫外汞灯的发射波长对应所用紫外胶的固化波长；
光纤环圈为直径165μm光纤绕制的高精度保偏光纤环圈；
所述光纤环圈采用的胶粘剂为紫外胶。
本发明有益效果如下：
本发明采用紫外灯照射的方式固化紫外胶粘剂，并且固化过程中采用了紫外LED灯旋转固化和旋转固化托盘脱离后紫外汞灯二次固化的工艺，更好的保证了光纤环圈光纤间的紫外胶粘剂固化完全，实现了胶粘剂的均匀分布，内部应力分布均匀，减少对光纤环圈的影响，从而整体上提高保偏光纤环圈的温度性能与振动性能。
附图说明
图1为本发明旋转固化托盘的结构分解示意图；
图2为本发明金属圆盘的结构示意图；
图3为本发明轴承套的结构示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为本发明旋转固化托盘的使用状态图；
图6为本发明光纤环圈的固化流程图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明：
如图1至图6所示，一种高精度保偏光纤环圈的固化方法，其特征在于：光纤环圈2固定在旋转固化托盘1上进行固化，所述旋转固化托盘1由金属圆盘1-1、轴承套1-2、金属圆盖板1-3、螺栓1-4、螺母1-5组成，其中轴承套1-2圆面端放置在金属圆盘1-1的一端面上，由4个短螺栓和螺母螺接固定。
具体步骤如下：
步骤一、将光纤环圈2一端平放在金属圆盘1-1无轴承套1-2的端面上，将金属圆盖板1-3扣装在光纤环圈2的另一端上，使光纤环圈置于金属圆盖板1-3的圆凹槽1-3-1中，将4个螺栓1-4依次穿过轴承套1-2圆面端的4个孔、金属圆盘1-1的4个孔、光纤环圈2、金属圆盖板1-3的4个孔与螺母1-5螺接，将光纤环圈2固定在旋转固化托盘1上；
步骤二、将旋转固化托盘1通过轴承套1-2凸起端的轴孔1-2-1与电机轴的配合固定在电机轴上，开启电机，电机轴带动旋转固化托盘1匀速旋转，旋转固化的转速为10-30转/分钟；
步骤三、开启紫外LED灯并调节其和光纤环圈2的相对位置，即，将紫外LED灯的光斑聚焦在光纤环圈2的侧面照射固化紫外胶，紫外LED 灯固化时其光斑大小以恰好覆盖光纤环圈的侧面为宜，持续照射固化时间为30-60分钟；
步骤四、关闭紫外LED灯和电机电源，将旋转固化托盘1与电机轴分离取下，然后将初步旋转固化完成后的光纤环圈2从旋转固化托盘1上取下，将光纤环圈2平放在紫外汞灯下方，光纤环圈2距离紫外汞灯15厘米，用紫外汞灯照射光纤环圈2的上表面紫外胶，持续照射5-10分钟，分钟完成固化后关闭紫外汞灯，再将光纤环圈2翻面后再次用紫外汞灯照射光纤环圈2下表面紫外胶，持续照射5-10分钟，固化完成后关闭紫外汞灯；
紫外LED灯和紫外汞灯的发射波长对应所用紫外胶的固化波长；
光纤环圈为直径165μm光纤绕制的高精度保偏光纤环圈；
所述光纤环圈采用的胶粘剂为紫外胶。
下面，以两个具体实例进行详细说明：
第一实施例：
步骤一、将一个直径165μm光纤绕制的48层保偏光纤环圈2一端平放在金属圆盘1-1无轴承套1-2的端面上，将金属圆盖板1-3扣装光纤环圈2的另一端上，使光纤环圈置于金属圆盖板1-3的圆凹槽1-3-1中，将4个螺栓1-4依次穿过轴承套1-2圆面端的4个孔、金属圆盘1-1的4个孔、光纤环圈2、金属圆盖板1-3的4个孔与螺母1-5螺接，将光纤环圈2固定在旋转固化托盘1上；
步骤二、将旋转固化托盘1通过轴承套1-2凸起端的轴孔1-2-1与电机轴的配合固定在电机轴上，开启电机，电机轴带动旋转固化托盘1匀速旋转，将转速调节至10转/分钟；
步骤三、开启紫外LED灯并调节其和光纤环圈2的相对位置，即，将紫外LED灯的光斑聚焦在光纤环圈2的侧面照射固化紫外胶，紫外LED 灯固化时其光斑大小以恰好覆盖光纤环圈的侧面为宜，持续照射固化时间为30分钟；
步骤四、关闭紫外LED灯和电机电源，将旋转固化托盘1与电机轴分离取下，然后将初步旋转固化完成后的光纤环圈2从旋转固化托盘1上取下，将光纤环圈2平放在紫外汞灯下方，光纤环圈2距离紫外汞灯15厘米，用紫外汞灯照射光纤环圈2的上表面紫外胶，持续照射5分钟，分钟完成固化后关闭紫外汞灯，再将光纤环圈2翻面后再次用紫外汞灯照射光纤环圈2下表面紫外胶，持续照射5分钟，固化完成后关闭紫外汞灯。
第二实施例：
步骤一、将一个直径165μm光纤绕制的64层保偏光纤环圈2一端平放在金属圆盘1-1无轴承套1-2的端面上，将金属圆盖板1-3扣装在光纤环圈2的另一端上，使光纤环圈置于金属圆盖板1-3的圆凹槽1-3-1中，将4个螺栓1-4依次穿过轴承套1-2圆面端的4个孔、金属圆盘1-1的4个孔、光纤环圈2、金属圆盖板1-3的4个孔与螺母1-5螺接，将光纤环圈2固定在旋转固化托盘1上；
步骤二、将旋转固化托盘1通过轴承套1-2凸起端的轴孔1-2-1与电机轴的配合固定在电机轴上，开启电机，电机轴带动旋转固化托盘1匀速旋转，将转速调节至20转/分钟；
步骤三、开启紫外LED灯并调节其和光纤环圈2的相对位置，即，将紫外LED灯的光斑聚焦在光纤环圈2的侧面照射固化紫外胶，紫外LED 灯固化时其光斑大小以恰好覆盖光纤环圈的侧面为宜，持续照射固化时间为60分钟；
步骤四、关闭紫外LED灯和电机电源，将旋转固化托盘1与电机轴分离取下，然后将初步旋转固化完成后的光纤环圈2从旋转固化托盘1上取下，将光纤环圈2平放在紫外汞灯下方，光纤环圈2距离紫外汞灯15厘米，用紫外汞灯照射光纤环圈2的上表面紫外胶，持续照射10分钟，分钟完成固化后关闭紫外汞灯，再将光纤环圈2翻面后再次用紫外汞灯照射光纤环圈2下表面紫外胶，持续照射10分钟，固化完成后关闭紫外汞灯。
由上述实施例可以看出，本发明采用紫外灯照射的方式固化胶粘剂，工艺简单，固化过程中采用了紫外LED灯旋转固化和脱骨后紫外汞灯二次固化的工艺，更好的保证了光纤环圈光纤间的紫外胶粘剂固化完全，实现了胶粘剂的均匀分布，内部应力分布均匀，减少对光纤环圈的影响，从而整体上提高保偏光纤环圈的温度性能与振动性能。
Claims (1)
1.一种高精度保偏光纤环圈的固化方法，其特征在于：光纤环圈（2）固定在旋转固化托盘（1）上进行固化，所述旋转固化托盘（1）由金属圆盘（1-1）、轴承套（1-2）、金属圆盖板（1-3）螺栓（1-4）、螺母（1-5）组成，其中轴承套（1-2）圆面端放置在金属圆盘（1-1）的一端面上，由4个短螺栓和螺母螺接固定；
具体步骤如下：
步骤一、将光纤环圈（2）一端平放在金属圆盘（1-1）无承套（1-2）的端面上，将金属圆盖板（1-3）扣装在光纤环圈（2）的另一端上，使光纤环圈置于金属圆盖板（1-3）的圆凹槽（1-3-1）中，将4个螺栓（1-4）依次穿过轴承套（1-2）圆面端的4个孔、金属圆盘（1-1）的4个孔、光纤环圈（2）、金属圆盖板（1-3）的4个孔与螺母（1-5）螺接，将光纤环圈（2）固定在旋转固化托盘（1）上；
步骤二、将旋转固化托盘（1）通过轴承套（1-2）凸起端的轴孔（1-2-1）与电机轴的配合固定在电机轴上，开启电机，电机轴带动旋转固化托盘（1）匀速旋转，旋转固化的转速为10-30转/分钟；
步骤三、开启紫外LED灯并调节其和光纤环圈（2）的相对位置，即，将紫外LED灯的光斑聚焦在光纤环圈（2）的侧面照射固化紫外胶，紫外LED 灯固化时其光斑大小以恰好覆盖光纤环圈的侧面为宜，持续照射固化时间为30-60分钟；
步骤四、关闭紫外LED灯和电机电源，将旋转固化托盘（1）与电机轴分离取下，然后将初步旋转固化完成后的光纤环圈（2）从旋转固化托盘（1）上取下，将光纤环圈（2）平放在紫外汞灯下方，光纤环圈（2）距离紫外汞灯15厘米，用紫外汞灯照射光纤环圈（2）的上表面紫外胶，持续照射5-10分钟，分钟完成固化后关闭紫外汞灯，再将光纤环圈（2）翻面后再次用紫外汞灯照射光纤环圈（2）下表面紫外胶，持续照射5-10分钟，固化完成后关闭紫外汞灯；
紫外LED灯和紫外汞灯的发射波长对应所用紫外胶的固化波长；
光纤环圈为直径165μm光纤绕制的高精度保偏光纤环圈；
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