CN113376755A - 多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法，属于光信号转动传输技术领域。本发明的装调方法包括：将输入端光纤准直器固定在五维调整架上，输入端接光源，输出端装入传动机构安装孔；调整五维调整架使输出端光斑位置位于理想光斑位置；根据光功率计上的指标，进行耦合粗调，直到光纤准直器插入损耗指标满足耦合粗调要求；调整五维调整架，将输出端光纤准直器旋进传动机构安装孔内；旋转传动机构的输入端，根据光功率计指标变化，调整五维调整架，直到光功率计上指标均满足装调要求。本发明能够解决多路光纤旋转连接器的光纤准直器耦合安装问题，提高光纤准直器的耦合装调精度。

Description

多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法

技术领域

本发明属于光信号转动传输技术领域，具体涉及一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法。

背景技术

光纤旋转连接器可实现光信号从固定部分到转动部分间的360°旋转传输，多路光纤旋转连接器均是采用道威棱镜的光传输原理，通过光纤准直器将光纤信号进行准直扩束后耦合，但光纤准直器的耦合对准非常困难，微小的位置及角度偏差都会导致技术指标插入损耗迅速下降，且要平衡旋转过程中的插入损耗，所以如何实现将光纤准直器与光纤旋转连接器的传动机构进行安装定位是光纤旋转连接器能否研制成功的关键。光纤准直器的光轴与机械轴又是有随机偏角的，其耦合需要一个合理的装调方法。

另外，由于光纤准直器出射平行光的光轴与机械轴之间存在夹角，导致多路光纤旋转连接器的光纤准直器之间存在干涉问题；光纤准直器尺寸小，与传动机构固定时容易产生位置偏移。这些都给多路光纤旋转连接器的光纤准直器的调整带来了困难。

如何找出多路光纤旋转连接器输出端安装孔的位置，以用于后续安装固定输出端光纤准直器，也成为实现多路光纤旋转连接器光纤准直器装调必须要解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法，解决多路光纤旋转连接器的光纤准直器耦合安装问题，提高光纤准直器的耦合装调精度。

具体地说，一方面本发明提供了一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置，包括：

另一方面，本发明还提供一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调方法，采用根据上述多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置实现，装调步骤包括：

本发明的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法的有益效果如下：

通过五维调整架对输入端及输出端光纤准直器进行双向调整，不但可以实现光纤准直器的耦合对准，且可有效的避免多路光纤旋转连接器光纤准直器之间的干涉问题。

1，通过五维调整架对多路光纤旋转连接器输入端光纤准直器进行调整，克服光纤准直器自带的角度偏差导致的出射位置不确定，保证输出端安装孔的空间位置，可有效避免路数间的干涉。

2，在确定光纤准直器输出端位置时，采用探测器接收光斑，用遮光斑的方法确定输出端位置，方法简单，利用探测器肉眼即可分辨。

3，在输出端准直器装调时，采用安装孔外粗调及安装孔内精调相结合的方法，即保证了装调指标，又可避免装调时将输出端准直器直接放在安装孔内导致的光纤准直器与安装孔的干涉问题，可有效减小光纤准直器与安装孔间的间隙。

附图说明

图1是本发明实施例的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置示意图。

图2是本发明实施例的多路光纤旋转连接器侧视图。

图3是本发明实施例的五维调整架的与光纤准直器连接侧正视图。

图4是本发明实施例的五维调整架正视图。

图5是本发明实施例的五维调整架第一角度调整旋钮和第二调整旋钮的调整示意图。

图6是本发明实施例的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置输入端使用示意图。

图7是本发明实施例的理想情况下的光路简图。

图8是本发明实施例的光纤准直器出射光轴与机械轴存在偏角时的光路简图。

图9是本发明实施例的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置输出端使用示意图。

图10是本发明实施例的输出端光斑位置、理想光斑位置、输出光斑显示位置的示意图。

图中标识：1-输入端光纤准直器，2-传动机构，3-压板，4-V型铁，5-五维调整架，51-第一角度调整旋钮，52-第二角度调整旋钮，53-X方向位移调整旋钮，54-Y方向位移调整旋钮，55-Z方向位移调整旋钮，56-安装孔，57-紧定螺钉，6-探测器，7-输出端光纤准直器，8-支撑架，9-水平滑轨。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

多路光纤旋转连接器光纤准直器的装调包括两个步骤：

装调输入端光纤准直器，找出多路光纤旋转连接器的传动机构的输出端安装孔的理想位置，再将多路光纤旋转连接器的传动机构的输出端安装孔设置在此理想位置，可以实现光纤准直器的耦合对准，避免多路光纤旋转连接器光纤准直器之间的干涉问题；

将输出端光纤准直器安装在多路光纤旋转连接器传动机构的输出端安装孔中，并对输出端光纤准直器进行装调，从而最终可以解决多路光纤旋转连接器的光纤准直器耦合安装问题，提高光纤准直器的耦合装调精度。

本发明的一个实施例，为一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法，用于装调输入端光纤准直器，找出多路光纤旋转连接器的传动机构的输出端安装孔的理想位置，并且将输入端光纤准直器和输出端光纤准直器安装到多路光纤旋转连接器上。

如图1和图2所示，多路光纤旋转连接器光纤准直器的装调需要的装置，包括输入端光纤准直器1、传动机构2、压板3、V型铁4、五维调整架5、探测器6、输出端光纤准直器7、支撑架8、水平滑轨9。五维调整架5、探测器6、支撑架8均可在水平滑轨9上水平滑动和锁定在任意位置。

如图3和图4所示，五维调整架5上设置有第一角度调整旋钮51、第二角度调整旋钮52、X/Y/Z方向位移调整旋钮(53/54/55)，用于调节安装在安装孔内的输入端光纤准直器2或输出端光纤准直器7的角度和位置，其中，X方向位移调整旋钮53、Y方向位移调整旋钮54、Z方向位移调整旋钮55分别用于调节五维调整架5的安装孔沿X方向、Y方向、Z方向的位移；第一角度调整旋钮51用于调节五维调整架5的安装孔56在YZ平面旋转的角度，第二角度调整旋钮52用于在第一角度调整旋钮51调整之后的位置为基点，继续调节五维调整架5的安装孔56在YZ平面旋转的角度，采用两个角度调整旋钮可以使得角度调节的范围更大，如图5所示。输入端光纤准直器1或输出端光纤准直器7通过紧定螺钉57固定在五维调整架5的安装孔56内，紧定螺钉57旋紧，即可将输入端光纤准直器1或输出端光纤准直器7夹持到五维调整架5上；紧定螺钉57松开，输入端光纤准直器1或输出端光纤准直器7即可从五维调整架5上脱离，安装及拆卸简单方便。多路光纤旋转连接器的传动机构2的固定端通过V型铁4及压板3固定在支撑架8上，保证传动机构2的输入端可随意转动，输入端光纤准直器2的输出端与传动机构2输入端连接；输出端光纤准直器7的输入端安装于传动机构2的输出端安装孔内。可以理解，可以采用其他夹持装置取代压板3、V型铁4和支撑架8，实现将多路光纤旋转连接器传动机构的固定端固定。输入端光纤准直器1的输入端接光源，输出端光纤准直器7的输出端接光功率计。探测器6用于接收光源经输入端光纤准直器1、传动机构2输出的光斑。

装调输入端光纤准直器1时的装置连接如图6所示。输入端光纤准直器1固定在五维调整架5上，输入端光纤准直器1的输出端与传动机构2的输入端安装孔之间设有输入间隙配合(例如0.1mm～0.3mm)。输入端光纤准直器1的输入端接光源，传动机构2的输出端侧用探测器6接收经输入光纤准直器1和传动机构2后的输出光斑。

多路光纤旋转连接器基于道威棱镜的光传输原理工作。理想情况下的光路简图如图7所示，1号输入端光纤准直器与3号输出端光纤准直器对应，2号输入端光纤准直器与4号输出端光纤准直器对应。但由于输入端光纤准直器的出射光轴与机械轴存在偏角，所以经光纤旋转连接器的道威棱镜后输出的光斑的位置(下文简称输出端光斑位置)与理想情况下的光斑位置(下文简称理想光斑位置)相比会出现偏差，如图8所示。偏角越大，输出端光斑位置与理想光斑位置的偏差越大，插入损耗越大。输出端光斑位置位于理想光斑位置时，插入损耗最小。因此，将多路光纤旋转连接器的传动机构的输出端安装孔的理想位置应设置成能够覆盖理想光斑位置，使得输出端光纤准直器装入传动机构的输出端安装孔后输出端光斑位置能够通过装调调整到理想光斑位置。为确定输出光斑位置，光源可使用可见光(红光、绿光等)，在传动机构2的输出端一侧设置带有坐标等位置参照体系的光斑显示装置，调节安装有输入侧光纤准直器1的五维调整架5过程中，观察光斑显示装置上可见光光斑的位置变化，确定如何调节五维调整架5使得传动机构2的输出端光斑位置位于理想光斑位置；也可以在传动机构2的输出端连接光功率计7，通过调节安装输入侧光纤准直器1的五维调整架5，观察光功率计7的指标(插入损耗)变化，确定如何调节五维调整架5使得传动机构2的输出端光斑位置位于理想光斑位置。后续将传动机构2的输出端安装孔设置在此理想光斑位置，再进行输出端光纤准直器的装调，即此理想光斑位置即传动机构2的输出端安装孔的位置。由于光斑特别小，通过光斑进行传动机构输出端安装孔的装调存在一定困难，为了进一步方便地进行装调，本实施例还提供一种更优的方案，使用探测器6接收光斑，采用遮挡光斑的方法确定输出端光斑位置。探测器6连接装有探测器驱动软件的电脑，可在连接该电脑的显示器上可显示此光斑，可以将输出端光斑放大显示，便于装调过程中观察，使得装调更加精确。输入端光纤准直器1的装调采用遮挡光斑的方法确定输出端光斑位置，并结合探测器连接的显示器上光斑位置，调整五维调整架5的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y和Z方向的位移调整旋钮，使得输出端光斑位置位于理想光斑位置。如图6、图9和图10所示，具体方法包括：

1)输入端光纤准直器1未安装到传动机构2上之前，从传动机构2的输出端一侧用肉眼观察传动机构2输入端安装孔在传动机构2输出端一侧所成的像(成像A)相对于传动机构2输出端的位置，此为理想光斑位置。为了后续将理想光斑位置作为参照点时方便确认理想光斑的位置，可以松开压板3后旋转传动机构2，使得成像A位于某个固定的空间位置，例如位于V型铁4的V角正上方，并重新使用压板3和V型铁4进行固定，即使得理想光斑位置位于某个固定的空间位置。

2)通过五维调整架5将输入端光纤准直器1安装到传动机构2的输入端，传动机构2的输出端接探测器6，观察显示器上光斑的相对位置，此为输出端光斑位置在显示器上的显示位置(下文简称输出光斑显示位置)。

3)使用与输入端光纤准直器的光斑直径大小相同的物品(下文简称遮光物)遮住输出端安装孔，此时显示器上光斑消失；确定此时遮光物在传动机构2输出端的空间相对位置(即输出端光斑位置)。

4)分别微调五维调整架5的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y和Z方向的位移调整旋钮，观察光斑在显示屏上如何移动，确定每次旋转旋钮时五维调整架5的各个调整旋钮转动与显示器上光斑的相对位置(即输出光斑显示位置)的移动量间的对应关系；每次旋转旋钮时，使用遮光物遮住传动机构2的输出端某个空间相对位置使得显示器上光斑消失，寻找遮光物在传动机构2输出端的空间相对位置如何偏移，即确定遮光物在传动机构2输出端的空间相对位置(即输出端光斑位置)的移动量与输出光斑显示位置移动量间的对应关系；从而确定五维调整架5的各个调整旋钮转动与遮光物在传动机构2输出端的空间相对位置(即输出端光斑位置)的移动量间的对应关系。

5)根据五维调整架5的各个调整旋钮转动与遮光物在传动机构2输出端的空间相对位置(即输出端光斑位置)的移动量间的对应关系，分别微调五维调整架5的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y方向位移调整旋钮和Z方向位移调整旋钮，使得输出端光斑位置移动到理想光斑位置。位置误差调节在预设值(例如0.5mm)以内即可，肉眼可识别。

6)使用遮光物遮住传动机构2的输出端的安装孔，确认此时显示器上光斑是否消失，且遮光物移动到理想光斑位置。如果此时显示器上光斑没有消失，重复步骤4和5，直至使用遮光物遮住传动机构2的输出端安装孔时显示器上光斑消失，且遮光物移动到理想光斑位置。

装调输出端光纤准直器7的装置如图9所示。输出端光纤准直器7固定在五维调整架5上，输出端光纤准直器7的输入端与传动机构2的输出端安装孔之间设有输出间隙配合(例如0.5mm～1mm)，输出间隙配合略大于输入间隙配合。装调输入端光纤准直器1时的位置误差的预设值不大于输出间隙配合最小值即可，输入端光纤准直器1的输入端接光源，输出端光纤准直器7的输出端接光功率计。注意此时输出端光纤准直器7的输入端先不装到传动机构2的输出端安装孔内，而是在输出端安装孔外。输出端光纤准直器7的装调过程如下：

1)根据光功率计上的指标(插入损耗)，通过五维调整架5的第一角度调整旋钮51、第二角度调整旋钮52、Y方向位移调整旋钮54、Z方向位移调整旋钮55进行耦合粗调，直到光纤准直器耦合指标(插入损耗)满足耦合粗调要求。

2)旋转五维调整架5的X方向旋钮，将输出端光纤准直器7的输入端旋进传动机构2的输出端安装孔内。

3)通过五维调整架5进行耦合精调。

不断旋转传动机构2的输入端，根据光功率计上插入损耗指标的变化，调整五维调整架5，直到传动机构2的输入端旋转过程中光功率计上指标均满足装调要求为止。

多路光纤旋转连接器的每一路光纤准直器按照以上方法逐一装调。

本发明的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置及方法本发明为多路光纤旋转连接器的光纤准直器的耦合提供了一种装调方法，是多路光纤旋转连接器的研制成功的关键技术，为多路光纤旋转连接器的研制和生产提供了必要条件。

本实施例的通过五维调整架对输入端及输出端光纤准直器进行双向调整，不但可以实现光纤准直器的耦合对准，且可有效的避免多路光纤旋转连接器光纤准直器之间的干涉问题。

1，通过五维调整架对多路光纤旋转连接器输入端光纤准直器进行调整，克服光纤准直器自带的角度偏差导致的出射位置不确定，保证输出端的空间位置，可有效避免路数间的干涉。

2，在确定光纤准直器输出端位置时，采用探测器接收光斑，用遮光斑的方法确定输出端位置，方法简单，利用探测器肉眼即可分辨。

3，在输出端光纤准直器装调时，采用安装孔外粗调及安装孔内精调相结合的方法，即保证了装调指标，又可避免装调时直接放在安装孔内导致的光纤准直器与安装孔的干涉问题，可有效减小光纤准直器与安装孔间的间隙。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (7)

1.一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置，其特征在于，包括：

输入端光纤准直器、传动机构、五维调整架、输出端光纤准直器、夹持机构、水平滑轨、光源和光功率计；所述五维调整架、夹持机构能够在水平滑轨上沿X方向水平滑动和锁定在任意位置；

所述传动机构的固定端通过夹持机构固定，传动机构的输入端能够随意转动，所述输入端光纤准直器的输出端安装于传动机构的输入端安装孔内，输出端光纤准直器的输入端安装于传动机构的输出端安装孔内；

所述输入端光纤准直器的输入端接光源，输出端光纤准直器的输出端接光功率计；

所述五维调整架上设置有第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、X方向位移调整旋钮、Y方向位移调整旋钮、Z方向位移调整旋钮，分别用于调节五维调整架的安装孔在YZ平面旋转的角度及沿X方向、Y方向、Z方向的位移，从而调节安装在传动机构的输入端安装孔内的输入端光纤准直器或安装在传动机构的输出端安装孔内的输出端光纤准直器的角度和位置。

2.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置，其特征在于，所述夹持机构包括压板、V型铁和支撑架；

所述压板位于传动机构的固定端上方，V型铁位于传动机构的固定端下方，传动机构的固定端通过压板和V型铁固定在支撑架上，支撑架能够在水平滑轨上沿X方向水平滑动和锁定在任意位置。

3.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置，其特征在于，所述五维调整架设有紧定螺钉，用于将所述输入端光纤准直器或输出端光纤准直器固定在五维调整架的安装孔内，紧定螺钉旋紧时，输入端光纤准直器被夹持到五维调整架上；紧定螺钉松开时，输入端光纤准直器从五维调整架上脱离。

4.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置，其特征在于，所述输入端光纤准直器的输出端与传动机构的输入端安装孔之间设有输入间隙配合，输出端光纤准直器的输入端与传动机构的输出端安装孔之间设有输出间隙配合，输出间隙配合大于输入间隙配合。

5.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置，其特征在于，还包括探测器和显示器；所述探测器用于接收光源经输入端光纤准直器、传动机构输出的光斑，所述显示器用于显示探测器接收的光斑。

6.一种多路光纤旋转连接器光纤准直器装调方法，采用根据权利要求1-4任一所述的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置实现，其特征在于，装调步骤包括：

将输入端光纤准直器固定在五维调整架上；

输入端光纤准直器的输入端接光源，输入端光纤准直器的输出端装入所述传动机构的输入端安装孔内；

调整五维调整架的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y方向位移调整旋钮、Z方向位移调整旋钮，使得经输入端光纤准直器和传动机构的输出端光斑位置位于理想光斑位置；所述理想光斑位置为插入损耗最小的输出端光斑位置；

根据光功率计上的插入损耗指标，通过调整五维调整架的第一角度和第二角度、Y和Z方向的位移进行耦合粗调，直到光纤准直器插入损耗指标满足耦合粗调要求；

旋转五维调整架的X方向旋钮，将输出端光纤准直器的输入端旋进传动机构的输出端安装孔内；

不断旋转传动机构的输入端，根据光功率计上插入损耗指标的变化，调整五维调整架，直到传动机构的输入端旋转过程中光功率计上指标均满足装调要求为止。

7.根据权利要求6所述的多路光纤旋转连接器光纤准直器装调方法，其特征在于，所述多路光纤旋转连接器光纤准直器装调装置还包括探测器和显示器；所述探测器用于接收光源经输入端光纤准直器、传动机构输出的光斑，所述显示器用于显示探测器接收的光斑；所述调整五维调整架的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y方向位移调整旋钮、Z方向位移调整旋钮，使得传动机构输出端光斑位置位于理想光斑位置的步骤包括：

1)输入端光纤准直器未安装到传动机构上之前，从传动机构的输出端一侧用肉眼观察传动机构输入端安装孔在传动机构输出端一侧所成的成像相对于传动机构输出端的位置，此为理想光斑位置；

2)通过五维调整架将输入端光纤准直器的输出端安装到传动机构的输入端安装孔内，传动机构的输出端接探测器，观察显示器上光斑的相对位置，此为输出光斑显示位置；

3)使用与传动机构输出端安装孔大小相同的遮光物遮住传动机构输出端安装孔，此时显示器上光斑消失，遮光物在传动机构输出端的空间相对位置即为输出端光斑位置；

4)分别微调五维调整架的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y和Z方向的位移调整旋钮，观察光斑在显示屏上如何移动，确定每次旋转旋钮时五维调整架的各个调整旋钮转动与输出光斑显示位置的移动量间的对应关系；同时，使用遮光物遮住传动机构的输出端安装孔，显示器上光斑消失，观察输出端光斑位置如何偏移，即确定输出端光斑位置的移动量与输出光斑显示位置移动量间的对应关系；从而确定五维调整架的各个调整旋钮转动与输出端光斑位置的移动量间的对应关系；

5)根据五维调整架的各个调整旋钮转动与输出端光斑位置的移动量间的对应关系，分别微调五维调整架的第一角度调整旋钮、第二角度调整旋钮、Y方向位移调整旋钮和Z方向位移调整旋钮，使得输出端光斑位置移动到理想光斑位置；

6)使用遮光物遮住传动机构的输出端安装孔，确认此时显示器上光斑是否消失，且遮光物移动到理想光斑位置。

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