CN113406759B - 一种保偏光纤装配装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保偏光纤装配装置及其使用方法，横向夹持机构具有夹持部，夹持部用于横向夹持插芯基座，以使插芯基座与保偏光纤在纵向上相对；周转夹具包括夹具底座、光纤夹持器、压盖和升降机构；光纤夹持器固定于夹具底座上，用于夹持保偏光纤，压盖沿上下向移动安装于夹具底座上，压盖和夹具底座在上下向夹持插芯基座，升降机构驱动压盖上下移动；通过调节架调节观测设备的位置使观测设备与插芯端面相对。本发明提出的技术方案的有益效果是：将不同类型的保偏光纤的端部应力区精密对准，便于后期对接或者熔接，可提高保偏光纤组装的效率，装配过程简单易控且降低了光纤组装的时间成本，装置结构简单，成本低且容易实现，操作性好便于批量生产。

Description

一种保偏光纤装配装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及光纤制造技术领域，尤其涉及一种保偏光纤装配装置及其使用方法。

背景技术

保偏光纤是构成相干光通信以及相干式光纤传感系统的重要基础器材。通过在光纤中人为制造出双折射，使得保偏光纤中的两个线偏振基模的传播常数发生较大差异来有效抑制传播过程中随机不稳定的模间耦合，从而实现保偏性能及高精度信号的传输要求。理论上，相干检测方法比直接的幅度检测的灵敏度可以提高近20dB，因此以保偏光纤为主体的相干式光纤传感器成为当前光纤传感器研究的热点。

偏振轴方位的检测和对准是保偏光纤相干领域应用以及相关器件制造的关键技术。小于2°的对轴误差可以有效将串扰控制在30dB，能够满足大多数应用场合的精度要求。针对偏振轴检测和定位问题，许多学者、机构根据保偏光纤的物理特性和应力结构特征提出了各种方法，主要有传统的消光比法检测技术，藤仓公司提出的中心图像局部监测技术，侧面对轴检测技术等，能较好地解决这个问题,但这些技术都存在一定的局限性，主要存在应用范围窄，光纤识别能力差或装置复杂等问题，并且实用成本较高。

当前这种显微目测法只适于应力区折射率与包层折射率差值较大从而比较容易观测到偏振轴的普通保偏光纤。对于某些特殊器件，例如保偏耦合器等为了提高器件的性能需要用到应力区折射率与包层折射率差值很小的匹配型保偏光纤，以及侧面打光难以成像的光子晶体保偏光纤。对于这类保偏光纤,成像特征并不明显，很难直接通过侧面打光成像观测进行偏振轴检测，并且对轴过程有时需要使用匹配液也限制了工作效率和应用范围。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种保偏光纤装配装置及其使用方法。

本发明的实施例提供一种保偏光纤装配装置，包括：

周转夹具，包括夹具底座、光纤夹持器、压盖和升降机构；所述光纤夹持器固定于所述夹具底座上，用于夹持保偏光纤，所述压盖沿上下向移动安装于所述夹具底座上，所述压盖和所述夹具底座用于在上下向夹持插芯基座，所述升降机构驱动所述压盖上下移动；

横向夹持机构，具有夹持部，所述夹持部用于横向夹持插芯基座，以使插芯基座与保偏光纤在纵向上相对；

观测设备，安装于调节架上，所述调节架可分别在XYZ轴上调节所述观测设备的位置，以使所述观测设备与插芯端面相对。

进一步地，所述周转夹具还包括升降杆，所述升降杆呈U形设置，沿上下向移动安装于所述夹具底座上，位于保偏光纤外围，所述压盖与所述升降杆顶部连接，所述升降机构驱动所述升降杆上下移动。

进一步地，所述周转夹具还包括挡板，所述夹具底座上开设有槽口向上的安装槽，所述挡板安装于所述安装槽的槽口，所述升降杆可沿上下向移动安装于所述安装槽内，所述升降杆两端分别位于所述挡板两侧，所述挡板底部与所述升降杆底部连接有复位弹簧，所述挡板与插芯基座相抵。

进一步地，还包括装配底座，所述横向夹持机构固定于所述装配底座上，所述装配底座设有沿上下向延伸的安装孔，所述安装孔贯穿所述装配底座上表面，所述装配底座底部开设有穿孔，所述穿孔贯穿所述装配底座侧壁、且与所述安装孔下端连通，所述夹具底座可拆卸安装于所述装配底座上，所述安装槽底部贯穿设有通孔，所述通孔与所述安装孔相对设置；

所述升降机构包括第二驱动机构、顶升杆和平衡板，所述平衡板可上下转动安装于所述穿孔内，所述顶升杆位于所述安装孔内，下表面与所述平衡板一端相抵，所述平衡板另一端位于所述装配底座外侧，所述第二驱动机构驱动所述平衡板另一端向下转动，以使所述平衡板推动所述顶升杆向上移动，从而推动所述升降杆向上移动至所述挡板上方。

进一步地，所述第二驱动机构为千分尺。

进一步地，所述光纤夹持器顶部开设有沿纵向延伸、且用于夹持保偏光纤的夹持槽，所述光纤夹持器上铰接设有翻盖，所述翻盖可翻转至与所述夹持槽相对，所述光纤夹持器上设有第一磁吸部，所述翻盖上设有与所述第一磁吸部磁吸配合的第二磁吸部。

进一步地，所述翻盖面向所述夹持槽的一侧设有与保偏光纤相对的硅胶，所述光纤夹持器顶部设有与硅胶相对的容纳槽。

进一步地，还包括装配底座，所述夹持部包括两个在横向上相对设置的夹片，所述夹片活动安装于所述装配底座上，所述横向夹持机构还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构驱动两个所述夹片相对或背向移动。

进一步地，所述第一驱动机构为手指气缸，两个所述夹片分别与手指气缸的两个夹头固定连接。

本发明的实施例还提供一种保偏光纤装配装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、剥除保偏光纤上的涂层，将保偏光纤放置于光纤夹持器上，插芯插入插芯基座上，将插芯基座放置于夹具底座上，利用横向夹持机构夹持插芯基座，以使插芯基座与保偏光纤在纵向上相对，将保偏光纤插入插芯内；

S2、利用第一驱动机构驱动压盖向下移动，使压盖和夹具底座在上下向夹持插芯基座，从而将插芯基座固定；

S3、通过调节调节架使观测设备可清晰地看到插芯端面；

S4、在观测设备上检测保偏光纤的熊猫眼，旋转插芯，使保偏光纤的熊猫眼在合适的位置，以便进行点胶固化操作。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将保偏光纤放置于光纤夹持器上，插芯插入插芯基座上，插芯基座放置于夹具底座上，利用横向夹持机构夹持插芯基座，使插芯基座与保偏光纤在纵向上相对，利用第一驱动机构驱动压盖上下移动，使压盖和夹具底座在上下向夹持插芯基座，从而将插芯基座固定，可以将不同类型的保偏光纤的端部应力区精密对准，便于后期对接或者熔接。利用保偏光纤装配装置，可提高保偏光纤组装的效率，装配过程简单易控且降低了光纤组装的时间成本，装置结构简单，成本低且容易实现，操作性好便于批量生产。

附图说明

图1是本发明提供的保偏光纤装配装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中稳固平台、观测设备和装配夹具的结构示意图；

图3是图1中装配夹具和周转夹具的结构示意图；

图4是图1中周转夹具的爆炸示意图；

图5是图1中装配夹具的爆炸示意图。

图中：保偏光纤100、插芯基座200、插芯300、稳固平台1、观测设备2、调节架3、装配底座4、安装孔4a、穿孔4b、通孔、横向夹持机构5、夹片5a、第一驱动机构5b、夹具底座6、安装槽6a、光纤夹持器7、夹持槽7a、容纳槽7b、压盖8、升降机构9、第二驱动机构9a、顶升杆9b、平衡板9c、翻盖10、硅胶10a、升降杆11、限位槽11a、挡板12、复位弹簧13、支架14。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参见图1至图5，本发明的实施例提供一种保偏光纤装配装置，包括稳固平台1、装配夹具、周转夹具和观测设备2。装配夹具安装于所述稳固平台1上，观测设备2安装于调节架3上，调节架3可分别在XYZ轴上调节观测设备2的位置，以使观测设备2与插芯300端面相对。观测设备2包括高倍CCD，可以为一千倍的放大显微镜等，调节架3为现有技术，在此不作具体描述。

请参见图3和图4，周转夹具包括夹具底座6、光纤夹持器7、压盖8和升降机构9。所述夹具底座6可拆卸安装于所述装配底座4上，所述光纤夹持器7固定于所述夹具底座6上，用于夹持保偏光纤100，具体的，所述光纤夹持器7顶部开设有沿纵向延伸、且用于夹持保偏光纤100的夹持槽7a，所述光纤夹持器7上铰接设有翻盖10，所述翻盖10可翻转至与所述夹持槽7a相对（请参见图1），所述光纤夹持器7上设有第一磁吸部，所述翻盖10上设有与所述第一磁吸部磁吸配合的第二磁吸部，可将保偏光纤100固定于夹持槽7a内，夹持槽7a位于光纤夹持器7中心，手指气缸将插芯基座200固定使其与光纤夹持器7中心相对。所述翻盖10面向所述夹持槽7a的一侧设有与保偏光纤100相对的硅胶10a，所述光纤夹持器7顶部设有与硅胶10a相对的容纳槽7b，翻盖10翻转至限位槽11a上后，硅胶10a位于容纳槽7b内，压在保偏光纤100上，可避免保偏光纤100旋转，同时避免将保偏光纤100压坏。所述压盖8沿上下向移动安装于所述夹具底座6上，所述压盖8和所述夹具底座6用于在上下向夹持插芯基座200，所述升降机构9驱动所述压盖8上下移动。

请参见图2和图5，装配夹具包括装配底座4和横向夹持机构5，所述横向夹持机构5固定于所述装配底座4上，横向夹持机构5具有夹持部，所述夹持部用于横向夹持插芯基座200，以使插芯基座200与保偏光纤100在纵向上相对。本实施例中，所述夹持部包括两个在横向上相对设置的夹片5a，所述夹片5a活动安装于所述装配底座4上，所述横向夹持机构5还包括第一驱动机构5b，所述第一驱动机构5b驱动两个所述夹片5a相对或背向移动。所述第一驱动机构5b可以为两个单向气缸等，本实施例中为手指气缸，两个所述夹片5a分别与手指气缸的两个夹头固定连接，利用手指气缸，可保证两个夹片5a保持相同速度相向或背向移动，保证将插芯基座200固定在手指气缸中心。本实施例中，保偏光纤100的位置位于第一驱动机构5b上方，夹片5a呈阶梯状设置。

剥除保偏光纤100上的涂层，将保偏光纤100放置于光纤夹持器7上，插芯300插入插芯基座200上，将插芯基座200放置于夹具底座6上，利用横向夹持机构5夹持插芯基座200，使插芯基座200与保偏光纤100在纵向上相对，利用第一驱动机构5b驱动压盖8上下移动，使压盖8和夹具底座6在上下向夹持插芯基座200，从而将插芯基座200固定，可以将不同类型的保偏光纤100的端部应力区精密对准，便于后期对接或者熔接。利用保偏光纤100装配装置，可提高保偏光纤100组装的效率，装配过程简单易控且降低了光纤组装的时间成本，装置结构简单，成本低且容易实现，操作性好便于批量生产。

进一步地，所述周转夹具还包括升降杆11和挡板12，所述升降杆11呈U形设置，沿上下向移动安装于所述夹具底座6上，位于保偏光纤100外围，所述压盖8与所述升降杆11顶部连接，所述升降机构9驱动所述升降杆11上下移动，可保障压盖8对保偏光纤100施加垂直向下的压力，避免对保偏光纤100造成损坏。

具体地，所述夹具底座6上开设有槽口向上的安装槽6a，所述挡板12安装于所述安装槽6a的槽口，所述升降杆11可沿上下向移动安装于所述安装槽6a内，所述升降杆11两端分别位于所述挡板12两侧，所述挡板12底部与所述升降杆11底部连接有复位弹簧13，所述挡板12与插芯基座200相抵。便于保偏光纤100的安装，所述压盖8与所述升降杆11顶部可拆卸连接，具体为卡扣连接。本实施例中，升降杆11两端内侧壁分别设有沿纵向延伸的限位槽11a，压盖8两端卡扣于限位槽11a内。挡板12与升降杆11之间连接有复位弹簧13，在未对升降杆11施加向上的推力时，升降杆11可在复位弹簧13的推力下向下移动，使压盖8对保偏光纤100施加向下的压力。

所述装配底座4设有沿上下向延伸的安装孔4a，所述安装孔4a贯穿所述装配底座4上表面，所述装配底座4底部开设有穿孔4b，所述穿孔4b贯穿所述装配底座4侧壁、且与所述安装孔4a下端连通，所述安装槽6a底部贯穿设有通孔，所述通孔与所述安装孔4a相对设置。

所述升降机构9包括第二驱动机构9a、顶升杆9b和平衡板9c，所述平衡板9c可上下转动安装于所述穿孔4b内（通过销轴转动连接），平衡板9c位于穿孔4b内的一端延伸至安装孔4a，所述顶升杆9b位于所述安装孔4a内，下表面与所述平衡板9c一端相抵，所述平衡板9c另一端位于所述装配底座4外侧，所述第二驱动机构9a驱动所述平衡板9c另一端向下转动，以使所述平衡板9c推动所述顶升杆9b向上移动，从而穿过通孔推动所述升降杆11向上移动至所述挡板12上方。具体的，所述第二驱动机构9a为千分尺，可提高压盖8上下移动距离的精度，千分尺通过支架14固定安装于装配底座4上。

基于上述保偏光纤装配装置，本发明实施例还提供一种保偏光纤装配装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、剥除保偏光纤100上的涂层，将保偏光纤100放置于光纤夹持器7上，插芯300插入插芯基座200上，将插芯基座200放置于夹具底座6上，利用横向夹持机构5夹持插芯基座200，以使插芯基座200与保偏光纤100在纵向上相对，将保偏光纤100插入插芯300内；

具体的，将周转夹具放入装配底座4，将保偏光纤100放置于光纤夹持器7的夹持槽7a内，滑动手指气缸，使手指气缸的两个夹头带动两个夹片5a同时向中心运动，保证插芯300在光纤夹持器7的中心。

S2、利用第一驱动机构5b驱动压盖8向下移动，使压盖8和夹具底座6在上下向夹持插芯基座200，从而将插芯基座200固定；

具体的，旋紧装配底座4上的千分尺，根据杠杆原理，千分尺向下推动平衡板9c位于装配底座4外侧的一端下降，平衡板9c位于穿孔4b内的一端上升，从而推动顶升杆9b升起，顶升杆9b升起时穿过通孔推动升降杆11向上移动，使得升降杆11与挡板12之间的复位弹簧13压缩。当升降杆11上升至一定位置后，将压盖8安装于升降杆11上，使得插芯基座200位于压盖8下方，调节装配底座4上的千分尺，使顶升杆9b下降弹簧力回弹，使压盖8向下移动，与插芯基座200相抵，从而将插芯基座200固定；

S3、通过调节调节架3使观测设备2可清晰地看到插芯300端面；

S4、在观测设备2上检测保偏光纤100的熊猫眼，旋转插芯300，使保偏光纤100的熊猫眼在合适的位置，以便进行点胶固化操作。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种保偏光纤装配装置，其特征在于，包括：

周转夹具，包括夹具底座、光纤夹持器、压盖和升降机构；所述光纤夹持器固定于所述夹具底座上，用于夹持保偏光纤，所述压盖沿上下向移动安装于所述夹具底座上，所述压盖和所述夹具底座用于在上下向夹持插芯基座，所述升降机构驱动所述压盖上下移动；

横向夹持机构，具有夹持部，所述夹持部用于横向夹持插芯基座，以使插芯基座与保偏光纤在纵向上相对；

观测设备，安装于调节架上，所述调节架可分别在XYZ轴上调节所述观测设备的位置，以使所述观测设备与插芯端面相对；

其中，所述周转夹具还包括升降杆和挡板，所述升降杆呈U形设置，沿上下向移动安装于所述夹具底座上，位于保偏光纤外围，所述压盖与所述升降杆顶部连接，所述升降机构驱动所述升降杆上下移动；

所述夹具底座上开设有槽口向上的安装槽，所述挡板安装于所述安装槽的槽口，所述升降杆可沿上下向移动安装于所述安装槽内，所述升降杆两端分别位于所述挡板两侧，所述挡板底部与所述升降杆底部连接有复位弹簧，所述挡板与插芯基座相抵；

装配底座，所述横向夹持机构固定于所述装配底座上，所述装配底座设有沿上下向延伸的安装孔，所述安装孔贯穿所述装配底座上表面，所述装配底座底部开设有穿孔，所述穿孔贯穿所述装配底座侧壁、且与所述安装孔下端连通，所述夹具底座可拆卸安装于所述装配底座上，所述安装槽底部贯穿设有通孔，所述通孔与所述安装孔相对设置；

所述升降机构包括第二驱动机构、顶升杆和平衡板，所述平衡板可上下转动安装于所述穿孔内，所述顶升杆位于所述安装孔内，下表面与所述平衡板一端相抵，所述平衡板另一端位于所述装配底座外侧，所述第二驱动机构驱动所述平衡板另一端向下转动，以使所述平衡板推动所述顶升杆向上移动，从而推动所述升降杆向上移动至所述挡板上方。

2.如权利要求1所述的保偏光纤装配装置，其特征在于，所述第二驱动机构为千分尺。

3.如权利要求1所述的保偏光纤装配装置，其特征在于，所述光纤夹持器顶部开设有沿纵向延伸、且用于夹持保偏光纤的夹持槽，所述光纤夹持器上铰接设有翻盖，所述翻盖可翻转至与所述夹持槽相对，所述光纤夹持器上设有第一磁吸部，所述翻盖上设有与所述第一磁吸部磁吸配合的第二磁吸部。

4.如权利要求3所述的保偏光纤装配装置，其特征在于，所述翻盖面向所述夹持槽的一侧设有与保偏光纤相对的硅胶，所述光纤夹持器顶部设有与硅胶相对的容纳槽。

5.如权利要求1所述的保偏光纤装配装置，其特征在于，还包括装配底座，所述夹持部包括两个在横向上相对设置的夹片，所述夹片活动安装于所述装配底座上，所述横向夹持机构还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构驱动两个所述夹片相对或背向移动。

6.如权利要求5所述的保偏光纤装配装置，其特征在于，所述第一驱动机构为手指气缸，两个所述夹片分别与手指气缸的两个夹头固定连接。

7.一种保偏光纤装配装置的使用方法，其特征在于，基于如权利要求1至6任一项所述的保偏光纤装配装置，包括以下步骤：

S1、剥除保偏光纤上的涂层，将保偏光纤放置于光纤夹持器上，插芯插入插芯基座上，将插芯基座放置于夹具底座上，利用横向夹持机构夹持插芯基座，以使插芯基座与保偏光纤在纵向上相对，将保偏光纤插入插芯内；

S2、利用第一驱动机构驱动压盖向下移动，使压盖和夹具底座在上下向夹持插芯基座，从而将插芯基座固定；

S3、通过调节调节架使观测设备可清晰地看到插芯端面；

S4、在观测设备上检测保偏光纤的熊猫眼，旋转插芯，使保偏光纤的熊猫眼在合适的位置，以便进行点胶固化操作。

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