CN113820786A - 一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置。其特征是：它主要由下层位移台(1)、上层位移台(2)、四电极光纤加热模块(9)、光纤压脚(10)、转轴中空电机(12)、主机(14)、观察显微镜(15)组成。其中，四电极光纤加热模块(9)由电极基座(9‑1)、电极棒(9‑2)、光纤V型槽(9‑3)、电极压片(9‑4)组成。所述装置主机(14)为四电极光纤加热模块(9)提供高压电，主机(14)可以控制下层位移台(1)、上层位移台(2)、转轴中空扭转电机(12)实现对光纤的扭转、定点放电、拉锥，观察显微镜(15)则用于观察光纤与调整电极。该装置构造简单、造价低廉、光纤纵向恒温区范围较大，可用于光纤加工等领域。

Description

一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置
(一)技术领域
本发明涉及的是一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置，该装置构造简单、造价低廉、光纤纵向恒温区范围较大，可用于光纤加工领域，如扭转、定点放电、拉锥。
(二)背景技术
电弧放电高温光纤加工装置作为光纤加工的一种装置，结构简单、成本低廉，非常适合于光纤加工。随着光纤技术的发展及实际的需求，各种光纤器件不断出现。为了方便的实现光纤的扭转、拉锥和定点放点等微加工步骤，完成不同光纤器件的制作，一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置的需求已非常迫切。
现有技术中，电弧放电高温光纤加工装置通常为双电极且多用于光纤熔接，如专利熔融联接光纤的方法(专利号为CN85109701A)、专利基于电弧放电的长周期光纤光栅的制备装置(授权公告号为CN204613441U)、专利一种双电极光纤法布里-珀罗腔熔接装置(专利号为CN201610133216.4)这样的电极组成方式，由于恒温场比较窄的原故，对于单根小半径光纤的熔接、短锥锥体长周期光纤光栅的制作、普通长周期光纤光栅的制作等可达到较好的效果。虽然专利光纤熔接机四电极焊接装置(专利公布号为CN107390322A)、论文Fusion mass-splicing for optical fibers using electric discharges between twopairs of electrodes给出了四电极的组成方式，温度场得以扩宽，但它们主要用来对多根光纤或者单根较大半径光纤的熔接，四电极形成的恒温区与光纤成垂直关系，在光纤轴向上加热区域依旧较窄。
为了解决上述问题，本发明公开了一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置，该装置构造简单、造价低廉、光纤纵向恒温区范围较大。装置采用四电极结构，与在先技术相比，二电极组成方式得到的恒温区较窄，而四电极虽拓宽了恒温区，但因在先技术四电极形成的恒温区与光纤成垂直关系，在光纤轴向上加热区域依旧较窄，本发明四个电极棒的轴线与光纤轴线在同一平面，光纤轴向上恒温区较宽，克服了电弧放电在光纤轴向上恒温区较窄的问题。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种构造简单、造价低廉、光纤轴向上恒温区范围较大的一种四电极电弧放电高温光纤加工装置。
本发明的目的是这样实现的：
它由下层位移台1、上层位移台2、转接板3、光纤夹具座4、光纤夹具5、轴承座6、轴承7、光纤配重8、四电极光纤加热模块9、光纤压脚10、挡风罩11、转轴中空电机12、光纤适配器13、主机14、观察显微镜15、光纤16组成。四电极光纤加热模块9则由电极基座9-1、电极棒9-2、光纤V型槽9-3、电极压片9-4组成。
所述主机14主要由电源模块、电压显示模块、控制模块、高压模块组成。电压显示模块用于显示电弧放电时高压电的相对大小，可方便对高压模块输出的高压电进行按需调节。高压模块给四电极光纤加热模块9提供高压电，高压模块对于输出的高压电可调。由于高压模块产生的高电压带来了强电磁场，为了避免强电磁场对设备中其它模块造成干扰，需对高压部分进行电磁场屏蔽处理。根据不同的需要，主机11通过控制模块控制下层位移台1、上层位移台2、转轴中空电机11互相配合实现对光纤的扭转、定点放电、拉锥及它们的组合方式的加工。
所述的四电极光纤加热模块9，电极基座9-1为高压绝缘材料，四个电极棒尖端顶点连线构成的平面与光纤轴线、电极棒轴线在同一平面，四个电极棒尖端顶点连线组成的形状为矩形，且四个电极棒轴线相对于矩形轴线的角度一致，根据不同的恒温区需求，调整电极棒轴线对于矩形轴线角度及电极棒之间的距离，可得到不同的大恒温区。电极棒放电时，电极棒9-2-1与电极棒9-2-2组成一路放电回路，电极棒9-2-3与电极棒9-2-4组成另一路放电回路，两路放电回路为同时放电或切换间隔很短的轮流放电，两路放电回路电极棒尖端顶点的连线与光纤V型槽9-3槽线平行。
所述的微调显微镜15内置环圈形带有米字叉丝和角度刻度的分划板，分划板按需求高精度进行设计，该分划板可采用易加工的非透明材料，如薄石英片，并用高精度设备进行加工。
所述光纤适配器13用来夹持光纤，替代的可以换成其它光纤夹持器件，也可以根据器件选择的不同，安置在转轴中空电机12的前轴或者后轴。
所述光纤压脚10，压头间的距离根据电极基座9-1进行设计，且压头间的部分面积，根据光纤观察与电极棒调整的需求，采用相应大小的透明材料。
(四)附图说明
图1是温区可调的四电极电弧放电高温光纤加热装置整体图。
图2是四电极光纤加热模块9的细节图。
图3是米字叉丝和角度刻度的分划板图。
图4是四电极温度场仿真图。
图5是四电极电弧放电图。
(五)具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
由图1可知，四电极电弧放电高温光纤加热装置由下层位移台1、上层位移台2、转接板3、光纤夹具座4、光纤夹具5、轴承座6、轴承7、光纤配重8、四电极光纤加热模块9、光纤压脚10、挡风罩11、转轴中空电机12、光纤适配器13、主机14、观察显微镜15、光纤16组成。四电极光纤加热模块9则由电极基座9-1、电极棒9-2、光纤V型槽9-3、电极压片9-4组成。
装置工作前，为了装置能达到较好工作状态，采用内置了米字叉丝和角度刻度的分划板的显微镜15对四个电极棒进行适当的调节，带有米字叉丝和角度刻度的分划板，如图2所示，使得四个电极棒尖端顶点连线构成的平面与光纤轴线、电极棒轴线在同一平面，四个电极棒尖端顶点连线组成的形状为矩形，且四个电极棒轴线相对于矩形轴线的角度一致，本实施例中，电极棒9-2-1与电极棒9-2-2组成一路放电回路，电击棒顶点尖端相距3mm，电极棒9-2-3与电极棒9-2-4组成另一路放电回路，电击棒顶点尖端相距3mm，两路放电回路电极棒尖端顶点的连线与光纤V型槽9-3槽线平行，电极棒9-2-1尖端顶点与电极棒9-2-3尖端顶点的距离为1.7mm，同样电极棒9-2-2尖端顶点与电极棒9-2-4尖端顶点的距离为1.7mm，根据本实施例电极棒位置分布得到的温度场仿真图，如图4所示。
在调整好电极棒位置后，还需通过高压模块对电极棒的放电强度进行初步调节，过强与过低的电压都会对光纤加工带来不良影响。电压显示模块对调节后的电压实时显示。
调整好装置后，光纤适配器13中插入光纤，经四电极光纤加热模块9、轴承7，到达光纤夹具5并固定，光纤加热部分需剥除涂覆层。为了保持光纤的同轴性，光纤加工时需用光纤压脚10压住。为了减小空气流动对光纤加工带来的影响，四电极光纤加热模块9需加上挡风罩11。为了光纤在加工时适当保持绷直，需对加工的光纤加上光纤配重8。最后即可根据设置好的加工需求对光纤16进行加工，四电极电弧放电图如图5所示。
以上所述对本发明的实施例进行了具体说明，但本发明并非是限制于本实施例，因此本发明并不局限于上述实施方案中，在不违背本发明的原理前提下，凡是在本领域技术人员在本发明做出各种等同的变型或替换，均视为在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.本发明提供的是一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置。其特征是：它由下层位移台(1)、上层位移台(2)、转接板(3)、光纤夹具座(4)、光纤夹具(5)、轴承座(6)、轴承(7)、光纤配重(8)、四电极光纤加热模块(9)、光纤压脚(10)、挡风罩(11)、转轴中空电机(12)、光纤适配器(13)、主机(14)、观察显微镜(15)、光纤(16)组成。四电极光纤加热模块(9)则由电极基座(9-1)、电极棒(9-2)、光纤V型槽(9-3)、电极压片(9-4)组成；所述加工装置中主机(14)主要给四电极光纤加热模块(9)提供可调的高压电，根据不同的需要，主机(14)控制下层位移台(1)、上层位移台(2)、转轴中空电机(12)实现对光纤的扭转、定点放电、拉锥及它们的组合方式加工，观察显微镜(15)则用于观察光纤与调整电极。
2.根据权利要求1所述的一种大恒温区四电极电弧放电高温光纤加工装置的四电极光纤加热模块(9)。其特征是：电极基座(9-1)为高压绝缘材料，四个电极棒尖端顶点连线构成的平面与光纤轴线、电极棒轴线在同一平面，四个电极棒尖端顶点连线组成的形状为矩形，且四个电极棒轴线相对于矩形轴线的角度一致，根据不同的恒温区需求，调整电极棒轴线对于矩形轴线角度及电极棒之间的距离，可得到不同的大恒温区。电极棒放电时，电极棒(9-2-1)与电极棒(9-2-2)组成一路放电回路，电极棒(9-2-3)与电极棒(9-2-4)组成另一路放电回路，两路放电回路为同时放电或切换间隔很短的交叉放电，两路放电回路电极棒尖端顶点的连线与光纤V型槽(9-3)槽线平行。
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