CN114244443B - 一种用于调试激光光闸的夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于调试激光光闸的夹持装置，其特征在于，包括底板，底板的中央部设有与底板固定连接的支撑环底板，支撑环底板上设有锁紧状可调的支撑箍环，支撑箍环套装在装调镜筒的中部，在装调镜筒的两端外附近处分别设有采用一组支柱固定于底板上的发射平移调节板和接收平移调节板，发射平移调节板和接收平移调节板上分别设有发射模块和接收模块。这种装置能够满足光闸设备中收发模块的快速装配调试需求、可保证激光二极管稳定对准探测器，对探测器接收光功率具有连续可调功能。

Description

一种用于调试激光光闸的夹持装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体是一种用于调试激光光闸的夹持装置。

背景技术

光闸是无线光通信中基于单向传输技术的一种重要应用，其用于实现信息的单向安全传输。为了保证最佳传输质量，在光闸的装配调试中，需要通过夹持装置保证发射端激光器和接收端探测器稳定对准，在相同通信距离下完成调试，保证每套设备具有较好的一致性。

在光闸调试过程中，为了保证信号光波形陡峭无毛刺，需要将激光二极管输出的信号光调节在特定的功率值附近，然后对探测器进行调试，为了防止接收饱和，需要对光功率进行衰减，而直接调试激光二极管驱动电路降低输出光功率会影响波形质量，且调节变化不连续，导致调试操作繁琐。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种用于调试激光光闸的夹持装置。这种装置能够满足光闸设备中收发模块的快速装配调试需求、可保证激光二极管稳定对准探测器，对探测器接收光功率具有连续可调功能。

实现本发明目的的技术方案是：

一种用于调试激光光闸的夹持装置，包括底板，底板的中央部设有与底板固定连接的支撑环底板，支撑环底板上设有锁紧状可调的支撑箍环，支撑箍环套装在装调镜筒的中部，在装调镜筒的两端外附近处分别设有采用一组支柱固定于底板上的发射平移调节板和接收平移调节板，发射平移调节板和接收平移调节板上分别设有发射模块和接收模块，其中，

所述装调镜筒包括呈圆柱状的固定镜筒，固定镜筒的外壁中部为光滑圆柱状，固定镜筒外壁除中部光滑圆柱状区域外的两端部均对称设有螺距为0.35mm的细螺纹，在固定镜筒的外壁两端分别套装有发射调节筒和接收调节筒，发射调节筒和接收调节筒朝外的一端均为封闭状，发射调节筒和接收调节筒的封闭端的中心分别设有第一导向孔和第二导向孔，第一导向孔和第二导向孔的孔内分别无间隙状装有激光二极管和探测器，发射调节筒和接收调节筒上分别设有锁紧状可调的发射锁紧箍环和接收锁紧箍环，发射锁紧箍环和接收锁紧箍环用于锁紧固定，固定镜筒的内部中间设有隔层，隔层两面设有台阶，隔层位于发射调节筒一面的台阶上采用准直镜压圈压紧安装准直透镜，另一面依次设有负透镜、隔圈和聚焦镜，负透镜、隔圈和聚焦镜采用聚焦镜压圈压紧固定，准直透镜用于对待调试激光光闸中发射模块通过激光二极管发出信号光束进行准直，负透镜、聚焦镜构成接收镜组，用于对准直后的信号光束进行聚焦。

激光二极管和探测器分别通过激光二极管软板和探测器软板与发射平移调节板和接收平移调节板连接，使得激光二极管和探测器分别电连接发射模块和接收模块，激光二极管、发射调节筒、准直镜压圈、负透镜、聚焦镜、接收调节筒和探测器为同轴装配。

所述固定镜筒外壁上两端的细螺纹的长度不小于5mm。

所述发射调节筒和接收调节筒与固定镜筒的外壁为紧密配合、配合公差小于50μm。

调试激光光闸需要对发射模块和接收模块分别进行初步调试以及二者联合调试，其调试过程为：

首先分别对发射模块和接收模块进行初步调试，完成两个模块各自的基本功能调试后，再对二者联合调试，对发射模块的初步调试是指：一是调节模块上激光二极管的工作电流使其发光功率正常，二是通过标准光电探头监测并调试激光二极管的电光信号波形，确保调制信号已正常加载到光信号上；对接收模块的调试是指调节探测器的光电信号波形，确保其能正常接收转换光信号；联合调试是指微调激光二极管的偏置电流及探测器的偏置电压，使发射模块的发射功率与接收模块的探测灵敏度相互匹配，同时传输信号波形质量良好，即完成调试。

采用本夹持装置完成联合调试，因为激光光闸的工作是由发射模块向接收模块单向传输信息，信息单向传输是通过激光二极管向探测器发送信号光这一物理上的单向传输渠道实现，夹持装置在联合调试中为激光二极管和准探测器提供稳定的出光指向，激光二极管、探测器和夹持装置上装调镜筒内的准直透镜、负透镜和聚焦镜为同轴安装，装调镜筒内的固定镜筒、发射调节筒和接收调节筒采用螺距为0.35mm的细牙螺纹，具有导程短、螺纹间隙小的特点，同时，发射调节筒和接收调节筒导向长度大于5mm，与固定镜筒配的合公差为50μm，在旋转发射调节筒和接收调节筒调节时光学元件的光轴最大偏角较小，保证了激光二极管、探测器在联合调试中具有较高的同轴装配度。

在联合调试时，首先将发射模块安装在调试夹持结构的发射平移调节板上，同时将-激光二极管安装在发射调节筒的安装孔上，激光二极管发射的信号光通过固定镜筒内的光学镜组传输后聚焦于接收调节筒底部的焦面（即探测器安装孔附近位置）；然后将接收模块安装在接收平移调节板上，并将探测器安装在接收调节筒底部的探测器安装孔。

所述的负透镜和聚焦镜作为接收镜组装配在固定镜筒中靠近接收调节筒的一侧，其作用是对准直透镜准直后的光束进行接收，并会聚到装配在接收调节筒的探测器上，从而建立单向的通信光路，采用负透镜作为前接收透镜的接收镜组有效焦距小于2.5mm，配合光敏面直径为0.2mm的探测器可实现大接收视场角，这就降低了收发光路间对准的角度偏差要求，方便装配调试。

联合调试包括对接收模块的微调：微调接收模块时，首先将示波器探针连接接收模块相关的监控电路实时读取接收光功率及接收光信号波形，然后拧动接收调节筒微调探测器在接收镜组焦面的离焦量达到接收光功率调节效果，从无离焦量状态往最大离焦量状态连续调节的同时观察接收光信号波形，当波形恰好无饱和失真时可测得接受模块的饱和功率，当波形信号幅值过低无法满足后端电路要求时可测得接收模块的灵敏度；如果在拧动接收调节筒时始终无法观测到接收光信号有明显或满足要求的波形幅值，表明探测器的偏置电压过低，此时需要重新调整其驱动电路相关参数，然后重新拧动接收调节筒并观察波形测试饱和功率、灵敏度等相关特性参数；如果在拧动接收调节筒时观察到波形始终有饱和失真现象，表明发射模块发射光功率过大，此时需要调节激光二极管相关驱动电路适当降低出光功率，然后重新拧动接收调节筒并观察波形测试饱和功率、灵敏度等相关特性参数。

本技术方案有益效果在于：

1）易于设备快速调试：夹持结构内部光路可将激光光闸光束处理为大直径准直光束，且在接收端具有大接收视场角，使激光光闸的激光二极管、探测器具有较低装配精度要求，快速放置在安装孔即可开始调试；

2）接收功率可调：调节接收调节筒可实现探测器离焦量微调，从而控制耦合效率达到接收光功率调节效果；

3）装调重复性：发射调节筒、接收调节筒、固定镜筒的配合公差控制在50μm，激光二极管、探测器及镜组的装配同轴度高，调节时光学元件的光轴最大偏角较低，满足调试每套激光光闸时激光二极管稳定重复对准探测器的需求。

这种装置能够满足光闸设备中收发模块的快速装配调试需求、可保证激光二极管稳定对准探测器，对探测器接收光功率具有连续可调功能。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2实施例中装调镜筒的剖视图。

图中：1.底板 2.装调镜筒 3.发射平移调节板 4.发射模块 5.接收平移调节板6.接收模块 7.支柱 8.激光二极管软板 9.探测器软板 10.激光二极管 11.探测器 12.支撑环底板 13.支撑环 14.固定镜筒 15.发射调节筒 16.发射锁紧环 17.接收调节筒 18.接收锁紧环 19.准直镜压圈 20.聚焦镜压圈 21.隔圈 22.准直透镜 23.负透镜 24.聚焦镜 25.第一导向孔25 25-1.第二导向孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容做作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

参照图1，一种用于调试激光光闸的夹持装置，包括底板1，底板1的中央部设有与底板1固定连接的支撑环底板12，支撑环底板12上设有锁紧状可调的支撑箍环13，支撑箍环13套装在装调镜筒2的中部，在装调镜筒2的两端外附近处分别设有采用一组支柱7固定于底板1上的发射平移调节板3和接收平移调节板5，发射平移调节板3和接收平移调节板5上分别设有发射模块4和接收模块6，其中，

如图2所示，所述装调镜筒2包括呈圆柱状的固定镜筒14，固定镜筒14的外壁中部为光滑圆柱状，固定镜筒14外壁除中部光滑圆柱状区域外的两端部均对称设有螺距为0.35mm的细螺纹，在固定镜筒14的外壁两端分别套装有发射调节筒15和接收调节筒17，发射调节筒15和接收调节筒17朝外的一端均为封闭状，发射调节筒15和接收调节筒17的封闭端的中心分别设有第一导向孔25和第二导向孔25-1，第一导向孔25和第二导向孔25-1的孔内分别无间隙状装有激光二极管10和探测器11，发射调节筒15和接收调节筒17上分别设有锁紧状可调的发射锁紧箍环16和接收锁紧箍环18，发射锁紧箍环16和接收锁紧箍环18用于锁紧固定，固定镜筒14的内部中间设有隔层，隔层两面设有台阶，隔层位于发射调节筒15一面的台阶上采用准直镜压圈19压紧安装准直透镜22，另一面依次设有负透镜23、隔圈21和聚焦镜24，负透镜23、隔圈21和聚焦镜24采用聚焦镜压圈20压紧固定，准直透镜22用于对待调试激光光闸中发射模块4通过激光二极管10发出信号光束进行准直，准直透镜22的焦距为16mm，激光二极管10的半发散角为0.14rad，由（焦距×半发散角×2）计算得到准直后的光束直径大于4mm，降低了收发光路间的平移偏差要求；负透镜23、聚焦镜24构成接收镜组，用于对准直后的信号光束进行聚焦。

激光二极管10和探测器11分别通过激光二极管软板8和探测器软板9与发射平移调节板3和接收平移调节板5连接，使得激光二极管10和探测器11分别电连接发射模块4和接收模块6，激光二极管10、发射调节筒15、准直镜压圈19、负透镜23、聚焦镜24、接收调节筒17和探测器11为同轴装配。

所述固定镜筒14外壁上两端的细螺纹的长度不小于5mm。

所述发射调节筒15和接收调节筒17与固定镜筒14的外壁为紧密配合、配合公差小于50μm。

调试激光光闸需要对发射模块4和接收模块6分别进行初步调试以及二者联合调试，调试过程为：

首先分别对发射模块4和接收模块6进行初步调试，对发射模块4的调试一是调节模块上激光二极管10的工作电流使其发光功率正常，二是通过标准光电探头监测并调试激光二极管10的电光信号波形，确保调制信号已正常加载到光信号上，对接收模块6的调试主要是调节探测器11的光电信号波形，确保其能正常接收转换光信号；完成两个模块功能的调试后，需要对二者联合调试，主要是微调激光二极管10的偏置电流及探测器11的偏置电压，使发射模块4的发射功率与接收模块6的探测灵敏度相互匹配，同时传输信号波形质量良好，即完成调试。

采用本例夹持装置完成联合调试，因为激光光闸的工作是由发射模块4向接收模块6单向传输信息，信息单向传输是通过激光二极管10向探测器11发送信号光这一物理上的单向传输渠道实现，所以联合调试需要将激光二极管10出光方向稳定对准探测器11，激光二极管10、探测器11和夹持装置上装调镜筒2内的准直透镜22、负透镜23和聚焦镜24为同轴安装，装调镜筒2内的固定14镜筒、发射调节筒15和接收调节筒17采用螺距为0.35mm的细牙螺纹，具有导程短、螺纹间隙小的特点，同时，发射调节筒15和接收调节筒17导向长度大于5mm，与固定镜筒14配的合公差为50μm，采用（配合公差值÷导向长度值）计算得到在旋转发射调节筒15和接收调节筒17调节时光学元件的光轴最大偏角仅为10mard，这就保证了激光二极管、探测器在联合调试中具有较高的同轴装配度。

在联合调试时，首先将发射模块4安装在调试夹持结构的发射平移调节板上3，同时将10-激光二极管安装在15-发射调节筒的安装孔上，激光二极管10发射的信号光通过固定镜筒14内的光学镜组传输后聚焦于接收调节筒17底部的焦面（即探测器安装孔附近位置）；然后将接收模块6安装在接收平移调节板5上，并将探测器11安装在接收调节筒17底部的探测器安装孔。

负透镜23和聚焦镜24作为接收镜组装配在固定镜筒14中靠近接收调节筒17的一侧，作用是对准直透镜22准直后的光束进行接收，并会聚到装配在接收调节筒17的探测器11上，从而建立单向的通信光路，采用负透镜23作为前接收透镜的接收镜组有效焦距小于2.5mm，配合光敏面直径为0.2mm的探测器11可实现大接收视场角，通过（arctan（光敏面直径÷有效焦距））计算得到全接收视场角大于等于4.6°，这就降低了收发光路间对准的角度偏差要求，方便装配调试，由于在初步调试中，已经通过示波器的标准探头将激光二极管10发射的光信号调试到陡峭无毛刺状态，为了调试出最佳的传输效果，联合调试中主要对接收模块6微调即可。微调接收模块6时，首先将示波器探针连接接收模块6相关的监控电路实时读取接收光功率及接收光信号波形，然后拧动接收调节筒17微调探测器11在接收镜组焦面的离焦量达到接收光功率调节效果，从无离焦量状态往最大离焦量状态连续调节的同时观察接收光信号波形，当波形恰好无饱和失真时可测得接受模块6的饱和功率，当波形信号幅值过低无法满足后端电路要求时可测得接收模块6的灵敏度；

如果在拧动接收调节筒17时始终无法观测到接收光信号有明显或满足要求的波形幅值，表明探测器11的偏置电压过低，此时需要重新调整其驱动电路相关参数，然后重新拧动接收调节筒17并观察波形测试饱和功率、灵敏度等相关特性参数；

如果在拧动接收调节筒17时观察到波形始终有饱和失真现象，表明发射模块4发射光功率过大，此时需要调节激光二极管10相关驱动电路适当降低出光功率，然后重新拧动接收调节筒17并观察波形测试饱和功率、灵敏度等相关特性参数。

为了调试出设备以最低功耗获得最佳通信质量的效果，可先后多次重复调低激光二极管10的出光功率及调节探测器11的偏置电压并测试到饱和功率、灵敏度等各参数到达较优值时，最终完成激光光闸调试。

Claims (3)

1.一种用于调试激光光闸的夹持装置，其特征在于，包括底板，底板的中央部设有与底板固定连接的支撑环底板，支撑环底板上设有锁紧状可调的支撑箍环，支撑箍环套装在装调镜筒的中部，在装调镜筒的两端外附近处分别设有采用一组支柱固定于底板上的发射平移调节板和接收平移调节板，发射平移调节板和接收平移调节板上分别设有发射模块和接收模块，其中，

所述装调镜筒包括呈圆柱状的固定镜筒，固定镜筒的外壁中部为光滑圆柱状，固定镜筒外壁除中部光滑圆柱状区域外的两端部均对称设有螺距为0.35mm的细螺纹，在固定镜筒的外壁两端分别套装有发射调节筒和接收调节筒，发射调节筒和接收调节筒朝外的一端均为封闭状，发射调节筒和接收调节筒的封闭端的中心分别设有第一导向孔和第二导向孔，第一导向孔和第二导向孔的孔内分别无间隙状装有激光二极管和探测器，发射调节筒和接收调节筒上分别设有锁紧状可调的发射锁紧箍环和接收锁紧箍环，固定镜筒的内部中间设有隔层，隔层两面设有台阶，隔层位于发射调节筒一面的台阶上采用准直镜压圈压紧安装准直透镜，另一面依次设有负透镜、隔圈和聚焦镜，负透镜、隔圈和聚焦镜采用聚焦镜压圈压紧固定；

激光二极管和探测器分别通过激光二极管软板和探测器软板与发射平移调节板和接收平移调节板连接，使得激光二极管和探测器分别电连接发射模块和接收模块，激光二极管、发射调节筒、准直镜压圈、负透镜、聚焦镜、接收调节筒和探测器为同轴装配。

2.根据权利要求1所述的用于调试激光光闸的夹持装置，其特征在于，所述固定镜筒(14)外壁上两端的细螺纹的长度不小于5mm。

3.根据权利要求1所述的用于调试激光光闸的夹持装置，其特征在于，所述发射调节筒和接收调节筒与固定镜筒的外壁为紧密配合、配合公差小于50μm。