CN115639644B - 一种单纤制备装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单纤制备装置，包括用于固定单纤的夹持机构，所述夹持机构包括定位基座和安装于所述定位基座上的圆盘；所述定位基座包括相互平行排列连接的若干个矩形槽结构，所述矩形槽结构上开设有竖直贯通的通孔，且所述通孔内沿所述矩形槽结构的长度方向一体连接有齿状结构，所述齿状结构的两侧分布有相互交错分布的光纤V形槽；所述矩形槽结构上正对所述光纤V形槽处开设有水平贯穿的第一螺孔，紧固螺栓适于穿过所述第一螺孔，并将光纤的玻璃毛细管部分紧固在所述光纤V形槽内。同时还提供了一种单纤制备方法，保证在点胶工序上夹后可流转至研磨工序使用，大大提高了人工作业效率和工序周转效率。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种单纤制备装置及其方法。
背景技术
单纤（Pigtail）是平面光波导PLC光分路器和光收发模块中的关键器件，在光信号的传输过程中，光纤必须和平面光波导器件中的光通道对齐，若光纤的对齐精度不够，容易造成损耗过大、信号传输不稳定；对于光纤，为了满足精度、合格率、产品端面的平面度，需要对光纤的端面进行研磨，使其磨合度高，因此，对光纤进行精密对齐、研磨是进行高效光通信的有效手段。
而随着单纤日益增长的需求量，在单纤的制作过程中，传统单纤制备在采用光纤切割后，在显微镜下操作困难，不易实现端面对齐的高精度排布，并且点胶工序工艺复杂；另外研磨机架研磨效率低，定位差，使研磨出的光纤端面平面度不一，这些均导致光纤稳定性差，降低了产品的合格率，严重影响生产效率。
发明内容
本发明提供了一种单纤制备装置及其方法，以解决传统单纤制备工艺制造效率低、人员作业效率低及制造工艺复杂的技术问题。
为解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种单纤制备装置，包括用于固定单纤的夹持机构，所述夹持机构包括定位基座和安装于所述定位基座上的圆盘；
其中，所述定位基座包括相互平行排列连接的若干个矩形槽结构，所述矩形槽结构上开设有竖直贯通的通孔，且所述通孔内沿所述矩形槽结构的长度方向一体连接有齿状结构，所述齿状结构的两侧分布有相互交错分布的光纤V形槽；
所述矩形槽结构上正对所述光纤V形槽处开设有水平贯穿的第一螺孔，紧固螺栓适于穿过所述第一螺孔，并将光纤的玻璃毛细管部分紧固在所述光纤V形槽内。
优选的，若干个所述矩形槽结构拼接形成为正方体结构以构成所述定位基座，且所述定位基座适于内嵌于所述圆盘上。
优选的，所述定位基座沿垂直于所述齿状结构方向的两侧均匀分布有第二螺孔，所述圆盘正对所述第二螺孔处开设有第三螺孔，锁紧螺丝适于依次穿过所述圆盘的第三螺孔和所述定位基座的第二螺孔，以将所述定位基座固定在所述圆盘上。
优选的，还包括点胶固化机构，所述点胶固化机构包括用于固化插设在玻璃毛细管内的单纤裸纤部分的环氧树脂胶水和紫外固化灯。
优选的，还包括用于观察单纤排布情况的光学显微镜和计算机，用于对排布在所述定位基座上的光纤进行粗调。
优选的，还包括光纤研磨机，所述单纤在所述定位基座上初步排列整齐后，将所述圆盘固定在所述光纤研磨机的机架上，通过逐级更换更高目数的研磨纸和配套的研磨液对单纤阵列进行高精度研磨，实现单纤阵列的高精度对齐。
优选的，所述单纤的纤芯数值孔径为0.11~0.14μm，所述单纤的包层直径为124.3-125.7um，所述单纤的涂覆层直径为237~247μm。
本发明的第二目的在于提供一种单纤制备方法，基于上述所述的单纤制备装置，所述制备方法包括如下步骤：
S1：将制备完成的单纤原材料放入定位基座的光纤V形槽内；
S2：使用扭力批插入紧固螺栓，旋转扭力批使所述紧固螺栓完全贴合单纤，并使单纤和光纤V形槽的两侧完全贴合；
S3：将环氧树脂胶水注入玻璃毛细管的锥孔区内，插入去除涂覆层的光纤材料，并使用紫外灯照射固化；
S4：使用锁紧螺丝连接已上满单纤的定位基座与圆盘，以形成；
S5：将所述定位基座与所述圆盘的组合体放置在砂纸上研磨一段时间t1；
S6：再将所述定位基座与所述圆盘的组合体放入光纤研磨机中进行研磨；
S7：将研磨完成的单纤下夹，完成单纤制备。
优选的，在步骤S2中，扭力批的扭力范围为0.10-0.35kgf.cm。
优选的，在步骤S3中，紫外灯照射时间为2-5min，紫外灯照射功率为70-150mw/cm²，环氧树脂的粘度大于400cps，环氧树脂的热膨胀系数为120~150ppm/℃，环氧树脂的硬度大于邵氏硬度80 D。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
1、优化了单纤制备过程中的点胶研磨中的上夹工序，采用的新设计工装可保证在点胶工序上夹后可流转至研磨工序使用，大大提高了人工作业效率和工序周转效率；提升了单纤制备去纤刮胶工序效率，传统单纤制备去纤刮胶工序需要单颗操作，改善后单纤去纤刮胶一次可操作完成200pcs。
2、提升了单纤制备的研磨效率，传统单纤制备研磨夹具只利用了研磨夹具边缘区域，每次最大研磨数量为60pcs，改善后单纤研磨夹具可利用整个研磨夹具，一次性研磨单纤数量可大于200pcs以上。
附图说明
图1为本发明实施例中单纤制备装置的一方向结构示意图；
图2为本发明实施例中单纤制备装置的另一方向结构示意图；
图3为本发明实施例中单纤制备装置的俯视结构示意图；
图4为本发明实施例中单纤制备装置的分解结构示意图；
图5为本发明实施例中单纤制备方法的流程示意图；
图6为本发明实施例中单纤制备方法的流程示意图。
附图标记说明：
1-定位基座；11-矩形槽结构；111-通孔；112-第一螺孔；12-齿状结构；121-光纤V形槽；13-紧固螺栓；14-第二螺孔；
2-圆盘；21-第三螺孔；3-锁紧螺丝；4-单纤。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图6所示，图6所示为传统单纤制备装置，传统单纤制备研磨夹具只利用了研磨夹具边缘区域，每次最大研磨数量为60pcs；另外在点胶工序上夹后不可直接流转至研磨工序使用，大大降低了人工作业效率和工序周转效率。
为解决以上技术问题，如图1-4所示，本发明的实施例提供一种单纤制备装置，所述单纤制备装置包括用于固定单纤的夹持机构，而所述夹持机构包括定位基座1和安装于定位基座1上的圆盘2，其中：
定位基座1包括相互平行排列连接的若干个矩形槽结构11，矩形槽结构11上开设有竖直贯通的通孔111，且通孔111内沿矩形槽结构11的长度方向（也即为附图中的前端方向）一体连接有齿状结构12，齿状结构12的两侧（也即为附图中的左右方向）分布有相互交错分布的光纤V形槽121。
可以理解的是，在本实施例中，为能够更好将单纤4紧固在光纤V形槽121内，光纤V形槽121的形状与单纤4的玻璃毛细管的外轮廓部分形状相适配。
矩形槽结构11上正对光纤V形槽121处开设有水平贯穿的第一螺孔112，紧固螺栓13适于穿过第一螺孔112，并将单纤4的玻璃毛细管部分紧固在光纤V形槽121内。
在本实施例当中，矩形槽结构11的设置，能够批量插设固定单纤4，提升了单纤4制备的研磨效率，而传统单纤制备的研磨夹具只利用了研磨夹具边缘区域，每次最大研磨数量仅为60pcs，通过改进单纤研磨夹具，可利用整个研磨夹具，一次性研磨单纤的数量可大于200pcs以上。
由此，本实施例当中的单纤制备装置，通过改进夹具结构，优化单纤制备过程中的点胶和研磨中的上夹工序，可保证在点胶工序上夹后可流转至研磨工序使用，大大提高了人工作业效率和工序周转效率。
具体地，请参阅图1、2、3、4所示，在本发明的实施例当中钮，若干个矩形槽结构11拼接形成为正方体结构以构成定位基座1，且定位基座1适于内嵌于圆盘2上。
由此，通过定位基座1与圆盘2的连接，单纤4的研磨夹具可利用整个研磨夹具，且便于安装在光纤研磨机上。
具体地，请参阅图2、4所示，在本发明的实施例当中，定位基座1上开设有第二螺孔14，第二螺孔14沿垂直于齿状结构12方向的两侧均匀分布，本实施例中即为每个矩形槽结构11上开设有第二螺孔14，而圆盘2正对第二螺孔14处开设有第三螺孔21，这样锁紧螺丝3可适于依次穿过圆盘2的第三螺孔21和定位基座1的第二螺孔14，以将定位基座1固定在圆盘2上。
具体地，在本发明的实施例当中，单纤制备装置还包括点胶固化机构，所述点胶固化机构包括用于固化插设在玻璃毛细管内的单纤裸纤部分的环氧树脂胶水和紫外固化灯。
具体地，在本发明的实施例当中，单纤制备装置还包括用于观察单纤排布情况的光学显微镜和计算机，光学显微镜和计算机用于对排布在定位基座1上的光纤进行粗调。
具体地，在本发明的实施例当中，单纤制备装置还包括光纤研磨机，单纤4在定位基座1上初步排列整齐后，将圆盘2固定在光纤研磨机的机架上，通过逐级更换更高目数的研磨纸和配套的研磨液对单纤阵列进行高精度研磨，实现单纤阵列的高精度对齐。
具体地，在本发明的实施例当中，单纤4的纤芯数值孔径为0.11~0.14μm，单纤4的包层直径为124.3-125.7um，单纤4的涂覆层直径为237~247um。
请参阅图5所示，本发明的又一实施例提供了一种单纤制备方法，基于上述所述的单纤制备装置，所述制备方法包括如下步骤：
S1：将制备完成的单纤原材料放入定位基座1的光纤V形槽121内；
可以理解的是，在整个单纤拉制过程中，相对于现有技术的毛细管组合三次拉制法、溶胶-凝胶法和腐蚀法，其制作过程简单、快速，制作成本低，且减少了多次热处理过程中引入缺陷的可能性，拉制单纤质量好、精度高。
另外本实施例当中，光纤涂覆层为丙烯酸树脂。
S2：使用扭力批插入紧固螺栓13，旋转扭力批使紧固螺栓13完全贴合单纤4，并使单纤4和光纤V形槽121的两侧完全贴合。
S3：将环氧树脂胶水注入玻璃毛细管的锥孔区内，插入去除涂覆层的光纤材料，并使用紫外灯照射固化。
在本步骤当中，玻璃毛细管的一端设置有施胶孔，施胶孔用于方便施胶；施胶孔位于玻璃毛细管的一端面上，并与玻璃毛细管连通。
在玻璃毛细管一端的内壁与插入其中的光纤材料之间的空隙处填充环氧树脂胶水，采用紫外灯照射环氧树脂胶水，实现光纤与玻璃毛细管的胶接。
S4：使用锁紧螺丝3连接已上满单纤4的定位基座1与圆盘2；
S5：将定位基座1与圆盘2的组合体放置在砂纸上研磨一段时间t1；
优选地，将上满单纤4的定位基座1和圆盘2的组合体放置在砂纸上研磨30s，砂纸的颗粒度需选用大于30um。
S6：再将定位基座1与圆盘2的组合体放入光纤研磨机中进行研磨；
需要说明的是，在光信号通过光纤端面传送中，由于折射或某一些原因，会使光能量衰减一部份，这就是光纤的传输损耗，所以光纤端面研磨的效果就显得非常重要。为了让两根单纤的端面能够更好的接触，光纤跳线的插芯端面通常使用光纤研磨机研磨成不同结构。
本实施例当中的光纤研磨机主要包括机座、设置于机座顶端中部的研磨盘、设置于研磨盘上方的光纤夹盘以及驱使研磨盘转动的驱动装置，机座的顶端转动连接有四个用于固定光纤夹盘位置的限位转轴，限位转轴横向穿设有转动手柄，限位转轴的周侧套设有限位环。
在光纤研磨时，操作人员先向研磨盘的表面添水，再将插设有光纤的光纤夹盘放置于限位环上，使光纤夹盘位于研磨盘的正上方，而后通过转动手柄转动限位转轴，使限位转轴的端部转至研磨盘的上方，以使限位转轴的端部将光纤夹盘压向研磨盘，并固定光纤夹盘的位置，随后便可启动驱动装置，对光纤的端面进行研磨。达到研磨时间后，驱动装置关闭，操作人员再次通过转动手柄转动限位轴，使限位转轴的端部脱离光纤夹盘，便可取下光纤夹盘，重复以上步骤，便可批量完成对光纤端面的研磨作业。
S7：将研磨完成的单纤4下夹，完成单纤4的制备。
优选的，具体到本发明的实施例当中，在步骤S2中，扭力批的扭力范围为0.10-0.35kgf.cm。
优选的，具体到本发明的实施例当中，在步骤S3中，将环氧树脂胶水注入单纤原材料的锥孔区内，插入去除涂覆层的光纤材料，使用紫外灯照射2-5min，紫外灯照射功率需在70-150mw/cm²，环氧树脂的热膨胀系数为120~150ppm/℃，环氧树脂的硬度大于邵氏硬度80D。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种单纤制备装置，其特征在于，包括用于固定单纤的夹持机构，所述夹持机构包括定位基座和安装于所述定位基座上的圆盘，其中：
所述定位基座包括相互平行排列连接的若干个矩形槽结构，所述矩形槽结构上开设有竖直贯通的通孔，且所述通孔内沿所述矩形槽结构的长度方向一体连接有齿状结构，所述齿状结构的两侧分布有相互交错分布的光纤V形槽；
所述矩形槽结构上正对所述光纤V形槽处开设有水平贯穿的第一螺孔，紧固螺栓适于穿过所述第一螺孔，以将光纤的玻璃毛细管部分紧固在所述光纤V形槽内；
若干个所述矩形槽结构拼接形成为正方体结构以构成所述定位基座，且所述定位基座适于内嵌于所述圆盘上。
2.根据权利要求1所述的单纤制备装置，其特征在于：所述定位基座沿垂直于所述齿状结构方向的两侧均匀分布有第二螺孔，所述圆盘正对所述第二螺孔处开设有第三螺孔，锁紧螺丝适于依次穿过所述圆盘的第三螺孔和所述定位基座的第二螺孔，以将所述定位基座固定在所述圆盘上。
3.根据权利要求1所述的单纤制备装置，其特征在于：还包括点胶固化机构，所述点胶固化机构包括用于固化插设在玻璃毛细管内的单纤裸纤部分的环氧树脂胶水和紫外固化灯。
4.根据权利要求1所述的单纤制备装置，其特征在于：还包括用于观察单纤排布情况的光学显微镜和计算机，用于对排布在所述定位基座上的单纤进行粗调。
5.根据权利要求3所述的单纤制备装置，其特征在于：还包括光纤研磨机，所述单纤在所述定位基座上初步排列整齐后，将所述圆盘固定在所述光纤研磨机的机架上，通过逐级更换更高目数的研磨纸和配套的研磨液对单纤阵列进行高精度研磨，实现单纤阵列的高精度对齐。
6.根据权利要求5所述的单纤制备装置，其特征在于：所述单纤的纤芯数值孔径为0.11~0.14μm，所述单纤的包层直径为124.3-125.7um，所述单纤的涂覆层直径为237~247μm。
7.一种单纤制备方法，基于权利要求1-6任一项所述的单纤制备装置，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
S1：将制备完成的单纤原材料放入定位基座的光纤V形槽内；
S2：使用扭力批插入紧固螺栓，旋转扭力批使所述紧固螺栓完全贴合单纤，并使单纤和光纤V形槽的两侧完全贴合；
S3：将环氧树脂胶水注入玻璃毛细管的锥孔区内，插入去除涂覆层的光纤材料，并使用紫外灯照射固化；
S4：使用锁紧螺丝连接已上满单纤的定位基座与圆盘；
S5：将所述定位基座与所述圆盘的组合体放置在砂纸上研磨一段时间t1；
S6：再将所述定位基座与所述圆盘的组合体放入光纤研磨机中进行研磨；
S7：将研磨完成的单纤下夹，完成单纤制备。
8.根据权利要求7所述的单纤制备方法，其特征在于：在步骤S2中，扭力批的扭力范围为0.10-0.35kgf.cm。
9.根据权利要求7所述的单纤制备方法，其特征在于：在步骤S3中，紫外灯照射时间为2-5min，紫外灯照射功率为70-150mw/cm²，环氧树脂的粘度大于400cps，环氧树脂的热膨胀系数为120~150ppm/℃，环氧树脂的硬度大于邵氏硬度80 D。
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