CN201993488U - 光纤熔融拉锥机 - Google Patents

Abstract

一种光纤熔融拉锥机，包括：机壳⑴，所述机壳⑴内装有机械装置、可燃气体组件和封装台模块⑶；所述机械装置，包括：两个拉锥平台模块⑷和光纤吸附夹具⑿，所述拉锥平台模块⑷包括一个电机和一个传动螺杆相连，光纤吸附夹具⑿通过管道和真空泵相连。其优点是：拉伸平台采用双电机系统，微步细分数达到64，使拉伸过程更平稳，可控性更高；火头扫描方式灵活，可根据拉伸长度的不同调节扫描幅度，以及氢气氧气流量；拉伸方式控制灵活，可根据拉伸长度的不同和耦合分光比的不同调整拉伸速度；光功率计部分精度更高，光探测稳定度在40DB以上，使生产0.1%以上分光比的耦合器成为可能；主控板通过USB接口与电脑连接，增大通讯数据量，使控制方式更为丰富。

Description

光纤熔融拉锥机

技术领域

本实用新型涉及机械电子技术领域，具体的说是一种光纤熔融拉锥机。

背景技术

现在市场上的光纤熔融拉锥机，品种繁多，结构、原理各异，存在以下缺陷：有的系统可以调节火头扫描方式，但却是基于RS232通讯的；有基于USB通讯方式，但光功率计方面精度不高；而拉伸平台多采用单电机，微步细分数较低，拉伸过程不平稳。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种自动化程度高、操作简单、产量高和良率高的光纤熔融拉锥机。

本实用新型光纤熔融拉锥机的工作原理：熔融拉锥的基本方法就是将两根光纤或以上去除涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体结构的特殊波导器件。当两根光纤融合时，输入光信号从一根光纤进入两根光纤．在光纤种类和波长确定的情况下，根据光功率的分配变化精确控制拉锥长度、熔融区大小、熔融温度，可以制做出各种光耦合器件。

本实用新型光纤熔融拉锥机，包括：机壳1，所述机壳1内装有机械装置、可燃气体组件、封装台模块3和控制组件；

所述机械装置，包括：两个拉锥平台模块4和光纤吸附夹具12，所述拉锥平台模块4包括一个电机和一个传动螺杆相连，光纤吸附夹具12通过管道和真空泵相连。

所述真空泵为上海市第二真空泵厂有限公司生产、销售的XD-40型真空泵。

所述可燃气体组件，包括：氢气发生器，氢气发生器通过气体输入管8和氢气流量控制计9、火头控制模块10相连，所述火头控制模块10上设置有火头11。

所述氢气发生器为由北京市中亚气体仪器研究所生产、销售的SPGH-300高纯氢发生器；所述氢气流量控制计为北京七星华创电子股份有限公司生产、销售的CS200型氢气流量控制计。

所述封装台模块3，为现在市场上常见的光纤熔融拉锥机内常用的封装台模块。

所述控制组件，包括：主控电路板5、光功率计电路板6、电机控制电路板7、流量计变压电源开关2和电机变压电源开关13，所述主控电路板5、光功率计电路板6和电机控制电路板7之间用跳线连接。

所述主控电路板5于2011年3月21日申请了作品著作权登记证书（设计图），登记号为17-2011-j-042；

所述光功率计电路板6于2011年3月21日申请了作品著作权登记证书（设计图），登记号为17-2011-j044；

所述电机控制电路板7于2011年3月21日申请了作品著作权登记证书（设计图），登记号为17-2011-j043。

所述主控电路板5优选通过USB接口与电脑连接。

所述光功率计电路板6优选半导体PN结的PIN光电二极管来作为光电转换器件。

所述控制组件中，有包括计算机、I/O接口、步进马达控制器、光信号探测器、光开关和紫外封装加热器。

所述步进马达为乐创自动化技术有限公司生产、销售的DM4240A型步进马达；

所述光信号探测器为海特光电科技有限公司生产、销售的PIN6-10-12型光信号探测器；

所述光开关为桂林市光隆光电科技有限公司生产、销售的SUN-FSW-1×2型光开关；

所紫外封装加热器为上海怡天科技有限公司生产、销售的EXFO-S1000型紫外封装加热器。

光功率计的基本工作原理是被测光投射到PIN光探测器上变为电流，再经1／V变换电路和程控放大电路得到电压信号。这个信号送到程控低通滤波器及响应度补偿放大电路，得到与功率值相对应的直流电压，经A／D转换得到表示功率大小的数字量，控制处理部分进行数据处理和判断后，送显示器进行功率显示。

本实用新型光纤熔融拉锥机的拉伸平台采用的是双电机线性模块组，采用精研丝杆配线性轴承导轨，步进电机微步细分数达到64，使光纤熔融拉伸过程更平稳，更具可控性。

本实用新型光纤熔融拉锥机在电路控制方面设计独特，将电机控制、光功率计和主控分三块电路板，他们之间用跳线连接。这在国内外光纤熔融拉锥机电路控制方面是独一无二的，这样做的好处在于熔融拉锥机电路出现故障时，可以很方便的来检查和排除故障。即使有某个环节出现故障，我们可以只换掉与出现故障相关的电路板就行了，而没有必要将整块电路板全部换掉，这相对于市场上其它光纤熔融拉锥机把三个单元集中在一块电路板上来说是一个创新。

本实用新型光纤熔融拉锥机的步进电机驱动器是采用基于TMC246A芯片来自主研发设计的。基于TMC246A芯片研发的步进电机驱动器具有体积小，重量轻、功耗低、稳定性高的优点。同时TMC246A还具有传感延迟检测、保护、诊断的特点。该驱动器即使在高温环境下也允许有1.5A的电流输出，在105℃的高温下能输出大于800mmA的电流。该驱动器用数字信号来控制，内部综合了短路保护、超温保护、低压和高压保护。电机供电电压范围在7V到34V，数字部分供电电压是5V,所以该驱动器还具有功耗低、散热小的优点。基于TMC246A芯片研发的步进电机驱动器微步细分数可以达到64，使拉伸过程更平稳，可控性更高。

本实用新型光纤熔融拉锥机是这样实现的：

⑴接通拉锥机电源开关，USB驱动程序驱动拉锥系统，点击系统控制面板上复位按钮，所有控制模块电机回到初始位置后停止；

⑵点击系统控制面板上的氢氧开按钮，流量控制计启动，并且将气体流量控制在拉锥系统设置值上。在火头气体出口处点燃燃烧气体；

⑶点击系统控制面板上的真空阀按钮，真空阀打开，光纤吸附夹具将光纤吸住.点击系统控制面板上的拉伸按钮，拉锥平台左右电机同时启动；光纤吸附夹具同时以相同的速度同时往两边运动，光纤在光纤夹具的吸附下与夹具同步运动，光纤在火头喷出的火焰下边燃烧边拉伸，当光纤吸附夹具运动到拉锥系统所设置的停机点时，拉锥平台左右电机停止转动，拉锥过程完成；

⑷在点击拉锥系统控制面板上的拉伸按钮的同时，控制火头前后、左右及上下运动的电机也同时启动，火头运动到拉锥系统所设置的参数位置时停止，来对光纤需要加热的区域进行加热；

⑸点击系统控制面板上的封装阀按钮，封装阀打开，控制封装装置上下及前后运动的电机同时启动，运动到拉锥系统设置的参数值位置停止。此时，封装所用的U型玻璃槽已经被封装装置运送到拉锥系统设置的位置，等待点胶封装。点胶封装固化之后，点击拉锥控制系统面板上的封装复位按钮，控制封装装置前后、上下运动的电机同时启动，运动到拉锥系统设置的封装装置原始位置停止，等待下一个封装任务；

⑹此时，一个芯件的拉锥和封装过程已经全部结束，点击拉锥系统控制面板上的初始化按钮，拉锥平台左右电机和控制火头前后、左右、上下运动的五个电机同时启动，并各自运动到拉锥系统设置的原始位置停止，为下一个芯件的拉锥任务做准备。

各运动控制模块的调整：当各运动控制模块没有达到我们拉锥需要的理想位置时，我们需要对各运动控制模块来进行调整。

封装台模块3的调整：封装控制模块是由控制封装装置前后和上下运动的两个步进电机来控制的；调整封装控制模块时，我们点击拉锥控制系统面板上的电机参数按钮，选择封装子选项，点击置位按钮，设置微调步距后通过点击各电机运动的方向按钮来调整各电机的位置，当调整到我们拉锥需要的理想位置时，停止调整，并点击面板上的保存按钮.下次点击封装按钮时，封装装置将运动到调整后的位置来进行封装。

拉锥平台模块4的调整：在拉锥系统控制面板上点击拉锥平台左右电机控制相应按钮，达到我们拉锥需要的理想位置时，停止调整，点击面板上的保存按钮，下一次点击拉伸按钮时，拉锥平台将运动到调整后的位置来进行拉伸。

火头控制模块10的调整：火头控制装置由控制火头上下、左右、前后运动的三个电机来控制，需要调整时在拉锥系统控制面板上点击火头各电机控制相应按钮，来调整火头三个电机的运动，达到我们拉锥需要的理想位置时，点击面板上的保存按钮.下一次启动拉锥任务时，火头将运动到调整后保存的位置来进行加热。

本实用新型光纤熔融拉锥机的优点是：光纤熔融拉锥机是一台高精密的光纤耦合器生产设备，具有自动化程度高、操作简单、产量高和良率高的特点；用来生产标准耦合器、单窗宽带耦合器、双窗宽带耦合器、WDM和其它特殊光纤耦合器，系统由一个工作站和一套应用软件组成；在正常的操作中，系统能做到耦合器的附加损耗（Excess Loss）低于0.05dB，使耦合比的偏差保持在0.5%以内，同时还具有预拉和火炬扫描宽度可调功能，使单窗宽带和双窗宽带的拉锥成功率大大提高，通过改进火头并且可以生产超小尺寸和超低PDL的耦合器；

⑴拉伸平台采用双电机系统，微步细分数达到64，使拉伸过程更平稳，可控性更高；

⑵火头扫描方式灵活，可根据拉伸长度的不同调节扫描幅度，以及氢气氧气流量；

⑶拉伸方式控制灵活，可根据拉伸长度的不同和耦合分光比的不同调整拉伸速度；

⑷光功率计部分精度更高，光探测稳定度在40DB以上，使生产0.1%以上分光比的耦合器成为可能；

⑸主控板通过USB接口与电脑连接，增大通讯数据量，使控制方式更为丰富。

附图说明

图1为光纤熔融拉锥机的结构示意图。

图2为光纤熔融拉锥机的电路原理框图。

图中标记：1为机壳，2为流量计变压电源开关，3为封装台模块，4为拉锥平台模块，5为主控电路板，6为光功率计电路板，7为电机控制电路板，8为气体输入管，9为氢气流量控制计，10为火头控制模块，11为火头，12为光纤吸附夹具，13为电机变压电源开关。

具体实施方式

根据图1、图2所示，一种光纤熔融拉锥机，包括：机壳1，所述机壳1内装有机械装置、可燃气体组件、封装台模块3和控制组件；

所述机械装置，包括：两个拉锥平台模块4和光纤吸附夹具12，所述拉锥平台模块4包括一个电机和一个传动螺杆相连，光纤吸附夹具12通过管道和真空泵相连。

所述真空泵为上海市第二真空泵厂有限公司生产、销售的XD-40型真空泵。

所述可燃气体组件，包括：氢气发生器，氢气发生器通过气体输入管8和氢气流量控制计9、火头控制模块10相连，所述火头控制模块10上设置有火头11。

所述氢气发生器为由北京市中亚气体仪器研究所生产、销售的SPGH-300高纯氢发生器；所述氢气流量控制计为北京七星华创电子股份有限公司生产、销售的CS200型氢气流量控制计。

所述封装台模块3，为现在市场上常见的光纤熔融拉锥机内常用的封装台模块。

所述控制组件，包括：主控电路板5、光功率计电路板6、电机控制电路板7、流量计变压电源开关2和电机变压电源开关13，所述主控电路板5、光功率计电路板6和电机控制电路板7之间用跳线连接。

所述主控电路板5于2011年3月21日申请了作品著作权登记证书（设计图），登记号为17-2011-j-042；

所述光功率计电路板6于2011年3月21日申请了作品著作权登记证书（设计图），登记号为17-2011-j044；

所述电机控制电路板7于2011年3月21日申请了作品著作权登记证书（设计图），登记号为17-2011-j043。

所述主控电路板5优选通过USB接口与电脑连接。

所述光功率计电路板6优选半导体PN结的PIN光电二极管来作为光电转换器件。

所述控制组件中，有包括计算机、I/O接口、步进马达控制器、光信号探测器、光开关和紫外封装加热器。

所述步进马达为乐创自动化技术有限公司生产、销售的DM4240A型步进马达；

所述光信号探测器为海特光电科技有限公司生产、销售的PIN6-10-12型光信号探测器；

所述光开关为桂林市光隆光电科技有限公司生产、销售的SUN-FSW-1×2型光开关；

所紫外封装加热器为上海怡天科技有限公司生产、销售的EXFO-S1000型紫外封装加热器。

熔融拉锥平台模块3的主要参数指标：

主机

拉锥平台拉伸精度 0.15μm

拉锥平台拉伸速度 0.15— 10000μm/s

拉锥平台最大拉伸距离 50mm

可夹持光纤φ0.1—0.5mm （平行烧或者打结烧）

火焰加热单元

火焰轴向摆幅 0-20mm

移动速度 0-6mm/s

使用气体氢气（或氧气）

氢气流量0-300SCCM（可调）

氧气流量0-300SCCM（可调）

光学部分：

探测器：InGaAs: 850-1600nm

封装方式：紫外固化

电源

电压220V

电流3A。

Claims (6)

1.一种光纤熔融拉锥机，包括：机壳⑴，其特征在于：所述机壳⑴内装有机械装置、可燃气体组件和封装台模块⑶。

2.根据权利要求1所述的一种光纤熔融拉锥机，其特征在于：所述机械装置，包括：两个拉锥平台模块⑷和光纤吸附夹具⑿，所述拉锥平台模块⑷包括一个电机和一个传动螺杆相连，光纤吸附夹具⑿通过管道和真空泵相连。

3.根据权利要求1所述的一种光纤熔融拉锥机，其特征在于：所述可燃气体组件，包括：氢气发生器，氢气发生器通过气体输入管⑻和氢气流量控制计⑼、火头控制模块⑽相连，所述火头控制模块⑽上设置有火头⑾。

4.根据权利要求1所述的一种光纤熔融拉锥机，其特征在于：还包括控制组件，所述控制组件包括：主控电路板⑸、光功率计电路板⑹、电机控制电路板⑺，所述主控电路板⑸、光功率计电路板⑹和电机控制电路板⑺之间用跳线连接。

5.根据权利要求4所述的一种光纤熔融拉锥机，其特征在于：所述主控电路板⑸通过USB接口与电脑连接。

6.根据权利要求4所述的一种光纤熔融拉锥机，其特征在于：所述光功率计电路板⑹采用半导体PN结的PIN光电二极管来作为光电转换器件。

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