CN209231566U - 保偏光纤熔接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种保偏光纤熔接系统，属于精密设备制造领域；本实用新型包括：工具套管、导管和两个夹具；工具套管套设在导管外，且可相对导管径向转动；工具套管的内侧设置有光纤切割刀、电极加热器和摄像装置；两个夹具套设在所述导管内，且均可沿所述导管的轴向滑动；两个夹具中，其中一个夹具内设置有用于转动所述光纤的扭转器；扭转器套设在夹具内，且以轴线转动；扭转器上设置有可使扭转器转动的驱动器。本实用新型将光纤熔接常用的工具集合在工具套管上，并且工具套管可以相对导管转动，以方便切换不同的工具进行熔接作业；且夹具内设置有可以扭转光纤的扭转器，大大方便了人员操作，提高了保偏光纤熔接效率和质量。

Description

保偏光纤熔接系统

技术领域

本实用新型涉及精密加工设备制造技术，尤其涉及一种保偏光纤熔接系统，属于光纤加工技术领域。

背景技术

光纤熔接机主要用于光通信中光缆的施工和维护，所以又叫光缆熔接机。一般工作原理是利用高压电弧将两光纤断面熔化的同时用高精度运动机构平缓推进让两根光纤融合成一根，以实现光纤模场的耦合。

现有技术中，因一般均采用光纤夹具将两段光纤固定后，采用光纤切割刀对光纤的端面进行切割，确保光纤端面的平整；然后将两段光纤对齐之后，再采用高压电弧放电加热，加热过程中移动夹具，从而实现光纤的熔接。

保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤在拉制过程中，由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降，即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时，部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴，最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降。这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应。保偏光纤中，双折射效应越强，拍长越短，保持传输光偏振态越好。

在工程实际应用中，需要对两段光纤进行永久性连接，而对于保偏光纤除了要采取普通单模光纤连接所需要的熔接过程外，还需要额外加入对保偏光纤的两个偏振轴定轴过程，经过定轴后需要保证两段光纤的应力轴按照希望的轴向偏差进行熔接，常见的偏差值为0°、45°、90°。两段光纤的轴向对准差异往往影响到系统的性能，因此精确地保证对轴后熔接成为一项应用中的关键技术。

因此，现有技术中主要存在如下问题：

1、设备复杂且价格昂贵，需要借助多种工具进行操作；

2、熔接过程中难以精确控制，熔接后质量较差；

3、转换工艺时不易操作和控制，使用不便。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种新的保偏光纤熔接系统，主要针对现有技术中熔接设备操作复杂的缺陷，通过在纤熔接装置处设置工具套管，集合多种工具，使熔接过程的操作更加简单快捷，大大提高了效率。

本实用新型实施例的保偏光纤熔接系统，用于对光纤进行熔接；本实用新型包括：工具套管、导管和两个夹具；所述导管为圆管形结构；

所述工具套管套设在所述导管外，且可相对所述导管径向转动；所述工具套管的内侧设置有光纤切割刀、电极加热器和摄像装置；

两个所述夹具套设在所述导管内，且分别位于所述工具套管的两侧；两个所述夹具相互对应，且均可沿所述导管的轴向滑动；

每个所述夹具均为圆柱形结构，该圆柱形的轴线位置上均开设有用于夹持所述光纤的卡槽；

两个所述夹具中，其中一个夹具内设置有用于转动所述光纤的扭转器；所述扭转器套设在所述夹具内，且以所述轴线转动；所述扭转器与所述导管之间设置有可使所述扭转器转动的驱动器。

如上所述的保偏光纤熔接系统，其中，所述摄像装置还包括：显微镜和图像传感器；

所述显微镜安装在所述工具套管的内侧，且所述显微镜的第一端与所述电极加热器的顶端相对应；所述图像传感器安装在所述显微镜的第二端。

如上所述的保偏光纤熔接系统，其中，所述电极加热器和所述摄像装置分别相对设置在所述工具套管的内侧，所述光纤切割刀位于所述电极加热器和所述摄像装置之间。

如上所述的保偏光纤熔接系统，其中，所述驱动器固定在所述扭转器上，所述驱动器上设置有驱动轮；所述驱动器通过所述驱动轮在所述导管的内壁行走。

如上所述的保偏光纤熔接系统，其中，所述光纤切割刀包括：刀头和驱动杆；所述刀头通过所述驱动杆安装在所述工具套管上；所述驱动杆可沿所述工具套管径向滑动，以使所述刀头靠近或远离所述光纤。

如上所述的保偏光纤熔接系统，其中，所述电极加热器包括：伸缩杆和两个放电电极；两个所述放电电极通过所述伸缩杆固定在所述工具套管内侧。

如上所述的保偏光纤熔接系统，其中，所述保偏光纤熔接系统还包括：超声测距传感器；该超声测距传感器包括：分别安装在两个所述夹具上的声波发送器和声波接收器；所述声波发送器和声波接收器的安装位置相对应。

本实用新型的保偏光纤熔接装置，由于采用以上结构，将光纤熔接常用的工具集合在工具套管上，并且工具套管可以相对导杆转动，以方便切换不同的工具进行熔接作业；且夹具内设置有可以扭转光纤的扭转器，大大方便了人员操作，提高了保偏光纤熔接效率和质量。

与现有技术相比，本实用新型保偏光纤熔接系统的优点在于：

1、通过将光纤切割刀和电极加热器均设置在工具套管上，使光纤在切割端面后可以直接进行下一步的熔接作业；

2、电极加热器配合摄像装置，实现熔接的过程中不间断的有效加热和距离调整；

3、扭转器能够根据消光比测试仪的反馈数据对光纤进行扭转，大大方便了操作，能够降低保偏光纤熔接的成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的保偏光纤熔接系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的保偏光纤熔接系统的工具套管侧面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型实施例的保偏光纤熔接系统的结构示意图；并结合图2。

本实用新型实施例的保偏光纤熔接系统包括：工具套管3、导管1和两个夹具；所述导管1为圆管形结构；两个夹具分别为左夹具21和右夹具22。

所述工具套管3套设在所述导管1外，且可相对所述导管1径向转动；即，导管1为水平放置的圆管形结构；工具套管3套设在导管1上，从而使工具套管可以在竖直面上转动。

所述工具套管3的内侧设置有光纤切割刀5、电极加热器6和摄像装置7。

光纤切割刀5用于切割像头发一样细的石英玻璃光纤，切好光纤末端经数百倍放大后观察仍是平整的，才可以用于器件封装、冷接、和放电熔接。

本实施例中，电极加热器6即电介质加热器；它电介质加热器是通过电磁场来实现的。电介质材料放在两个电极之间，这两个电极连接到一个高频发电机上。电磁场激发物质分子运动，从而使材料发热。

本实施例的摄像装置7一般还包括：显微镜和图像传感器70；所述显微镜安装在所述工具套管3的内侧，所述显微镜具有第一端(物镜)和第二端(目镜)。且，所述显微镜的第一端与所述电极加热器6的顶端相对应；所述图像传感器70安装在所述显微镜的第二端。图像传感器用于将显微镜放大后的图像转化为数字图像并输出至显示器，以方便操作人员在显示器上观看和操作。图像传感器一般为感光光学器件，与数码相机的感光器件相同，通常为CCD。显微镜和电极加热器6均安装在工具套管3上，这样能够保证显微镜和电极加热器能够同步动作，方便实时观测熔融光纤接口的状况和熔接效果。由于电极加热器可以随着工具套管转动，熔接过程中，工具套管3可以缓慢转动，实现更均匀的加热。

两个所述夹具套设在所述导管1内，且分别位于所述工具套管3的两侧；左夹具21和右夹具22相互对应，且均可沿所述导管1的轴向滑动；通常情况下，左夹具21和右夹具22均为圆柱形结构。

每个所述夹具均为圆柱形结构，该圆柱形的轴线位置上均开设有用于夹持所述光纤9的卡槽；两个所述夹具中，右夹具22内设置有用于转动所述光纤9的扭转器23；所述扭转器23套设在右夹具22内，且以所述轴线转动；所述扭转器23与所述导管1之间设置有可使所述扭转器转动的驱动器24。

具体的，驱动器24固定在所述扭转器23上，所述驱动器24上设置有驱动轮；所述驱动器24通过所述驱动轮在所述导管1的内壁行走，从而实现以所述圆柱体的轴线转动，以用来扭转光纤9。

本实用新型的保偏光纤熔接装置，由于采用以上结构，将光纤熔接常用的工具集合在工具套管上，并且工具套管可以相对导杆转动，以方便切换不同的工具进行熔接作业；且夹具内设置有可以扭转光纤的扭转器，大大方便了人员操作，提高了保偏光纤熔接效率和质量。

如图2，本实施例的保偏光纤熔接系统，其中，所述电极加热器6和所述摄像装置7分别相对设置在所述工具套管3的内侧(即位于一条直径线上)，所述光纤切割刀5位于所述电极加热器6和所述摄像装置7之间。

本实施例中，所述光纤切割刀5包括：刀头和驱动杆50；所述刀头通过所述驱动杆50安装在所述工具套管3上；所述驱动杆50可沿所述工具套管3径向滑动，以使所述刀头靠近或远离所述光纤9，以便于切割光纤端部且能够在切割完成后及时的回缩以让出工作面。

进一步的，本实施例的保偏光纤熔接系统，其中，所述电极加热器6包括：伸缩杆和两个放电电极；两个所述放电电极通过所述伸缩杆固定在所述工具套管3内侧。一般情况下，使用熔接作业时，两个放电电极的高度与所述光纤卡槽的高度相同，以保证两个放电电极卡入光纤9的两侧进行放电加热。

进一步的，本实施例的保偏光纤熔接系统还包括：超声测距传感器；该超声测距传感器包括：分别安装在两个所述夹具上的声波发送器41和声波接收器42；所述声波发送器41和声波接收器42的安装位置相对应。

具体的，声波发送器41和声波接收器42分别设置在左夹具21和右夹具22上。即，声波发送器41和声波接收器42安装高度和安装位置相同，从而满足对左夹具21和右夹具22之间的距离变化实时进行测量，满足了熔接时的精度控制需要。

本实用新型保偏光纤熔接系统的使用包括以下步骤：

1、预先放置光纤于两个夹具上；

2、通过调节每个夹具与工具套管之间的距离，再采用光纤切割刀对光纤的端面进行切割；使切割好的保偏光纤端面位于摄像装置前方；

3、开启消光比测试仪、低偏光源和起偏器；

4、根据消光比测试仪反馈的数据计算特征与基准面的角度偏差；

5、通过扭转器旋转保偏光纤，将保偏光纤旋转至希望的偏差角度；

6、调整两个夹具位置，以对已定轴光纤进行位置固定；

7、采用伸缩杆调整电极加热器的电极位置，开启熔接操作。

本实用新型的系统可在类真空环境中工作，电极加热器在超稳等离子加温状态时放电温度可在300-3000℃调整，这样可以调整放电温度以配合光纤的熔点，根据不同尺寸的光纤计算偏移量，从而实现不同尺寸的光纤熔接。

本实用新型在保偏光纤切割时，一般需要采用液态合金来夹持，以保证不引入外力卡断光纤。同时光纤切割刀还需超声波切割刀头，来对光纤进行切割，确保光纤端面的平整。

本实施例的系统一般情况下还包括：计算机、消光比测试仪、低偏光源和起偏器。

保偏光纤分为应力双折射型保偏光纤和形状双折射型保偏光纤。应力双折射型保偏光纤的包层中有两个对称的应力区，由于应力区的存在使其具有两个偏振主轴(慢轴和快轴)，沿着两个偏振主轴传输的线偏振光能够在较长的传输距离上保持偏振态。

偏振消光比(以下简称消光比)是指在光纤中传输的正交的两个偏振态的功率的比值，光在保偏光纤中传输，如果保持线偏振的偏振态，也就是光能量集中在一个偏振方向，消光比为无穷大。当线偏光在保偏光纤中传输，一个偏振方向的光能量耦合到正交的偏振方向，即消光比劣化。

本实施例的保偏光纤熔接系统主要功能是将两根保偏光纤进行熔接，并且尽量保证熔接后，光从一根光纤进入另一根光纤后，偏振态不发生改变，即保持较高的消光比。本实施例的保偏光纤熔接系统的工作原理是采用图像识别技术，根据两端保偏光纤的图像判断光纤的位置，通过旋转光纤将两端光纤的纤芯和应力区对准、放电熔接，达到熔接点消光比值最大化。

低偏光源的光经过光纤起偏器成为高偏的输出光(即消光比很高的线偏光)，将由保偏光纤一端注入，另一端放置到左夹具上。将另一端保偏光纤的一端放置到右夹具上，另一端连接消光比测试仪，将计算机分别连接保偏熔接机和消光比的控制端口。通过软件自动控制，采用闭环反馈机制，自动控制保扭转器进行光纤对准，同时实时监测消光比测试仪的测量值，当消光比值达到最大值或最小值时，控制电极加热器进行放电熔接，实现熔接需求。

与现有技术相比，本实用新型保偏光纤熔接系统的优点在于：

1、通过将光纤切割刀和电极加热器均设置在工具套管上，使保偏光纤在切割端面后可以直接进行下一步的熔接作业；

2、电极加热器和摄像装置的结构和位置相配合，实现熔接的过程中不间断的有效加热和距离调整；

3、扭转器能够根据消光比测试仪的反馈数据对光纤进行扭转，大大方便了操作，能够降低保偏光纤熔接的成本。

4、采用放电电极加热，效果更好；

5、采用摄像装置实时观测熔接效果，更加便于熔接时的夹具位置调整和加热操作控制；

6、只需转动工具套管即可完成所有步骤的操作，能够满足快速作业的要求。

另外，本实用新型的保偏光纤熔接系统建造成本合理，结构设计紧凑，能充分的挖掘现有各项设备和技术的潜力，运行效率高且使用稳定，作业流程更加简便。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助一些变形加必需的通用技术叠加的方式来实现；当然也可以通过简化上位一些重要技术特征来实现。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分为工具套管与圆柱形夹具配合的合理结构，并且包含本实用新型各个实施例所述的改进结构和方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种保偏光纤熔接系统，用于对光纤进行熔接，其特征在于，包括：工具套管、导管和两个夹具；所述导管为圆管形结构；

所述工具套管套设在所述导管外，且可相对所述导管径向转动；所述工具套管的内侧设置有光纤切割刀、电极加热器和摄像装置；

两个所述夹具套设在所述导管内，且分别位于所述工具套管的两侧；两个所述夹具相互对应，且均可沿所述导管的轴向滑动；

每个所述夹具均为圆柱形结构，该圆柱形的轴线位置上均开设有用于夹持所述光纤的卡槽；

两个所述夹具中，其中一个夹具内设置有用于转动所述光纤的扭转器；所述扭转器套设在所述夹具内，且以所述轴线转动；所述扭转器与所述导管之间设置有可使所述扭转器转动的驱动器。

2.根据权利要求1所述的保偏光纤熔接系统，其特征在于，所述摄像装置还包括：显微镜和图像传感器；

所述显微镜安装在所述工具套管的内侧，且所述显微镜的第一端与所述电极加热器的顶端相对应；所述图像传感器安装在所述显微镜的第二端。

3.根据权利要求2所述的保偏光纤熔接系统，其特征在于，所述电极加热器和所述摄像装置分别相对设置在所述工具套管的内侧，所述光纤切割刀位于所述电极加热器和所述摄像装置之间。

4.根据权利要求1-3任一所述的保偏光纤熔接系统，其特征在于，所述驱动器固定在所述扭转器上，所述驱动器上设置有驱动轮；所述驱动器通过所述驱动轮在所述导管的内壁行走。

5.根据权利要求1-3任一所述的保偏光纤熔接系统，其特征在于，所述光纤切割刀包括：刀头和驱动杆；所述刀头通过所述驱动杆安装在所述工具套管上；所述驱动杆可沿所述工具套管径向滑动，以使所述刀头靠近或远离所述光纤。

6.根据权利要求1-3任一所述的保偏光纤熔接系统，其特征在于，所述电极加热器包括：伸缩杆和两个放电电极；两个所述放电电极通过所述伸缩杆固定在所述工具套管内侧。

7.根据权利要求1-3任一所述的保偏光纤熔接系统，其特征在于，所述保偏光纤熔接系统还包括：超声测距传感器；该超声测距传感器包括：分别安装在两个所述夹具上的声波发送器和声波接收器；所述声波发送器和声波接收器的安装位置相对应。