TWI409132B - 光纖研磨夾具裝置及其夾具頭 - Google Patents

Description

光纖研磨夾具裝置及其夾具頭

本發明係關於一種光纖研磨夾具裝置及其夾具頭，特別是一種透過夾具頭的曲率半徑變化以改變光纖深度與長度比例關係之夾具裝置及其夾具頭。

隨著光纖技術的蓬勃發展，現今光纖不僅廣泛應用於通訊系統中，更利用光纖具有靈敏度、反應速度快、體積小、重量輕、低成本…等的特性，進而致力於光纖感測器的開發。

為了因應使用者對光纖感測器之需求，現今業者大多係利用機械加工的研磨法搭配夾具，以對光纖進行端面研磨或側向研磨，進而於光纖表面形成有感測區域以達到利用光纖進行檢測之目的。

請參照第1及2圖所示，係揭示一種習知光纖研磨裝置9，包含：一機台91、一承載台92及一研磨台93，該機台91係用以連接該承載台92，且於該承載台92之下方係置放有該研磨台93。該承載台92之表面係固定有二載片921，該二載片921係朝向該研磨台93且用以置放光纖8，該研磨台93係位於該承載台92之下方且結合有一研磨片931，用以對該承載台92上之光纖8進行研磨。

該習知光纖研磨裝置9對光纖進行研磨之使用情形，係先將該光纖8置放於該載片921之表面，再於該光纖8上貼附有一層固定膜81，藉由該固定膜81將該光纖8固定於該載片921之表面，接著，再利用該研磨台93係能夠上、下升降之特性，將該研磨台93上升至該承載台92之下方，使得該研磨台93之研磨片931係抵靠於該載片921上之光纖8，藉由該研磨片931的轉動對固定於該載片921上的光纖8進行研磨，請參照第3圖所示，進而於該光纖8之表面形成有深度a及長度b之感測區域82，該感測區域82係用以填充待測物或溶液，並利用該光纖感測區域82之深度a與長度b之比例達到較佳光纖檢測之功效。

然而，該習知光纖研磨裝置9係利用該載片921與固定膜81形成夾具用以固定該光纖8，因此，受限於該載片921之尺寸大小，仍然衍生有下述之問題：

1、由於該習知光纖研磨裝置9於光纖8進行研磨時，係先選擇以一固定尺寸之載片921用以承載該光纖8，因此，該光纖8之感測區域82所需的長度b係受限於該載片921之尺寸，且該光纖感測區域82之深度a必須搭配其固定之長度b，以取得具有較佳深度a與長度b比例之光纖感測區域82，然而，該習知光纖研磨裝置9僅能控制該光纖感測區域82之深度a，而無法改變該光纖感測區域82之長度b，因此，往往容易因使用者操作該研磨台93產生之誤差，進而影響該光纖感測區域82之深度a與長度b的比例關係，如此，該光纖感測區域82係無法具有較佳的檢測靈敏度。

2、再者，欲獲得具有較佳深度a與長度b比例之光纖感測區域82，則必須經由試誤法的不斷嘗試，才能找出該光纖感測區域82中最適當的深度a與長度b之比例關係， 如此，不僅需耗費大量時間更相對提高製作之成本。

3、由於該習知光纖研磨裝置9欲獲得具有較佳感測區域82之光纖時必須耗費大量的時間與成本，且亦必須經過較繁瑣的步驟才能取得，因此，該習知光纖研磨裝置9係無法順利應用於大量光纖感測器之生產。

有鑑於上述缺點，該習知光纖研磨裝置所應用之夾具確實仍有加以改善之必要。

本發明之主要目的乃改善上述缺點，提供一種光纖研磨夾具裝置及其夾具頭，係能夠同時調整光纖感測區域的深度及長度，以提升光纖感測區域的檢測靈敏度。

本發明之次一目的係提供一種光纖研磨夾具裝置及其夾具頭，係能夠同時對大量的光纖進行相同規格之研磨，以提升光纖感測器的生產效率。

本發明之又一目的係提供一種光纖研磨夾具裝置及其夾具頭，係具有簡易的光纖研磨夾具裝置及簡單且方便的光纖研磨過程，以降低光纖研磨過程中所需耗費的時間及成本。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段：

一種光纖研磨夾具裝置，包含：一基座，於該基座之一端設有一第一組裝部；及一夾具頭，係形成有一第二組裝部及一固定部，該第二組裝部係與該第一組裝部結合，該固定部係向外凸出以形成有一曲面，該曲面具有一曲率半徑，該曲率半徑為15毫米至25毫米。藉由改變該曲面 之曲率半徑以調整光纖研磨所需之深度與長度，如此，係能夠獲得具有較佳深度與長度比例關係之光纖，再將該光纖應用於光纖感測器以提升該光纖感測區域之檢測靈敏度。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第4圖所示，本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置係包含一基座1及一夾具頭2，該夾具頭2係結合於該基座1之一端。

該基座1之一端設有一第一組裝部11，該第一組裝部11係為各種可用以供該夾具頭2結合之結構設計，且該基座1之另一端係固定於一固定板12，以待後續操作時可供結合於一機台3。於本實施例中，該第一組裝部11係於該基座1之一端形成有二相對之夾固板11a、11b，該二夾固板11a、11b之間係形成有一組裝槽111，且該二夾固板11a、11b係分別設有貫穿至該組裝槽111之組裝孔112，以藉由該組裝孔112對該夾具頭2進行組裝。

該夾具頭2係形成有一第二組裝部21及一固定部22，該第二組裝部21係以各種結合方式(例如：卡扣、螺合、嵌合、黏著…等)對位結合於該基座1之第一組裝部11，該固定部22係向外凸出有一曲面221，該曲面221係能夠以各種結合方式供光纖進行固定，且該曲面221之曲 率半徑R於後續操作過程中係能夠依使用者之需求更換為具有不同曲率半徑R之夾具頭2。於本實施例中，該第二組裝部21係於該夾具頭2之二相對側壁分別形成有貫穿該夾具頭2之組裝孔211，該組裝孔211係對位於該第一組裝部11之組裝孔112，且利用鎖固件23分別穿設於該二組相對位之組裝孔112、211，使得該夾具頭2係固定於該第一組裝部11之組裝槽111內，其中，該鎖固件23較佳係選擇為螺桿231與螺栓232之結合。

又，為了方便使用者能夠同時研磨多條光纖，且省下光纖於黏著過程中所需耗費的時間，本發明係於該夾具頭2之另二相對側壁分別設有二相對之夾置部24，於該二夾置部24與該夾具頭2結合之一端係形成有二相對之夾置槽241，且該二夾置槽241係分別形成有至少一可供光纖容置之開口。於本實施例中，該夾置部24係相鄰於該第二組裝部21之組裝孔211，且以各種結合方式(例如：卡扣、螺合、嵌合、黏著…等)結合於該夾具頭2，該二夾置槽241較佳係分別於上、下二端形成有該可供光纖貫穿之開口，如此，光纖的容置係不受限於光纖之長度，且利用該二夾置槽241中大量光纖之間相互迫緊的方式進行固定，以待後續對光纖進行同規格之研磨。

請參照第5圖所示，本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置依照上述構件進行組裝之情形，此時，先將該基座1之固定板12鎖固於該機台3上，且該機台3係能夠用以支撐本發明之光纖研磨夾具裝置，接著，再將該夾具頭2固定於該基座1，以將光纖4緊靠於該夾具頭2之外周緣， 再順著該夾具頭2之固定部22緊貼於該曲面221，且延伸該光纖4之二端至該夾具頭2之第二組裝部21，再利用黏著劑對該光纖4作緊密的黏附，使得該光纖4係能夠固定於該夾具頭2之外周緣以進行後續的研磨動作。

另外，若使用者欲於同時間對多條光纖4進行研磨，以省去該光纖4於黏著過程中所需耗費的時間，此時，係將多條光纖4之一端依序置放於該夾置槽241中，且緊靠於該夾具頭2之外周緣，再依上述方法將該光纖4延伸至該第二組裝部21之另一端依序置放於另一相對之夾置槽241中，藉由多條光纖4之間的緊密抵觸以產生固定之力量，使得該光纖4係能夠環繞於該夾具頭2之外周緣以進行後續的研磨動作。

請參照第6及7圖所示，本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置對光纖4進行研磨之使用情形，依上述步驟將該光纖4固定於該夾具頭2之外周緣後，係於本發明之光纖研磨夾具裝置下方擺設一研磨機5，該研磨機5係對位於該夾具頭2，且該研磨機5之表面係具有一研磨片51，其中，該研磨片51較佳係選擇能夠改變研磨粒徑大小之砂紙。接著，係可以選擇利用該研磨機5能夠上、下移動的特性，將該研磨片51抵靠於該固定於曲面221上之光纖4，且藉由該研磨片51之轉動以對該光纖4進行研磨，以獲得具有一光纖感測區域41之光纖4(如第8圖所示)。然而，本發明對該光纖4進行研磨之使用情形係不受限於上述之方法，另可以選擇以固定式之研磨機5搭配可移動之機台3，以利用該機台3能夠上、下移動的特性，對光 纖4進行上述研磨之操作。

舉例而言，本發明係以機械加工方式對塑膠光纖4進行側向研磨以製作出光纖感測器，首先設定該研磨機5的轉速為200rpm，再將該塑膠光纖4固定於該夾具頭2上，其中，該夾具頭2之曲面221的曲率半徑R係可以選擇為15毫米至25毫米，且本實施例較佳係選擇為15毫米、20毫米及25毫米，利用該研磨機5能夠上、下移動之特性來控制該研磨片51與光纖4之距離，且該研磨片51之研磨粒徑大小係選擇為22微米、5微米及0.1微米，接著，再依照上述之方法對光纖4進行研磨，以獲得具有較佳光纖感測區域41之光纖4。

請再參照第8圖所示，該光纖感測區域41所需研磨之深度a與長度b係具有相對應之比例關係，且其係透過該曲面221之曲率半徑R之變化進行演算，於該曲面221之曲率半徑R係為固定之情況下，利用該研磨機5上、下移動之高度於該光纖4表面研磨出深度a，再藉由該深度a換算出其相對應之長度b，因此，不論該研磨機5對該光纖4研磨出的深度a數值為何，均能透過該曲率半徑R之換算得到相對應之長度b，藉此係能夠於該光纖感測區域41上獲得較佳之深度a與長度b的比例關係，進而提高該光纖感測區域41的檢測靈敏度。

如表1所示，以該研磨片51之研磨粒徑為5微米對光纖4進行研磨所獲得之結果，隨著該夾具頭2之曲面221的曲率半徑R之提升，係相對增加該光纖感測區域41之感測面積，然而，於研磨深度超過0.5毫米時，係容易於 製作上造成裸光纖的斷裂及脫落，進而傷害纖核的部分而影響該整個光纖感測器的檢測靈敏度，因此不建議以光纖深度0.5毫米進行研磨。

再者，將上述製作完成之光纖感測器進行靈敏度之測試，利用高功率發光二極體架設穩定度良好的光強度量測系統，對蔗糖溶液進行折射率量測，探討塑膠光纖感測器的偵測靈敏度變化，計算出每一根光纖4的檢測靈敏度。其結果係如表2所示，該光纖4深度a為0.4毫米及長度b為4.7毫米的情況下，係具有較佳檢測靈敏度為1.53×10^-4 RIU，且由於該曲面221之曲率半徑R為15毫米所製作出的夾具頭2，其平均標準差數值較佳，因此，於該光纖4之深度a於0.3毫米到0.5毫米與該曲面221之曲率半徑R為15毫米的情況下所製作出的夾具頭2均有較佳的表現性，其中，該平均標準差係包含了系統誤差和操作誤差。

表2：不同感測區域之檢測靈敏度

由上述結果可以證實，本發明之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭，係能夠藉由調整該曲面221之曲率半徑R，以於光纖4進行研磨時獲得較佳的深度a與長度b之比例關係，藉此於光纖4上製作出具有較佳深度a與長度b之光纖感測區域41，如此，不僅省去反覆於試誤法中所需耗費的時間，更進一步提升光纖感測區域41的檢測靈敏度。又，本發明之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭係能夠同時對大量的光纖4進行相同規格之研磨，進而同時獲得具有較佳檢測靈敏度之光纖感測器，以提升光纖感測器的生產效率並降低製作所需耗費之成本。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧基座

11‧‧‧第一組裝部

11a‧‧‧夾固板

11b‧‧‧夾固板

111‧‧‧組裝槽

112‧‧‧組裝孔

12‧‧‧固定板

2‧‧‧夾具頭

21‧‧‧第二組裝部

211‧‧‧組裝孔

22‧‧‧固定部

221‧‧‧曲面

23‧‧‧鎖固件

231‧‧‧螺桿

232‧‧‧螺栓

24‧‧‧夾置部

241‧‧‧夾置槽

3‧‧‧機台

4‧‧‧光纖

41‧‧‧感測區域

5‧‧‧研磨機

51‧‧‧研磨片

a‧‧‧深度

b‧‧‧長度

R‧‧‧曲率半徑

〔習知〕

9‧‧‧光纖研磨裝置

91‧‧‧機台

92‧‧‧承載台

921‧‧‧載片

93‧‧‧研磨台

931‧‧‧研磨片

8‧‧‧光纖

81‧‧‧固定膜

82‧‧‧感測區域

a‧‧‧深度

b‧‧‧長度

第1圖：習知光纖研磨裝置之立體結構圖。

第2圖：習知光纖研磨裝置之剖視圖。

第3圖：習知光纖研磨裝置之光纖示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭之立體分解圖。

第5圖：本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭之剖視圖。

第6圖：本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭之使用示意圖(1)。

第7圖：本發明較佳實施例之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭之使用示意圖(2)。

第8圖：本發明較佳實施利之光纖研磨夾具裝置及其夾具頭之光纖成形示意圖。

1．．．基座

11．．．第一組裝部

11a．．．夾固板

11b．．．夾固板

111．．．組裝槽

112．．．組裝孔

12．．．固定板

2．．．夾具頭

21．．．第二組裝部

211．．．組裝孔

22．．．固定部

221．．．曲面

23．．．鎖固件

231．．．螺桿

232．．．螺栓

24．．．夾置部

241．．．夾置槽

3．．．機台

R．．．曲率半徑

Claims (6)

1. 一種光纖研磨夾具裝置，包含：一基座，於該基座之一端設有一第一組裝部；及一夾具頭，係形成有一第二組裝部及一固定部，該第二組裝部係與該第一組裝部結合，且該固定部係向外凸出以形成有一曲面，該曲面具有一曲率半徑，該曲率半徑為15毫米至25毫米。
2. 依申請專利範圍第1項所述之光纖研磨夾具裝置，其中該夾具頭另包含有二相對之夾置部，該二相對之夾置部係分別位於該夾具頭之二相對側壁。
3. 依申請專利範圍第2項所述之光纖研磨夾具裝置，其中該二相對之夾置部係分別形成有二相對之夾置槽，且該二相對之夾置槽係分別形成有至少一開口。
4. 一種光纖研磨夾具裝置之夾具頭，該夾具頭係具有一固定部，且該固定部係向外凸出以形成有一曲面，該曲面具有一曲率半徑，該曲率半徑為15毫米至25毫米。
5. 依申請專利範圍第4項所述之光纖研磨夾具裝置之夾具頭，其中該夾具頭另包含有二相對之夾置部，該二相對之夾置部係分別位於該夾具頭之二相對側壁。
6. 依申請專利範圍第5項所述之光纖研磨夾具裝置之夾具頭，其中該二相對之夾置部係分別形成有二相對之夾置槽，且該二相對之夾置槽係分別形成至少有一開口。