[发明专利]一种翼型光纤调芯结构

说明书

本发明提供一种翼型光纤调芯结构，包括：主体组件，凸轮调节组件，压锤组件。主体组件的镜头、调芯V型槽、放电电极作为一个整体参与光纤的调芯，作业过程保持光纤成像距离不变，光纤对电极距离不变，调芯支点和出力点可灵活设置。本发明减少调芯结构的空间占比，为安装其他功能控制模块，用作特殊光纤接续、光纤光栅传感器制作、光纤拉锥、端帽接续、接续光纤端面垂直成像、保偏光纤接续、光子晶体光纤接续、非电极方式加热接续等提供了基础平台。与现有设计相比，简化了结构，提高了调芯分辨率，可靠性；降低了结构成本和对加工的要求。本发明也可用于现有光纤熔接机的X/Y轴调芯。

技术领域

本发明涉及光纤调芯结构，是一种精密仪器，特别涉及具有光纤显微镜头、图像传感器、放置压持光纤的V槽、放电电极的光纤调芯结构。本发明针对的光纤调芯为光纤的端面的平面对准调芯，不涉及左右光纤的推动。一般意义上，将光纤的平面调芯称为X/Y轴调芯，左右两边光纤的移动为Z轴对准，本发明涉及的是X/Y轴调芯对准。

技术背景

光纤熔接机是一种利用一对电极放出电弧形成的高温将两切割完成的光纤端面熔化，同时运用准直原理平缓推进，两端结合在一起，以实现光纤模场的耦合的接续设备，被广泛用于通信工程施工、维护、通信设备生产制造中。

光纤熔接机中的调芯结构被称为机芯，在驱动电路和成像系统的支持下驱动端面已做处理(切割或研磨端面后的光纤)的两芯光纤向中心位置(即电极中轴线位置)靠拢(Z轴调整)，，然后进行X/Y轴对准调芯的微动精密机械结构。光纤调芯结构是光纤熔接机的机械核心结构。

由于常用的标准单模光纤包层直径为125微米，纤芯直径8-10微米，因此为了达到高度耦合效果，光纤对准结构对调芯的分辨率要求很高，这就一方面需要高分辨率的同步识别系统即显微镜头及其成像部分(为了保证没有观察死角，通常同时用两个成90度相交的镜头观察调整点)，另一方面需要微动调芯精密机械结构即可以支撑放置光纤的V型槽并X/Y轴微动调芯的部分，两部分在同一结构配套同步作业才能保证对准效果。目前有国外企业能做到X/Y轴的调芯分辨率达到0.02微米即标准单模光纤直径125微米的6250倍，达到了很好的调芯效果。

现有设计的光纤调芯结构种类比较多，共同点是调芯部分和成像部分是被分别安装在同一个固定的基座上，基座在作业过程保持不动，成像部分的镜头对焦和调芯部分的光纤调芯虽然彼此配合作业，但均以固定基座为参照相对运动，即光纤调芯作业的传动结构和成像部分镜头(或CCD模块)的传动结构是分别动作的，虽然配合但彼此不关联，就像手和眼，虽然可以处理同一物体，但均是对大脑负责，眼并没有生长在手上，这样的不利处有：

1.调芯结构做调芯动作时，光纤对于固定在基座上的显微镜头是运动的，这会改变成像焦距，造成图像失焦，影响成像质量以至影响对准质量。

2.以基座为支撑点设计调芯结构，受安装两个90度夹角显微镜头占用空间影响(显微镜头物镜距被观察物光纤在10毫米左右，镜头本身直径大于10毫米)，能够被调芯结构利用的空间就非常有限，要在这个空间内放置V型槽、两支电极及其连线以及支撑V型槽的支撑体能实现微动调芯作业，这对材料、加工、传动设计都提出了较高要求，实践中也增加了结构件的数量、材料成本、以及加工成本。

3.以第一第二条阐述为基础，现有设计占用了调芯光纤周围的大部分空间，结构的可拓展性不强，阻碍了新应用需要加入的其他功能模块：比如，要实现熔接过程的光斑监控需安装光斑检测仪、要实现对光纤端面的垂直观察用于新型光纤对准的第三角度镜头和CCD成像板、要实现拉锥作业需加入的非电极加热器件等等，这些模块往往需要现有设计的两个镜头夹角内的空间，而这些空间均被调芯结构占用。