[发明专利]一种单晶光纤高效抛光装置及方法

说明书

本发明属于高精度单晶光纤抛光设备领域，具体涉及一种单晶光纤高效抛光装置及方法，包括抛光盘机构、抛光带机构及轴向振动机构，抛光盘机构包括机架和抛光盘，抛光盘前后滑动安装于机架上，其上成排设置若干定位槽，抛光带机构包括抛光带和传动组件，传动组件用以带动抛光带循环转动，抛光带用以与单晶光纤接触，并带动单晶光纤自转，振动机构用以驱使抛光盘带动单晶光纤前后往复移动。本发明中的抛光带具有柔性特征，装有弹性加压结构，都不易对工件造成表面损坏。抛光液中磨粒附着面广，磨粒对工件表面微凸峰进行去除，抛光效率较高。且加工工件既可自转又可轴向移动，避免轨迹重复、抛光均匀，抛光压力可控，抛光效果良好。

技术领域

本发明属于高精度单晶光纤抛光设备领域，具体涉及一种单晶光纤高效抛光装置及方法。

背景技术

单晶光纤是一种新型的高性能光纤材料，具有稀土离子掺杂浓度高、传光性好、耐高温、高热导率，耐腐蚀，低布里渊散射系数等优点。单晶光纤又称晶体光纤等,是具有光纤形态的单晶体。由于组成成分与体块单晶相同,单晶光纤的物理、化学性能与同成分的晶体材料一致,具有热导率高、透过波段宽、非线性效应弱等优势。同时,单晶光纤具有高长径比、高比表面积的光纤形态,因此也具有光纤散热效率高的特点,并能够利用全反射实现波导形式的光传输。由于实现了体块晶体和光学光纤的优势互晶体光纤在激光及传感方面具有巨大的应用潜力，使用晶体光纤作为增益介质是突破光纤激光器功率瓶颈、解决大功率激光器散热难的一种有效方法。

单晶光纤作为一种激光传输材料，多应用激光发射器如YAG激光器等，表面质量好坏对它光、热传播效率有很大的影响。在实际加工过程中，最为常用的光纤表面抛光方法是接触式抛光方法，即通过固定夹持光纤，在柔性抛光工具的作用下，游离磨粒与光纤材料表面直接接触，利用磨粒的机械作用和化学作用，实现工件材料的去除，获得高表面质量的加工方法。但这种方法存在较大的局限性，主要包括：单晶光纤细长，为悬臂梁结构，在加工载荷的作用下会弯曲变形，容易导致光纤断裂。

抛光轮固结磨料加工方法是将磨粒或微粉与结合剂均匀混合在一起，采用烧结、粘接等方法，形成抛光轮固结磨具，控制抛光轮旋转进行磨削，从而去除光纤纤维的包层。此类方法允许抛光任意长度的光纤，去除速率较大，抛光时间减小。缺点为磨具易出现磨损，影响加工工件的面形精度。

电弧放电研磨是指利用电弧放电所产生的高温将玻璃光纤的表面层进行熔化，从而有效消除研磨光纤表面的粗糙度，抑制微裂纹或凹坑造成的较大损耗。但该方法需要一套高精度的定位传感器控制光纤研磨的厚度与长度系统，精度需控制在微米量级，价格昂贵，并且要对光纤与电极的相对位置、电弧放电的温度精确控制，装置复杂。

光纤化学腐蚀主要是通过调节光纤和腐蚀性溶液的作用时间、加热溶液的温度、腐蚀液的流速以及将光纤浸入溶液的深度等进行表面粗糙度的控制。该方法成本低，不需要专业技术很深的人员操作，可一次性腐蚀多根光纤，但腐蚀后表面质量差，杂质较多、化学工艺参数控制难度大。

以上所述加工方法都有一定不足，因此，研究一种新的适合细长单晶光纤的高质量、高效、低成本的抛光方法尤为必要。

本发明提出一种单晶光纤高效抛光装置及方法，本发明中的抛光带具有柔性特征，装有弹性加压结构，都不易对工件造成表面损坏。抛光液中磨粒附着面广，磨粒对工件表面微凸峰进行去除，抛光效率较高。且加工工件既可自转又可轴向移动，避免轨迹重复、抛光均匀，抛光压力可控，抛光效果良好。

发明内容

为了完善单晶光纤的抛光工艺，本发明提供一种加工效率较高、加工一致性良好、不易造成加工表面折断、破裂的一种单晶光纤高效抛光装置及方法。

一种单晶光纤高效抛光装置，包括：

抛光盘机构，所述抛光盘机构包括机架和抛光盘，所述抛光盘前后滑动安装于机架上，其上成排设置若干用以定位和放置单晶光纤的定位槽；