对光器件保偏尾纤末端进行定轴操作的方法及光纤连接头与流程

本发明涉及一种带保偏尾纤的光器件，尤其涉及一种对光器件保偏尾纤末端进行定轴操作的方法及光纤连接头。

背景技术：

用于光通信、光传感、微波光子学等领域的光器件（如铌酸锂调制器等波导类光器件），为满足其应用需求，通常会在这类光器件上集成带连接头的保偏尾纤，在制作保偏尾纤时，需要对保偏尾纤的工作轴向进行定轴操作（即通过连接头和保偏尾纤的相对位置来对保偏尾纤的工作轴向进行标定），现有技术在进行定轴操作时，一般通过成像系统来监测和判断保偏尾纤应力区轴线与连接头定位键的相对角度位置，从而实现保偏尾纤的定轴操作，这种定轴操作方式存在操作麻烦、误差较大以及操作效率较低等问题。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种对光器件保偏尾纤末端进行定轴操作的方法，所述光器件的输入端口和输出端口均连接有带连接头的保偏尾纤，对应其中一种端口的保偏尾纤记为尾纤A，对应另一种端口的保偏尾纤记为尾纤B（光器件的输入输出模式最为常见的是单输入单输出，但也有多输入单输出、单输入多输出或多输入多输出，故前述限定中，仅按“输入”和“输出”将端口划分为了两种，也即是说，实际应用时，尾纤A和尾纤B都有可能是单根或多根，相应的连接头A和连接头B的数量与之匹配），对应尾纤A的连接头记为连接头A，对应尾纤B的连接头记为连接头B；其特征在于：所述保偏尾纤已预先集成在光器件上；对于具备起偏功能的光器件，按方法一将连接头与保偏尾纤连接；对于不具备起偏功能的光器件，按方法二将连接头与保偏尾纤连接；

方法一：

1）将连接头A插接在消光比测试仪的输入接口上；所述输入接口上设置有限位结构，所述连接头A和连接头B上均设置有与所述限位结构匹配的定位结构，在限位结构和定位结构的相互作用下，连接头A和连接头B能以唯一的位置关系插接在输入接口上；将尾纤A的外端松套在连接头A内；

2）将尾纤B的外端与光源连接，启动光源和消光比测试仪，然后传动尾纤A的外端在连接头A内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤A的外端停止旋转，将尾纤A的外端与连接头A固定连接；

3）将连接头A与光源连接（基于本领域的基本常识可知，在步骤2）的操作完成后，还需对尾纤A和连接头A的外端面进行整体研磨抛光，之后再将连接头A与光源连接），将连接头B插接在消光比测试仪的输入接口上，将尾纤B的外端松套在连接头B内；传动尾纤B的外端在连接头B内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤B的外端停止旋转，将尾纤B的外端与连接头B固定连接（与前述的研磨抛光操作相似地，尾纤B和连接头B固定好后，也需对尾纤A和连接头A的外端面进行整体研磨抛光）；定轴操作完成；

方法二：

1）将连接头A插接在消光比测试仪的输入接口上；所述输入接口上设置有限位结构，所述连接头A和连接头B上均设置有与所述限位结构匹配的定位结构，在限位结构和定位结构的相互作用下，连接头A和连接头B能以唯一的位置关系插接在输入接口上；将尾纤A的外端松套在连接头A内；

2)将尾纤B的外端通过一起偏装置与光源连接，尾纤B和起偏装置连接时，使所述起偏装置输出的线偏光的偏振方向平行于尾纤B的快轴或慢轴（具体操作时，可采用现有的保偏熔接工艺实现）；尾纤B和起偏装置连接时，使所述起偏装置输出的线偏光的偏振方向平行于尾纤B的快轴或慢轴；启动光源和消光比测试仪，然后传动尾纤A的外端在连接头A内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤A的外端停止旋转，将尾纤A的外端与连接头A固定连接；

3）将连接头A与所述起偏装置连接（基于本领域的基本常识可知，在步骤2）的操作完成后，还需对尾纤A和连接头A的外端面进行整体研磨抛光，之后再将连接头A与光源连接），连接头A和起偏装置连接时，使所述起偏装置输出的线偏光的偏振方向平行于尾纤A的快轴或慢轴；将连接头B插接在消光比测试仪的输入接口上，将尾纤B的外端松套在连接头B内；传动尾纤B的外端在连接头B内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤B的外端停止旋转，将尾纤B的外端与连接头B固定连接（与前述的研磨抛光操作相似地，尾纤B和连接头B固定好后，也需对尾纤A和连接头A的外端面进行整体研磨抛光）；定轴操作完成。

前述方案的原理是：现有技术的定轴操作，是利用保偏光纤两应力区轴线进行间接定轴，精确性较低，采用本发明的方案后，能够直接根据输出光的偏振态对保偏光纤进行定轴，操作更加直接，定轴精度也更高；另外，在明晰了本发明的方案后，本领域技术人员应该清楚，只需对前述的连接头结构进行修改（消光比测试仪上的输入接口也需进行相应修改），就能制作出可以满足不同接口形式（如：FC、SC、ST、LC等）要求的带保偏尾纤的光器件；前述方案中的方法一和方法二，其区别仅在于适用对象不同，其中，方法一适用于具备起偏功能的光器件，方法二适用于不具备起偏功能的光器件，其差别仅在于，方法二中，在光源和光器件之间还设置了一起偏装置（起偏装置也可以用其他带起偏功能的器件替代），其目的是为了使光器件能够向消光比测试仪输出高偏振度的线偏光，以及便于确定尾纤和线偏光的初始相对位置（也即，使线偏光的偏振方向平行于所述光器件尾纤B的快轴或慢轴）；

为了便于在定轴操作中转动尾纤以及便于后续的固定操作，本发明还提出了一种光纤连接头，其结构为：所述光纤连接头由底座、金属尾柄、陶瓷插芯、定位套管和弹簧组成；

所述陶瓷插芯的左段为圆柱形结构体，陶瓷插芯的右端设置有锥面，陶瓷插芯内部设置有纤芯插孔，纤芯插孔与陶瓷插芯同轴，纤芯插孔的左端为喇叭口，纤芯插孔右段的孔径与保偏尾纤的纤芯直径匹配；

所述金属尾柄右端面的中部设置有与陶瓷插芯左段外径匹配的插槽，陶瓷插芯插接在插槽内并固定，陶瓷插芯的左端面与插槽底部接触；金属尾柄的左段内部设置有套管安装孔，套管安装孔与所述喇叭口连通；金属尾柄右段的外周面上设置有多个凸台，凸台的右端面与金属尾柄的右端面齐平，多个凸台沿金属尾柄周向分布，相邻凸台之间的空间形成导向键槽；所述套管安装孔的内径与保偏尾纤的光纤松套管的外径匹配；

所述底座内部设置有轴向通孔，轴向通孔的左段孔径小于右段孔径，轴向通孔的左段和右段的分界处形成第一台阶面，底座右端面上设置有多个导向键，导向键的分布位置和轮廓与所述导向键槽匹配；金属尾柄置于底座的轴向通孔中，导向键插接在导向键槽内，陶瓷插芯的右端位于底座的右端面外侧；底座的外周面上设置有外凸的限位环，限位环和导向键之间的底座外周面上设置有外螺纹；

所述弹簧套接在金属尾柄外，弹簧的左端与第一台阶面接触，弹簧的右端与凸台的左端面接触，弹簧处于预压缩状态；

所述定位套管内部设置有定位孔，定位孔中部设置有支撑环，支撑环左侧的定位孔孔壁上设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹，底座右段套接在定位孔内，底座和定位套管之间螺纹连接；在弹簧的作用下，金属尾柄的右端面抵紧在支撑环的左端面上；陶瓷插芯从支撑环内穿过，陶瓷插芯与支撑环小间隙配合，支撑环右侧的定位孔孔径大于支撑环处的孔径；定位套管的左端面上设置有缺口，缺口将定位孔和定位套管外周面连通；定位套管右端外壁上设置有外凸的定位块。

采用前述的光纤连接头后，定轴操作前，先将保偏尾纤输出端端部的光纤松套管和包层都预先剥离，保偏尾纤上剥离了包层的部分记为裸纤段，另外，将金属尾柄和陶瓷插芯连接固定；然后将底座、弹簧依次套接在保偏尾纤上，然后再让保偏尾纤的输出端从金属尾柄的左端插入，使裸纤段套接在陶瓷插芯内（裸纤段的外端面与陶瓷插芯的右端面齐平），同时使裸纤段左侧的光纤松套管套接在金属尾柄中，然后在金属尾柄和陶瓷插芯中注入连接胶，光纤松套管和金属尾柄以及裸纤段和陶瓷插芯通过连接胶固定，调节金属尾柄、弹簧和底座三者的位置，位置调节好后，再将定位套管套接在底座上，此时，金属尾柄就在定位套管、弹簧和底座的限位作用下被抵紧了，这时就可以开始进行定轴操作了；定轴操作过程中，先将陶瓷插芯和定位套管插接在消光比测试仪上的输入接口中，定位套管上的定位块卡接在相应的限位结构（如图3中标记B所示的定位槽）中，然后用手旋动底座，底座通过导向键传动金属尾柄和陶瓷插芯同步转动，设置在金属尾柄和陶瓷插芯内的保偏尾纤也随之转动，由于前述的限位结构对定位块的限位作用，定位套管就会保持静止，底座转动过程中，通过消光比测试仪观察线偏光偏振角度的变化，当线偏光偏振角度满足要求时停止旋转底座，然后通过定位套管上的缺口向定位套管内加注胶液，胶液会浸润到底座和定位套管之间的间隙内，待胶液固化后，底座和定位套管的相对位置就被固定了，这就使得保偏尾纤端部和定位块的相对位置被固定了（使用时，只要使相应接口的结构与定轴操作时所使用的输入接口一致，就能使保偏尾纤输出满足要求的线偏光），然后将连接头取下，对陶瓷插芯右端面进行研磨抛光（本质目的是为了对保偏尾纤的输出端面进行研磨抛光），研磨抛光完成后，保偏尾纤及其光纤连接头就制作完成了。另外，底座转动时，通过定位套管上的螺纹进行导向，并且由于有弹簧施加的预应力，底座可以精确转动，操作者可以对转动角度进行精确控制。

将本发明与现有技术中的一种典型的连接头连接方式结合后，本发明还提出了如下优选方案：所述定位套管外套接有一固定螺母，定位套管和固定螺母之间采用如下方式连接：定位套管中部设置有外凸的定位环，定位块位于定位环的右侧，定位块从定位套管外周面上凸出的高度小于或等于定位环从定位套管外周面上凸出的高度；所述固定螺母内部设置有固定孔，固定孔的右段孔径大于定位环的外径，固定孔的右段孔壁上设置有螺纹，固定孔的左段孔径小于定位环的外径，固定孔的左段孔径小于所述限位环的外径，固定孔孔壁上左段和右段的分界处形成第三台阶面，固定螺母套接在定位套管外，固定螺母能沿定位套管周向转动，第三台阶面位于定位环的左侧，当固定螺母左端面与限位环右端面接触时，第三台阶面和定位环左端面之间存在间隙，固定螺母能在间隙范围内沿定位套管轴向滑动。

优选地，所述固定螺母的外周面上设置有滚花。

优选地，所述限位环的外周面上设置有滚花。

基于现有技术中的常见结构形式，本发明还提出了如下的优选方案：所述底座上设置有橡胶保护套，底座和橡胶保护套通过如下方式连接：底座外周面上限位环的左侧设置有内凹的环形槽，橡胶保护套内设置有连接孔，连接孔的孔径小于光纤松套管的外径；底座上限位环左侧的区域套接在连接孔内。

优选地，所述陶瓷插芯和插槽通过过盈配合方式固定。

本发明的有益技术效果是：提供了一种在光器件上制作带连接头的输出尾纤的方法及光纤连接头，采用该方法后，可以有效提高定轴操作的精度，降低定轴操作的操作难度，提高定轴操作的操作效率。

附图说明

图1、本发明结构的连接头的剖面示意图；

图2、本发明的连接头的立体结构示意图（图中结构体上未设置定位套管）；

图3、采用本发明的连接头进行定轴操作时的安装结构示意图；

图4、采用本发明方案进行定轴操作时的各个器件连接关系示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：橡胶保护套1、底座2、第一台阶面2-1、导向键2-2、限位环2-3、固定螺母3、第三台阶面3-1、金属尾柄4、凸台4-1、陶瓷插芯5、定位套管6、支撑环6-1、缺口6-2、定位环6-3、定位块6-4、弹簧7、光纤松套管8、裸纤段9、保偏光纤包层10、外螺纹A、定位槽B、光源C、保偏尾纤D、铌酸锂调制器E、消光比测试仪F。

具体实施方式

一种对光器件保偏尾纤末端进行定轴操作的方法，所述光器件的输入端口和输出端口均连接有带连接头的保偏尾纤，对应其中一种端口的保偏尾纤记为尾纤A，对应另一种端口的保偏尾纤记为尾纤B，对应尾纤A的连接头记为连接头A，对应尾纤B的连接头记为连接头B；其创新在于：所述保偏尾纤已预先集成在光器件上；对于具备起偏功能的光器件，按方法一将连接头与保偏尾纤连接；对于不具备起偏功能的光器件，按方法二将连接头与保偏尾纤连接；

方法一：

1）将连接头A插接在消光比测试仪的输入接口上；所述输入接口上设置有限位结构，所述连接头A和连接头B上均设置有与所述限位结构匹配的定位结构，在限位结构和定位结构的相互作用下，连接头A和连接头B能以唯一的位置关系插接在输入接口上；将尾纤A的外端松套在连接头A内；

2）将尾纤B的外端与光源连接，启动光源和消光比测试仪，然后传动尾纤A的外端在连接头A内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤A的外端停止旋转，将尾纤A的外端与连接头A固定连接；

3）将连接头A与光源连接，将连接头B插接在消光比测试仪的输入接口上，将尾纤B的外端松套在连接头B内；传动尾纤B的外端在连接头B内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤B的外端停止旋转，将尾纤B的外端与连接头B固定连接；定轴操作完成；

方法二：

1）将连接头A插接在消光比测试仪的输入接口上；所述输入接口上设置有限位结构，所述连接头A和连接头B上均设置有与所述限位结构匹配的定位结构，在限位结构和定位结构的相互作用下，连接头A和连接头B能以唯一的位置关系插接在输入接口上；将尾纤A的外端松套在连接头A内；

2)将尾纤B的外端通过一起偏装置与光源连接，尾纤B和起偏装置连接时，使所述起偏装置输出的线偏光的偏振方向平行于尾纤B的快轴或慢轴；启动光源和消光比测试仪，然后传动尾纤A的外端在连接头A内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤A的外端停止旋转，将尾纤A的外端与连接头A固定连接；

3）将连接头A与所述起偏装置连接，连接头A和起偏装置连接时，使所述起偏装置输出的线偏光的偏振方向平行于尾纤A的快轴或慢轴；将连接头B插接在消光比测试仪的输入接口上，将尾纤B的外端松套在连接头B内；传动尾纤B的外端在连接头B内旋转，旋转过程中，观察消光比测试仪显示的偏振角度，当偏振角度满足设计要求后，控制尾纤B的外端停止旋转，将尾纤B的外端与连接头B固定连接；定轴操作完成。

一种光纤连接头，其创新在于：所述光纤连接头由底座2、金属尾柄4、陶瓷插芯5、定位套管6和弹簧7组成；

所述陶瓷插芯5的左段为圆柱形结构体，陶瓷插芯5的右端设置有锥面，陶瓷插芯5内部设置有纤芯插孔，纤芯插孔与陶瓷插芯5同轴，纤芯插孔的左端为喇叭口，纤芯插孔右段的孔径与保偏尾纤的纤芯直径匹配；

所述金属尾柄4右端面的中部设置有与陶瓷插芯5左段外径匹配的插槽，陶瓷插芯5插接在插槽内并固定，陶瓷插芯5的左端面与插槽底部接触；金属尾柄4的左段内部设置有套管安装孔，套管安装孔与所述喇叭口连通；金属尾柄4右段的外周面上设置有多个凸台4-1，凸台4-1的右端面与金属尾柄4的右端面齐平，多个凸台4-1沿金属尾柄4周向分布，相邻凸台4-1之间的空间形成导向键槽；所述套管安装孔的内径与保偏尾纤的光纤松套管的外径匹配；

所述底座2内部设置有轴向通孔，轴向通孔的左段孔径小于右段孔径，轴向通孔的左段和右段的分界处形成第一台阶面2-1，底座2右端面上设置有多个导向键2-2，导向键2-2的分布位置和轮廓与所述导向键槽匹配；金属尾柄4置于底座2的轴向通孔中，导向键2-2插接在导向键槽内，陶瓷插芯5的右端位于底座2的右端面外侧；底座2的外周面上设置有外凸的限位环2-3，限位环2-3和导向键2-2之间的底座2外周面上设置有外螺纹；

所述弹簧7套接在金属尾柄4外，弹簧7的左端与第一台阶面2-1接触，弹簧7的右端与凸台4-1的左端面接触，弹簧7处于预压缩状态；

所述定位套管6内部设置有定位孔，定位孔中部设置有支撑环6-1，支撑环6-1左侧的定位孔孔壁上设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹，底座2右段套接在定位孔内，底座2和定位套管6之间螺纹连接；在弹簧7的作用下，金属尾柄4的右端面抵紧在支撑环6-1的左端面上；陶瓷插芯5从支撑环6-1内穿过，陶瓷插芯5与支撑环6-1小间隙配合，支撑环6-1右侧的定位孔孔径大于支撑环6-1处的孔径；定位套管6的左端面上设置有缺口6-2，缺口6-2将定位孔和定位套管6外周面连通；定位套管6右端外壁上设置有外凸的定位块6-4。

进一步地，所述定位套管6外套接有一固定螺母3，定位套管6和固定螺母3之间采用如下方式连接：定位套管6中部设置有外凸的定位环6-3，定位块6-4位于定位环6-3的右侧，定位块6-4从定位套管6外周面上凸出的高度小于或等于定位环6-3从定位套管6外周面上凸出的高度；所述固定螺母3内部设置有固定孔，固定孔的右段孔径大于定位环6-3的外径，固定孔的右段孔壁上设置有螺纹，固定孔的左段孔径小于定位环6-3的外径，固定孔的左段孔径小于所述限位环2-3的外径，固定孔孔壁上左段和右段的分界处形成第三台阶面3-1，固定螺母3套接在定位套管6外，固定螺母3能沿定位套管6周向转动，第三台阶面3-1位于定位环6-3的左侧，当固定螺母3左端面与限位环2-3右端面接触时，第三台阶面3-1和定位环6-3左端面之间存在间隙，固定螺母3能在间隙范围内沿定位套管6轴向滑动。

进一步地，所述固定螺母3的外周面上设置有滚花。

进一步地，所述限位环2-3的外周面上设置有滚花。

进一步地，所述底座2上设置有橡胶保护套1，底座2和橡胶保护套1通过如下方式连接：底座2外周面上限位环2-3的左侧设置有内凹的环形槽，橡胶保护套1内设置有连接孔，连接孔的孔径小于光纤松套管的外径；底座2上限位环2-3左侧的区域套接在连接孔内。

进一步地，所述陶瓷插芯5和插槽通过过盈配合方式固定。