一种超声振动辅助的光纤阵列端面抛光装置的制造方法

文档序号:9227054
一种超声振动辅助的光纤阵列端面抛光装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤阵列精密加工技术领域,具体是一种超声振动辅助的光纤阵列端 面抛光装置。
【背景技术】
[0002] 光纤阵列组件是集成光电子器件的关键组成部分,采用直接对接偶合法与光电子 芯片的光路相连接,担负着光信号传输的重任。光纤阵列组件端面是由多种不同材料组成 的异质结构表面,涉及的材料包括V型槽(单晶Si)、光纤(SiO2)、上盖板(硼硅酸盐耐热 玻璃)、UV固化胶等。其中,单晶硅、玻璃均属于难加工的硬脆材料,而且它们的加工性质存 在差异,给精密加工带来较大的困难。目前常采用亚微米级固着磨粒对光纤阵列组件端面 进行抛光,存在亚微米级甚至微米级光纤端面凹陷、光纤端面变质层、光纤端面疵点等加工 缺陷,造成光纤阵列与芯片光路的耦合连接界面的光反射强度较高(即向后反射光隔离度 偏低),从而造成激光器抖动和干扰光纤传输系统的稳定,不能满足下一代全光通信网络的 要求,迫切需要为光纤阵列组件探索创新的精密加工方法。
[0003] 目前,对光纤阵列组件端面加工广泛采用化学机械抛光技术,如附图1所示的抛 光装置,抛光夹具12放置在抛光垫15上方,靠自身重力使得抛光垫15与抛光夹具上的工 件18相互紧贴,当电机带动抛光垫15旋转时,工件18与抛光垫15产生相对运动,同时在 摩擦力作用下,抛光夹具12带动工件绕夹具的中心轴线自转,在化学机械抛光过程中,由 于工件18端面和抛光垫15之间抛光压力的存在,导致大部分抛光液中的磨粒难以填充到 工件端面和抛光垫之间,有效抛光成分不能充分发挥作用,光纤阵列材料的去除率低,造成 抛光的效率低下,还造成抛光液的浪费,不仅增加了加工成本,而且也增加了抛光液对环境 的污染。

【发明内容】

[0004] 本发明解决的技术问题是:针对现有的单一化学机械抛光光纤阵列端面存在的抛 光液利用不彻底、抛光效率不高的缺陷,提供一种新型的超声振动辅助的光纤阵列端面抛 光装置。
[0005] 本发明采用如下技术方案实现:
[0006] -种超声振动辅助的光纤阵列端面抛光装置,包括可转动的抛光垫15以及置于 抛光垫15上的抛光夹具12,工件18装夹在抛光夹具上,工件待抛光的端面在重力作用下 与抛光垫15接触,所述抛光垫15上通入抛光液;所述抛光夹具12竖直端与超声波换能器 8连接,所述超声波换能器8与超声波发生器14通过导线连接。
[0007] 进一步的,所述超声波换能器8通过变幅杆9与抛光夹具12连接,所述变幅杆9 的大端连接超声波换能器8,小端连接抛光夹具12。
[0008] 进一步的,所述抛光夹具12通过一竖直方向弹性设置的支撑平台11置于抛光垫 上。
[0009] 进一步的,所述支撑平台11通过滑块4滑动设置在一竖直设置的导轨立柱5上, 所述导轨立柱5顶部具有一横梁6,所述支撑平台11通过精密弹簧7与横梁6连接。
[0010] 进一步的,所述超声波换能器8、变幅杆9和抛光夹具12固连成一体,通过法兰10 固定在支撑平台11上。
[0011] 进一步的,所述超声波换能器8、变幅杆9的长度均为超声波频率范围下超声波波 长的1/2。
[0012] 进一步的,所述抛光垫15转动设置在抛光台底座16上,底部与电机17连接。
[0013] 进一步的,所述抛光垫15采用偏心传动或者抛光夹具12与抛光垫15之间偏心设 置。
[0014] 进一步的,抛光装置还包括抛光液箱1,所述抛光液箱1通过导管2将抛光液输送 至抛光垫上方,所述导管2上设有流量计3。
[0015] 在本发明中,所述抛光夹具12为圆盘状,所述超声波换能器8设置在抛光夹具12 的竖直轴线上,超声振动频率为20kHz - 60kHz,圆盘厚度在之间。
[0016] 本发明在化学机械加工的基础上,结合采用超声波振动辅助抛光,将超声振动与 传统加工技术相结合,对具有硬脆特性等难加工材料的加工表现出许多优良的加工效果: 有效改善表面质量,提高加工精度,延长寿命和获得加工系统的稳定性等诸多显著效果。在 本发明中,超声振动从超声波换能器发出,沿变幅杆轴向增幅后从圆盘式的抛光夹具中心 不断向圆盘外围传递,从而在圆盘上各点产生弯曲振动,特别是装夹工件的圆盘周边位置, 在轴向和径向两个方向的振动运动结合产生椭圆超声振动,使得抛光液进出工件和抛光垫 之间的间隙速度增加,有效工作的抛光粒子数量增多,对工件表面冲击速度变大,因此材料 去除率及加工表面精度同时得到提高。
[0017] 由上所述,本发明通过超声振动辅助光纤阵列端面的化学机械抛光,提高抛光液 的抛光磨削效率,降低抛光液的使用量,节省生产成本,并且减轻了对抛光液对环境的影 响,同时还可有效提升抛光的效果,可在实际生产中广泛引用。
[0018] 以下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0019] 图1为现有技术中的化学机械抛光装置。
[0020] 图2为本发明的抛光装置示意图。
[0021] 图3为本发明中的抛光夹具的振动示意图。
[0022] 图中标号:1_抛光液箱,2-导管,3-流量计,4-滑块,5-导轨立柱,6-横梁,7-精密 弹簧,8-超声波换能器,9-变幅杆,10-法兰,11-支撑平台,12-抛光夹具,13-导线,14-超 声波发生器,15-抛光垫,16-抛光台底座,17-电机,18-工件。
【具体实施方式】
[0023] 参见图2,图示中的超声振动辅助的光纤阵列端面抛光装置包括抛光台底座16、 抛光垫15、抛光夹具12、抛光液箱1以及辅助的超声波装置。抛光垫15转动设置在抛光台 底座16上,抛光垫15底部与电机17连接,驱动抛光垫15转动。抛光夹具12为圆盘状,在 进行抛光加工时,光纤阵列组件作为工件18,装夹在圆盘圆周位置,竖直放置,采用螺纹紧 固装夹,方便工件装卸与加工,抛光夹具12放置在抛光垫15上,工件待抛光的端面在重力 作用下与抛光垫15接触,抛光液箱1通过导管2将抛光液输送至抛光垫上方,抛光液箱内 部应该自带泵送部件,向抛光垫15上通入抛光液,导管2上设有流量计3。
[0024] 辅助的超声波装置包括超声波换能器8和超声波发生器14,抛光夹具12竖直端与 超声波换能器8连接,超声波换能器8与超声波发生器14通过导线连接。其中,超声波换 能器8通过变幅杆9与抛光夹具连接,超声波换能器8以及变幅杆9沿圆盘状的抛光夹具 12竖直轴线方向设置,变幅杆9的大端连接超声波换能器8,小端连接抛光夹具12。
[0025] 抛光夹具12通过一竖直方向弹性设置的支撑平台11置于抛光垫上,支撑平台11 通过滑块4滑动设置在一竖直设置的导轨立柱5上,导轨立柱5顶部具有一横梁6,支撑平 台11通过精密弹簧7与横梁6连接,精密弹簧7长度可调,通过调整弹簧长度控制抛光过 程中的抛光压力大小。
[0026] 本实施例中,超声波发生器14通过导线13与超声波换能器8正负极相连,超声波 换能器8、变幅杆
再多了解一些
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