专利名称：高精度石英波片堆的粘合方法
技术领域：
本发明涉及光纤通讯领域，特别涉及校准偏振模色散测试仪的耦合模式传递标准。
背景技术：
石英波片堆是彼此粘合叠加在一起的多片石英波片，相邻波片的偏振轴可根据不同的要求偏转一定的角度。这种石英波片堆的用途之一是可作为校准偏振模色散测试仪的耦合模式传递标准。国外许多著名的校准实验室，都在使用这种传递标准，其制造过程的关键技术在于如何实现高精度的粘合，显然，不同的实验室都会根据自身的条件采用不同的方法进行粘合，但这些技术都未见公开。作为传递标准的石英波片堆，其制造的难度在于1、波片堆的波片粘合后的偏振轴旋转角要求有较高精度；2、波片堆的波片粘合后要求平整，上下表面应有很小的倾斜度。目前常用的粘合方法难以达到这两个要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度石英波片堆的粘合方法，这种方法可保证波片粘合后偏振轴旋转角精度以及波片倾斜度的要求。
这种高精度石英波片堆的粘合方法包括以下步骤A、打磨在一根完整的石英晶体的长轴或短轴处打磨一个小的平面；B、切片将上述石英晶体沿小平面的垂直方向切成多个石英波片；C、基准定位将第一个波片平放在精密角度旋转仪的旋转平台上，使用入射激光束照射该波片的小平面，并通过调节旋转平台使反射激光柬沿原路返回；D、旋转角测试将第一个波片的表面涂上粘合剂，使旋转平台转过预定的角度，并使其垂直下降一个波片的厚度，取第二个波片放在第一个波片上面，然后使用入射激光束照射该波片的小平面，并通过调节旋转平台使反射激光束沿原路返回；E、倾斜度测试将粘合后的第一个波片和第二个波片垂直安放在平台上，使用入射激光柬照射波片粘合后的两个表面，测量入射激光束和反射激光束之间的角度，如该角度不能满足倾斜度要求，则需要重新粘合，直到满足要求为止；F、旋转角复测将粘合后符合平整度要求的波片平放在精密角度旋转仪的旋转平台上，使用激光束先后照射第一和第二个波片的小平面，检查在进行步骤E时是否影响了前后两个波片的旋转角精度，如影响了旋转角精度，则需要重新粘合直到满足要求为止；G、重复步骤D、E、F，可将第三个波片和第二个波片粘合在一起，以此类推，多次重复步骤D、E、F，最终可粘合成任意片数的石英波片堆。
这种方法的原理是由于所用的波片取自同一根石英晶体，沿轴向打磨的小平面可以起到准确标记轴向位置的作用，采用定向性能优越的激光束，配合精密的角度旋转仪，可以灵敏地测出微小的角度或平整度偏差，从而使波片的粘合准确到位。
上述技术方案中所说的入射激光束的激光发生器和波片之间可放置一个中心开有圆孔的标度盘。采用标度盘的目的是便于寻找反射光的光斑，从而比较容易地确定入射光和发射光的夹角，以判断粘合是否达到要求。
上述技术方案中所说的激光束的波长为632.8nm。这种波长的激光束可通过常见的氦氖激光器获得。
本发明的优点是一、粘合精度较高，可保证波片粘合后对偏振轴旋转角精度以及波片倾斜度的要求；二、该方法操作简单，容易被掌握，可提高波片堆的粘合速度和成功率；三、该方法使用的主要仪器为通用设备，在一般的实验室中即可实现。
图1和图2均为本发明的原理示意图，其中图1是旋转角测试原理示意图，图2是倾斜度测试原理示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例是对35片石英波片构成的坡片堆进行粘合。
步骤A是在一根完整的石英晶体的长轴或短轴处打磨很小的平面，步骤B是将上述石英晶体沿小平面的垂直方向切成35片2mm厚的石英波片，这两个步骤的具体做法采用常规方法进行。这样，加工好的所有波片都有一个相同的小平面，而且，该平面和石英晶体的偏振轴之间具有相同的位置关系。本实施例中，每个波片的小平面面积约为4mm2。
步骤C、D使用的设备和工作原理如图1所示，这些设备包括激光发生器1、中心开有园孔3的标度盘2以及精密角度旋转仪，该旋转仪顶部有旋转平台7，旋转平台7上装有手柄8。
步骤C为基准定位，将第一个波片9平放在精密角度旋转仪的旋转平台7上，使用入射激光束4照射该波片的小平面10，并通过调节旋转平台的手柄8使反射激光束5沿原路返回。
步骤D为旋转角测试，将第一个波片9的表面涂上粘合剂，通过手柄8使旋转平台转过预定的角度(该角度的大小由石英波片堆的设计者确定)，并使其垂直下降一个波片的厚度，取第二个波片6放在第一个波片上面，然后使用入射激光柬4照射该波片的小平面，并通过调节第二个波片6的位置使反射激光束5沿原路返回。
上述步骤中入射激光柬4通过标度盘2的中心小孔3射向波片的小平面，反射激光束5在标度盘2上会出现光斑，光斑离标度盘中心的距离可通过观察标度盘2上的标尺来获得，由于标度盘2和波片小平面的距离是确定的，通过这两个距离的数据可很容易地算出入射激光束4和反射激光束5的夹角。显然，要使反射激光束5沿原路返回，必须使该夹角为零，或者减小到允许的误差范围之内。
步骤E为倾斜度测试，使用的设备和工作原理如图2所示。这些设备包括激光发生器1、中心开有园孔3的标度盘2以及平台11。将粘合后的波片6和波片9垂直安放在平台11上，使用入射激光束4照射波片粘合后的两个表面，测量入射激光柬4和反射激光束之间的角度(该角度的测量方法与步骤D相同)，如该角度不能满足倾斜度要求，则需要重新粘合，直到满足要求为止。
步骤F与步骤D相同。
步骤G为重复步骤D、E、F，可将第三个波片和第二个波片粘合在一起，以此类推，多次重复步骤D、E、F，最终可粘合成35片的石英波片堆。
本实施例使用JD-2型的激光发生器，精密角度旋转仪的型号为PRS103型，使用的粘合剂为商用紫外粘合胶。
实验证明，这种粘合方法可以达到很高的精度。以旋转角测试为例，如果中心开有园孔的标度盘与波片之间的距离为1米，反射激光束在标度盘上的光斑偏离中心的距离可≤5mm，可以由此算出入射激光束和反射激光柬的夹角的正切≤0.005，夹角≤0.2865°，考虑到精密角度旋转仪的精度为0.01°，粘合后角度的偏差可≤0.4°，能够满足国际上使用的耦合模式偏振模色散传递标准的技术要求。
权利要求
1.一种高精度石英波片堆的粘合方法，其特征是该方法包括以下步骤A、打磨在一根完整的石英晶体的长轴或短轴处打磨一个小的平面；B、切片将上述石英晶体沿小平面的垂直方向切成多个石英波片；C、基准定位将第一个波片平放在精密角度旋转仪的旋转平台上，使用入射激光束照射该波片的小平面，并通过调节旋转平台使反射激光束沿原路返回；D、旋转角测试将第一个波片的表面涂上粘合剂，使旋转平台转过预定的角度，并使其垂直下降一个波片的厚度，取第二个波片放在第一个波片上面，然后使用入射激光束照射该波片的小平面，并通过调节旋转平台使反射激光束沿原路返回；E、倾斜度测试将粘合后的第一个波片和第二个波片垂直安放在平台上，使用入射激光束照射波片粘合后的两个表面，测量入射激光束和反射激光束之间的角度，如该角度不能满足倾斜度要求，则需要重新粘合，直到满足要求为止；F、旋转角复测将粘合后符合平整度要求的波片平放在精密角度旋转仪的旋转平台上，使用激光束先后照射第一和第二个波片的小平面，检查在进行步骤E时是否影响了前后两个波片的旋转角精度，如影响了旋转角精度，则需要重新粘合直到满足要求为止；G、重复步骤D、E、F，可将第三个波片和第二个波片粘合在一起，以此类推，多次重复步骤D、E、F，最终可粘合成任意片数的石英波片堆。
2.根据权利要求1所述的高精度石英波片堆的粘合方法，其特征是所说的入射激光束的激光发生器和波片之间可放置一个中心开有圆孔的标度盘。
3.根据权利要求1所述的高精度石英波片堆的粘合方法，其特征是所说的入射激光束的波长为632.8nm。
全文摘要
一种高精度石英波片堆的粘合方法，包括打磨、切片、基准定位、旋转角测试、倾斜角测试等步骤，所用的波片取自同一根石英晶体，沿轴向打磨的小平面可以起到准确标记轴向位置的作用，采用定向性能优越的激光束，配合精密的角度旋转仪，可以灵敏地测出微小的角度或倾斜度偏差，从而使波片的粘合准确到位。该粘合方法使用的设备是通用设备，操作简单，粘合精度高，粘合后的石英波片堆可用于校准偏振模色散测试仪的耦合模式传递标准。
文档编号G01J4/00GK101025477SQ20061004255
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月22日 优先权日2006年2月22日
发明者王恒飞 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所