一种高精度光纤陀螺无熔接制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤陀螺技术，涉及一种高精度光纤陀螺无熔接制作方法。
【背景技术】
[0002]目前国内光纤陀螺光路原理中光路各组件间采用光纤熔接，见图1中熔点1、熔点2及熔点3均为光纤熔接点。但是光纤熔接无论多么精确，熔接点的存在必然会引入光路损耗与偏振串扰误差，限制了光纤陀螺精度水平，影响到高精度光纤陀螺的研发进程，并推迟了机载光纤捷联惯导的应用。为了突破光纤陀螺这个精度限制，减小光纤陀螺光路损耗与偏振误差等误差来源，必须消除熔接点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的:提供一种高精度光纤陀螺无熔接制作方法，消除熔接点对陀螺精度的限制，提高陀螺精度。
[0004]本发明的技术方案:一种高精度光纤陀螺无熔接制作方法，先分别完成集成光学调制器芯片端面、耦合器光纤端面和光纤环组件两尾纤端面的抛光处理，再分别固定集成光学调制器芯片，将完成端面抛光的三组光纤端面夹持到六维微动调节台，先对第一耦合点进行成像定位校准，然后选取光纤环尾纤的一端作为第二耦合点进行成像定位校准，将光纤环尾纤的另外一端作为第三耦合点初定位后，利用摇摆台与陀螺效应对第三耦合点再次进行校准，调试完成后，点胶固化耦合点。
[0005]所述的高精度光纤陀螺无熔接制作方法，其进一步包括如下步骤:
[0006]步骤1:进行集成光学调制器芯片端面、耦合器光纤端面、光纤环两尾纤端面的抛光处理；
[0007]步骤2:将集成光学调制器芯片置于固定支架夹具上，三个耦合点的光纤耦合端固定在六维微动调节台上；
[0008]步骤3:通过红光与红外光进行通光对准，完成第一个耦合点的对准；
[0009]步骤4:分别对第二个与第三个耦合点进行初对准；
[0010]步骤5:在集成光学调制器芯片上通过施加正弦与方波调制信号，并利用陀螺效应信号形状与幅值进行光路优化调试，完成对第三个耦合点精确对准；
[0011]步骤6:通过光纤陀螺器件的性能匹配完成高精度光纤陀螺的联调；
[0012]步骤7:对耦合点进行点胶固定并进行集成光学调制器引线制作以及陀螺盘绕装配等后续工艺过程。
[0013]所述的高精度光纤陀螺无熔接制作方法步骤4中，对第二个与第三个耦合点定义后，利用在光纤环另一端检测光功率与消光比的方式完成对第二耦合点的初对准；基于六维微动调节台高稳定性，记录刻度对耦合点的两端位置进行标记，并在后端的工序中恢复该标记位置。
[0014]步骤5中，使用信号发生器对集成光学调制器进行调制，并基于光纤陀螺效用和六维微动调节台对各个耦合点，特别是第三个耦合点，进行精确对准，并通过正弦调制与方波调制进一步优化调节耦合点位置。
[0015]步骤6中，在六维微动调节台上在线进行光纤陀螺器件的性能匹配测试，将光纤陀螺性能联调到最优。
[0016]本发明的技术效果:本发明高精度光纤陀螺无熔接制作方法包含独特的元器件准备工艺技术、不同于国内现有的光纤陀螺装配技术以及集成光学调制器耦合技术，实现将集成光学调制器芯片与光纤环、耦合器实现无熔接的耦合对接，去除了熔接点的影响。相对目前常规光纤陀螺制作方法极大的减小光纤陀螺光路所产生的偏振串扰与误差，突破陀螺精度限制，进一步提高了光纤陀螺精度。
【附图说明】
[0017]图1是光纤陀螺光路图。
[0018]图2是保偏耦合器光纤端面处理，使用专用研抛夹具与研抛台对保偏耦合器输出耦合端进行角度研抛与表面处理，形成15°光纤研抛角。
[0019]图3是使用专用研抛夹具与研抛台将集成光学调制器芯片端面处理成10°研抛角。
[0020]图4是将光纤环的两端尾纤进行制作与研抛，使用专用夹具与研抛台完成尾纤角度研抛与表面处理，形成形成15°光纤研抛角。
[0021]图5是第一个耦合点(芯片输入Al端与保偏耦合器C3端)对准，其中集成光学调制器芯片三个端口分别标识为Al端、A2端、A3端，其中芯片输入端标记Al端，芯片输出端标记A2端、A3端；光纤环两个光纤端头分别标识为BI端、B2端；耦合器4个端口定义为Cl端、C2端、C3端、C4端。
[0022]图6是第二个耦合点(芯片输出A3端与光纤环B2端)对准示意图。
[0023]图7是第三个耦合点(芯片输出A2端与光纤环BI端)初对准示意图。
[0024]图8第三个耦合点的对准、全光路微调、优化与陀螺联调示意图。
[0025]图中:1-光源，2-保偏耦合器，3-熔点I，4-集成光学调制器芯片，5_熔点2，6_光纤环，7-熔点3，8-探测器，9-保护悬挂，10-耦合器尾纤端面研抛端，11-特制研抛夹具，12-研抛机与研抛盘，13-芯片研抛夹具，14-光纤环尾纤研抛夹具，15-工作台，16-光学平台，17-芯片固定夹具，18-屏板以及光斑示意图，19-调制信号输出弹簧压针，20-信号发生器，21-示波器，22-红外光功率计，23-红外探头，24-摇摆台，25-六维微动调节台。
【具体实施方式】
[0026]下面通过附图和实施例对本发明做进一步的说明:
[0027]本发明高精度光纤陀螺无熔接制作方法是首先分别完成保偏耦合器光纤端面处理、集成光学调制器芯片端面处理、光纤环尾纤处理三部分准备工序，再安置固定调制器芯片，并进行3个耦合点的顺序对准、定位和校准，完成光路得连通及优化过程，并进行调制器芯片输入光初调试与光路优化调试，在进行陀螺光路的联调器件匹配性优化，完成后进行点胶固化及完成电极引线。
[0028]请参见图2，3，4，下面给出本发明高精度光纤陀螺无熔接制作方法的具体实施过程，其步骤如下:
[0029]步骤1:进行耦合点两端器件耦合器、光纤环尾纤端面的处理。
[0030]图2中，保偏耦合器光纤端面处理时将耦合器的输出端镶嵌在由铌酸锂块、硅块或二氧化硅块等材料加工的V型槽或U型槽等槽块中，使用各自专用夹具对光纤端头进行夹持进行端面研抛，保证光纤端面的表面质量与研抛角度。
[0031]图3中，将集成光学调制器芯片夹持在专用端面研抛夹具中，使用研抛台与研抛盘进行定角度研抛，按照一定的工艺规程，保证芯片端面的表面质量与研抛角度。
[0032]图4中将光纤环的两个输出端，分别镶嵌在由铌酸锂块、硅块或二氧化硅块等材料加工的V型槽或U型槽等槽块中，以便于抛光加工，并使用专用夹具进行夹持与端面研抛，保证光纤端面的表面质量与研抛角度。
[0033]步骤2:器件的固定与装夹(参见图5)
[0034]将集成光学调制器芯片固定于支架夹具上，将完成抛光处理的保偏耦合器的输出光纤端由一个六维微动调节台夹持控制，将完成抛光处理的光纤环两尾纤端分别夹持固定在六维微动调节台上，并分置于集成光学调制器芯片的两端。使得各端头研抛斜角平面和调制器芯片斜面平行，并将光纤环的安装基准面固定在摇摆台上。
[0035]步骤3:第一个