专利名称：一种光纤准直器的自动化调试装配系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光光纤技术领域，尤其涉及光纤准直器的制备。
背景技术：
目前，常规的光纤准直器结构为两件套式，由光纤头和起准直作用的透镜或透镜组所构成。传统的光纤准直器的生产制备过程都必须通过手动调试光纤头与准直透镜的相对位置来完成的，即全手动制备光纤准直器。传统制备光纤准直器的方法主要有两种。如图1所示，一种是通过微调架将待制备准直器102的光纤插针和准直透镜与制备好的标准准直器103进行调节，利用光功率计104监测光源101经过准直器插入损耗的变化，插入损耗最小时，调试完成。显然，这种制备方法的前提是有一个标准样，必须有一个制作和挑选标准样的过程。如图2所示，另外一种是通过微调架将待制备准直器102与反射镜106对调，光源101经准直透镜出射，出射光束经反射镜106反射回准直器，使用一分二的光分路器105，光功率计104监控接收光功率的光强，当光功率值最大时，调试完成。使用手动调节装置制备准直器，需要人为操作微调架，反复调试，工作人员容易疲劳，不可避免地会有偶然误差，当工作人员没有把握好光纤头与准直透镜的距离时，还很可能会造成光纤头或者准直透镜的损坏。而且仅仅用光功率计监测光纤准直器出射光束的光功率，无法精确掌握从准直器出射光束的质量，当光功率计接收到的光功率最大所制备出来的光纤准直器并不一定符合要求，如图3所示。显然这种会聚光束107下制备的光纤准直器用以上两种方法直接测得光功率值可能达到最大，但其逆向光路效果不理想，必须进一步调整，缩短光纤插针与准直透镜的距离，该制备过程较为繁琐。随着光器件批量生产需求的不断提高，使用手动调试装置制备光纤准直器由于制备时间过长，难以满足高生产效率的要求；同时，随着光通信产业的发展，光纤准直器的应用领域不断扩大，对光纤准直器的精度要求不断提高，采用手动调节微调架调试并观察光功率计的方法所制备的准直器，其性能难以满足要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光纤准直器的自动化调试装配系统，可用于快速制作高精度准直器。为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是:一种光纤准直器的自动化调试装配系统，其特征在于:所述系统包括一套自动微调架，一套CXD成像处理系统，一个激光光源，一套光束质量分析仪和一台电脑。所述自动微调架由带有电机的微调架组成；微调架上安装用于制备光纤准直器的一个光纤插针和一个带准直透镜的玻璃套管；通过电脑控制电机，电机可以驱动微调架调节光纤插针和准直透镜的相对位置；使光纤插针的端面与准直透镜的端面平行并使光纤插针沿玻璃套管的中轴线平移进入玻璃套管。[0010]所述的CXD成像处理系统，包括两个CXD镜头和一个图像采集卡；一个CXD镜头实时监控水平方向上光纤插针和玻璃套管的图像，同时另外一个CCD镜头实时监控竖直方向上光纤插针和玻璃套管的图像；图像采集卡将采集到的两个面上的CCD的图像传给电脑后，电脑对图像信息进行实时处理，玻璃套管与光纤插针的中轴线可以得到确定并对准。所述光束质量分析仪包括光束接收器件和光束成像分析单元；所述光束接收器件用于放置在准直透镜的出射光前端接收激光光源通过光纤插针透过准直透镜发射出来的光束；所述光束成像分析单元用于接收光束接收器件传输的信号并进行处理和分析，得到接收光束的发射角和直径；光束成像分析单元监测到光束达到预先要求时，发送反馈信号给电脑，电脑发出控制信号使自动微调架停止。本实用新型可带来以下有益效果:本实用新型避免了手动制备光纤准直器中繁琐的对光程序，缩短了制备准直器的时间，提高了生产效率。使用自动微调架和光束质量分析仪，光纤准直器的性能参数的一致性可以得到保证，同时也可以通过电脑预先设置参数，精确控制光纤准直器的发散角、出射光斑大小。
图1:现有技术中使用标准准直器的调节装置图图2:现有技术中使用反射镜调节的装置图图3:现有技术中光束会聚情况下制备准直器示意图图4:本实用新型的系统原理框图图5 (a):光纤插针的剖面图图5 (b):光纤插针的俯视图图6 (a):带准直透镜的玻璃套管的剖面图图6 (b):带准直透镜的玻璃套管的俯视图图7:光纤准直器的自动化调试过程的流程图图8 (a):调节光纤插针与准直透镜相对位置的第一步示意图图8 (b):调节光纤插针与准直透镜相对位置的第二步示意图图8 (c):调节光纤插针与准直透镜相对位置的第三步示意图图8 Cd):调节光纤插针与准直透镜相对位置的第四步示意图图8 Ce):调节光纤插针与准直透镜相对位置的第五步示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。为了使本发明的目的技术方案以及优点更清楚地被理解，现结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。参见图4，图4中207为自动微调架，自动微调架207由微调架205和配套的电机206组成；微调架205上安装光纤插针302和带有准直透镜307的玻璃套管305 ；电机206可以在电脑215的控制下驱动微调架205调整安装其上的光纤插针302和玻璃套管305的相对位置。自动微调架207、(XD成像处理系统214、光束质量分析仪210为同一台电脑215所控制。CXD成像处理系统214包括两个CXD镜头211，一个图像采集卡212 ;—个CXD镜头实时监控水平方向上光纤插针302和玻璃套管305的图像，同时另外一个CCD镜头实时监控竖直方向上光纤插针302和玻璃套管305的图像；图像采集卡212将采集到两个面上CXD的图像传给电脑215后，电脑215使用图像处理软件213对图像信息进行实时处理，玻璃套管305与光纤插针302的中轴线可以得到确定并对准。光束质量分析仪210包括光束接收器件208和光束成像分析单元209 ;光束接收器件208接收激光光源201通过光纤插针302透过准直透镜307发射出来的光束，光束成像分析单元209可以记录显示接收光束的光功率和直径，通过在光束传播方向平移光束接收器件208，可以计算光束的发散角。参见图5 (a)，光纤插针302为采用单模光纤301穿过陶瓷插针制成，插针端面303做成8度角倾斜端面；结合参见图5 (b)，在光纤插针302表面上端有5毫米X 0.005毫米的黑色细长记号线304，它与插针中轴线平行，便于CCD成像处理系统调节它与玻璃套管305的相对位置。参见图6 (a)，玻璃套管305内部已经安装准直透镜307，该准直透镜307可以是自聚焦透镜Grin-lens，也可以是球透镜C-1ens等起准直作用的透镜。透镜307在玻璃套管305内一端面306做成斜八度角平面。结合参见图6 (b)，玻璃套管305外侧面有5毫米X0.005毫米黑色细长记号线308 ;便于CXD成像处理系统调节光纤插针302与玻璃套管305的相对位置。采用本实施例自动化调试装配光纤准直器的过程的流程图如图7所示，对流程图所用到的符号做如下说明:光纤插针中轴线与玻璃套管中轴线在水平面的投影夹角为A1,距离为4，在通过玻璃套管所在竖直面的投影夹角为疋，距离为久，光纤插针记号线与中轴线在水平面的投影距离为4，玻璃套管记号线与中轴线在水平面的投影距离为4，A =QXcsinDjQ.9 — arcsin/^/0.9。本实施例的调试装配步骤具体描述如下:首先，把玻璃套管305固定于水平面，然后将光纤插针302安放 于微调架205上,通过电脑215控制电机206,电机206驱动微调架205使安装其上的光纤插针302在水平面上进行转动，电脑215采用图像处理软件213对CXD镜头211监控图像信息进行实时分析，图像处理软件213只需要简单地处理光纤插针302和玻璃套管305的中轴线信息。如图8 (a)所示，当CXD镜头211监控到在该平面上光纤插针302与玻璃套管305中轴线平行时，通过电脑215发送信号停止该平面上的转动；同样，电机206驱动微调架205使光纤插针302在过玻璃套管305中轴线的竖直面上转动，当CXD镜头211监控到在该平面上光纤插针302与玻璃套管305中轴线平行时，通过电脑215发送信号停止该平面上的转动。接下来，如图8 (b)所示，在C⑶镜头211所监控的两个平面上，由电脑215控制电机206驱动微调架205使安装其上的光纤插针302和玻璃套管305中轴线在同一条直线上，如图8 (c)所示，在垂直于玻璃套管305中轴线的平面上转动光纤插针302，使光纤插针302上的细长记号线304与玻璃套管305上的细长记号线308在同一直线上，此时光纤插针302的端面303与透镜307的斜端面306平行，如图8 (d)所示，光纤插针302便可以开始在玻璃套管305内平移。将激光光源201输出1550nm波长激光，在透镜307的出射光前端，放置光束接收器件208，调节光束接收器件208的接收面与光束传播方向互相垂直。光束接收器件208可以在光束传播方向平移。如图8 (e)所示，通过光束成像分析单元210监测光束接收器件208接收的信号，当光束发散角401和直径402达到预先要求时，发送反馈信号给电脑215，电脑215发出控制信号使微调架205停止移动。此时制备过程完成，可以对光纤插针302和玻璃套管305上胶、固定。
权利要求1.一种光纤准直器的自动化调试装配系统，其特征在于:所述系统包括一套自动微调架，一套CCD成像处理系统，一个激光光源，一套光束质量分析仪和一台电脑； 所述自动微调架由带有电机的微调架组成；微调架上安装用于制备光纤准直器的一个光纤插针和一个带准直透镜的玻璃套管；通过电脑控制电机，电机可以驱动微调架调节光纤插针和准直透镜的相对位置；使光纤插针的端面与准直透镜的端面平行并使光纤插针沿玻璃套管的中轴线平移进入玻璃套管； 所述的CXD成像处理系统，包括两个CXD镜头和一个图像采集卡；一个CXD镜头实时监控水平方向上光纤插针和玻璃套管的图像，同时另外一个CCD镜头实时监控竖直方向上光纤插针和玻璃套管的图像；图像采集卡将采集到的两个面上的CCD的图像传给电脑后，电脑对图像信息进行实时处理，玻璃套管与光纤插针的中轴线可以得到确定并对准； 所述光束质量分析仪包括光束接收器件和光束成像分析单元；所述光束接收器件用于放置在准直透镜的出射光前端接收激光光源通过光纤插针透过准直透镜发射出来的光束；所述光束成像分析单元用于接收光束接收器件传输的信号并进行处理和分析，得到接收光束的发射角和直径；光束成像分析单元监测到光束达到预先要求时，发送反馈信号给电脑，电脑发出控制信号使自动微调架停止。
专利摘要本实用新型涉及光纤准直器的制备。所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光纤准直器的自动化调试装配系统，可用于快速制作高精度准直器。其特征在于所述系统包括一套自动微调架，一套CCD成像处理系统，一个激光光源，一套光束质量分析仪和一台电脑。本实用新型避免了手动制备光纤准直器中繁琐的对光程序，缩短了制备准直器的时间，提高了生产效率。使用自动微调架和光束质量分析仪，光纤准直器的性能参数的一致性可以得到保证，同时也可以通过电脑预先设置参数，精确控制光纤准直器的发散角、出射光斑大小。
文档编号G02B27/62GK202948214SQ20122063332
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者郑秋心, 吴小钢, 李晓黎 申请人:中国电子科技集团公司第二十三研究所