一种用于光无源器件双通道自动耦合的系统的制作方法

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种用于光无源器件双通道自动耦合的系统。

背景技术：

随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信技术作为信息化的主要技术之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。WDM(Wave Length Division Multiplexing，波分复用器)是光纤通信中的一种传输技术,它利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波信号,把光纤所应用的波长范围划分成若干个波段,每个波段作为一个独立的通信信道传输光信号。因此,WDM 大大提高了光通信系统的传输能力。对于WDM的使用数量将随着网络的部署节节上升，如何在不增加设备投入的情况下提高效率，是每个制造无源器件厂家都会考虑的问题。

目前，在现有生产制造波分复用器、隔离器双通道类产品(双通道指的是光无源器件输入为双纤，输出为双纤或四纤)时，需要调整两双纤准直器相对位置，将从双纤准直器输出的两束光完全耦合进入另外一个准直器，并使得光功率损耗在一定范围内，这种操作称之为“调光”，完全通过人工手动调整完成，使其满足将光纤头发出的光汇聚为平行光的要求，进而使得光功率损耗在一定范围内。在调光时，通过人手调整光纤微动平台的细纹螺钉，使光纤头发出的光通过聚焦透镜垂直投射到反射镜上，然后反射光再以原光路反射回光纤头，使光能量损失最少。上述模式完全通过人工手动调整完成，生产率较低的同时，产品质量也难以保证。微光学的生产工艺以手工操作为主，由于光路调准的精度高，所以对员工的操作要求高、培训周期长、培训成本高，也比较依赖熟练员工，随着用工成本的增加，单位制造成本不断攀高，导致产品制造成本高居不下，直接影响企业经营的利润。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种于光无源器件双通道自动耦合的系统，包括系统控制模块、电机控制箱、功率计、紫外固化装置、调光机构，所述系统控制模块与用于获取当前光路损耗的所述功率计相连，所述电机控制箱与所述系统控制模块、所述紫外固化装置、所述调光机构相连，所述系统控制模块通过所述电机控制箱控制所述调光机构的移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述调光机构包括第一调光机构、第二调光机构，所述第一调光机构和所述第二调光机构相对设置安装固定在底板上，所述第一调光机构包括第一电动滑台和第二电动滑台，所述第二电动滑台位于所述第一电动滑台的上侧，所述第一电动滑台与所述第二电动滑台为同心度设计，所述第二调光机构包括第三电动滑台、第四电动滑台和第五电动滑台，所述第四电动滑台位于所述第三电动滑台的上侧，所述第五电动滑台安装至所述第四电动滑台上，以保证系统控制模块找光定位的准确性，所述第三电动滑台与所述第四电动滑台为十字交叉设计。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电动滑台和第二电动滑台为角度圆弧电动滑台，分别能够做出不同角度的调整，所述第三电动滑台与第四电动滑台皆为平移电动滑台，分别能够沿水平面横向移动和纵向移动，所述第五电动滑台为角度旋转电机，能够进行圆周360°旋转。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一调光机构和所述第二调光机构上分别设有准直器，对称设置的所述第一调光机构和所述第二调光机构上的准直器同在一条轴线，所述第一电动滑台上设有用于固定所述第一调光机构上的准直器的第一夹具，所述第五电动滑台上设有用于固定所述第二调光机构上的准直器的第二夹具,所述第一夹具与所述第二夹具皆为V 槽夹具。

作为本实用新型的进一步改进，所述调光机构还包括用于粗调所述第一调光机构与所述第二调光机构之间距离的调节滑台，所述调节滑台包括第一调节滑台、第二调节滑台，第三调节滑台，所述第一调节滑台和所述第二调节滑台分别设置于所述第一电动滑台和所述第三电动滑台的下部，所述第三调节滑台位于所述第三电动滑台和所述第二调节滑台之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述紫外固化装置包括紫外固化灯以及与紫外固化灯相连用于遮挡向操作员照射的紫外光的紫外防护罩、固定于底板上的支架，所述紫外防护罩与所述紫外固化灯一体化设置，并与所述支架相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述支架上设有用于调节所述紫外固化灯与所述准直器之间距离的导向机构，所述导向机构包括滑轨、与滑轨相连的滑块，所述滑轨上端设有用于防止所述滑块超过上所述滑轨上限的第一卡件、所述滑轨下端设有用于定位所述紫外固化灯的第二卡件，所述紫外固化灯与所述紫外防护罩固定于所述滑块上，通过调节所述滑块在所述滑轨上的距离调节所述紫外固化灯与需要固化的所述准直器之间的距离。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向机构上的所述滑块、所述滑轨为电机驱动，所述电机控制箱能够控制所述紫外固化灯与所述紫外防护罩一起移动，通过所述系统控制模块控制所述导向机构的运动，实现了自动照射固化。

作为本实用新型的进一步改进，所述紫外固化灯与所述紫外防护罩通过固定件固定在一起，所述固定件是组件夹具，所述紫外防护罩的顶部设有用于通过紫外固化灯的孔洞，当调节所述紫外固化灯的时候，所述紫外固化灯的尾端能够穿过所述紫外防护罩，而不至于触碰到所述紫外防护罩的顶部，对所述紫外固化灯造成损伤。

作为本实用新型的进一步改进，所述支架上还设有用于调节所述紫外固化灯位置的限位夹具，所述限位夹具包括L型板、旋转轴以及旋转杆，所述旋转轴上设有螺纹牙，所述L型板直接固定于所述支架上，所述L型板上设有定位螺纹槽，所述旋转轴的螺纹牙固定于所述L型板上的所述定位螺纹槽中，在使用所述限位夹具定位所述滑块时，要将所述旋转轴固定于将所述紫外固化灯固定于所述支架上的固定件上，再将所述旋转杆置于所述旋转轴中，所述旋转杆能够沿旋转轴360°旋转，起到将装在所述滑块上的所述固定件拉至所述滑轨上的第一卡件上，然后向右转动所述旋转杆，保证所述固定件不掉下，在使用所述紫外固化灯工作时，再将所述旋转杆向左打开，所述滑块即可向下移动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采取目标搜索算法，经过反复调试及优化，系统调光平均效率为45秒/只，找光效率比手工找光高2倍左右，在提高了准直器耦合效率的前提下，较大程度地缩短人工培训周期及操作难度。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型主视图；

图3是本实用新型的紫外照射装置；

图4是本实用新型的流程图；

图5是自动耦合系统模块图。

具体实施方式

如图1－5所示，本实用新型公开了一种用于光无源器件双通道自动耦合的系统，包括系统控制模块10、电机控制箱11、功率计14、紫外固化装置13、调光机构12，所述系统控制模块10与用于获取当前光路损耗的所述功率计14相连，所述电机控制箱11与所述系统控制模块10、所述紫外固化装置13、所述调光机构12相连，所述系统控制模块10通过所述电机控制箱11控制所述调光机构12的移动。

所述调光机构12包括第一调光机构、第二调光机构，所述第一调光机构和所述第二调光机构相对设置安装固定在底板00上，所述第一调光机构包括第一电动滑台41和第二电动滑台42，所述第二电动滑台42位于所述第一电动滑台41的上侧，所述第一电动滑台41与所述第二电动滑台42 为同心度设计，所述第二调光机构包括第三电动滑台52、第四电动滑台53 和第五电动滑台54，所述第四电动滑台53位于所述第三电动滑台52的上侧，所述第五电动滑台54安装至所述第四电动滑台53上，以保证系统控制模块找光定位的准确性，所述第三电动滑台52与所述第四电动滑台53 为十字交叉设计。

所述第一电动滑台41和第二电动滑台42为角度圆弧电动滑台，分别能够做出不同角度的调整，所述第三电动滑台与第四电动滑台皆为平移电动滑台，分别能够沿水平面横向移动和纵向移动，所述第五电动滑台54 为角度旋转电机，能够进行圆周360°旋转。

所述第一调光机构和所述第二调光机构上分别设有准直器，对称设置的所述第一调光机构和所述第二调光机构上的准直器同在一条轴线，所述第一电动滑台41上设有用于固定所述第一调光机构上的准直器的第一夹具43，所述第五电动滑台54上设有用于固定所述第二调光机构上的准直器的第二夹具55,所述第一夹具43与所述第二夹55具皆为V槽夹具。

所述调光机构还包括用于粗调所述第一调光机构与所述第二调光机构之间距离的调节滑台，所述调节滑台包括第一调节滑台40、第二调节滑台 50、第三调节滑台51，所述第一调节滑台40和所述第二调节滑台50分别设置于所述第一电动滑台41和所述第三电动滑台52的下部，所述第三调节滑台51位于所述第三电动滑台52和所述第二调节滑台50之间。

所述紫外固化装置13包括紫外固化灯03以及与紫外固化灯03相连用于遮挡向操作员照射的紫外光的紫外防护罩02、固定于底板00上的支架 01，所述紫外防护罩02与所述紫外固化灯03一体化设置，并与所述支架 01相连。

所述支架01上设有用于调节所述紫外固化灯03与所述准直器之间距离的导向机构，所述导向机构包括滑轨010、与滑轨010相连的滑块011，所述滑轨010上端设有用于防止所述滑块011超过上所述滑轨010上限的第一卡件012、所述滑轨010下端设有用于定位所述紫外固化灯03的第二卡件013，所述紫外固化灯03与所述紫外防护罩02固定于所述滑块011 上，通过调节所述滑块011在所述滑轨010上的距离调节所述紫外固化灯 03与需要固化的所述准直器之间的距离。

所述导向机构上的所述滑块011、所述滑轨010为电机驱动，所述电机控制箱11能够控制所述紫外固化灯03与所述紫外防护罩02一起移动，通过所述系统控制模块10控制所述导向机构的运动，实现了自动照射固化。

所述紫外固化灯03与所述紫外防护罩02通过固定件固定在一起，所述固定件是组件夹具，所述紫外防护罩02的顶部设有用于通过紫外固化灯 03的孔洞，当调节所述紫外固化灯03的时候，所述紫外固化灯03的尾端能够穿过所述紫外防护罩02，而不至于触碰到所述紫外防护罩02的顶部，对所述紫外固化灯03造成损伤。

所述支架01上还设有用于调节所述紫外固化灯03位置的限位夹具 014，所述限位夹具014包括L型板、旋转轴以及旋转杆，所述旋转轴上设有螺纹牙，所述L型板直接固定于所述支架01上，所述L型板上设有定位螺纹槽，所述旋转轴的螺纹牙固定于所述L型板上的所述定位螺纹槽中，在使用所述限位夹具014定位所述滑块011时，要将所述旋转轴固定于将所述紫外固化灯03固定于所述支架01上的固定件上，再将所述旋转杆置于所述旋转轴中，所述旋转杆能够沿旋转轴360°旋转，起到将装在所述滑块011上的所述固定件拉至所述滑轨010上的第一卡件012上，然后向右转动所述旋转杆，保证所述固定件不掉下，在使用所述紫外固化灯 03工作时，再将所述旋转杆向左打开，所述滑块011即可向下移动。

紫外防护罩02与所述紫外固化灯03一体化设置，免去了操作工来回穿戴紫外防护罩的操作，大大提升了工作效率，且所述紫外防护装置13 结构简单，成本低廉，适合大规模的生产。

其中所述紫外固化灯03有四个，两个一组分别并排相对设置，四个紫外固化灯03可以根据不同的产品型号调节功率的大小，也可以根据产品的不同对紫外灯的数量进行增减。

具体的也可以将所述紫外固化灯03分成两组分别设置于所述支架01 的上下两端，分别用于照射所述待固化准直器的两侧，当紫外固化灯03 分成两组分别固定与支架01的上下端时，所述紫外防护罩02与固定于支架01上端的紫外固化灯03固定在一起。

进一步地，所述系统控制模块10能够通过电机控制箱11控制所述导向机构运动。通过系统控制模块10控制导向机构能实现紫外固化灯03的自动化照射，节约大量人力和时间。

进一步地，所述紫外防护罩02的材料是半透明的，有机玻璃半透明的罩体有助于操作工直观的观察到紫外防护罩02罩体后的情况。所述紫外防护罩02的材料也可以是其他半透明的材料，例如是半透明的塑料板等。一般所述有机玻璃都会加上颜色，比如茶色，以保证所述紫外防护罩02 能够有效的遮挡紫外光。

其中，待耦合的光无源器件也可以是准直器，也可以是反射端。

本实用新型包括系统控制模块10、与所述系统控制模块10相连的光功率计14和电机控制箱11、与所述电机控制箱11相连的调光机构12，所述功率计14用于获取当前光路损耗并将获取到的光路损耗发送至系统控制模块10，所述系统控制模块10用于处理功率计14发送的数据及向电机控制箱11发送指令控制调光机构12运动，所述功率计14获取的当前光路损耗并将当前光路损耗数据传送到系统控制模块10，所述系统控制模块10控制通过电机控制箱11控制调光机构12运动，获取电动滑台不同位置或角度时光路损耗的大小，存储到所述系统控制模块10的数据库中进行相应的计算，再根据找到的当前光路损耗最小值时电动滑台的位置坐标或角度大小，所述系统控制模块10控制调光机构12移动到指定的坐标位置。

所述系统控制模块11通过电机控制箱12分别控制第一电动滑台41和第二电动滑台42进行横向移动或者纵向移动，保证固定于第一夹具43上的准直器或者反射端可以在左右前后的方向上移动；所述系统控制模块通过电机控制箱12分别控制第三电动滑台52和第四电动滑台53在上下或者左右的角度调节，保证能够调节固定于第二夹具55上的准直器的不同角度；不同方向和不同角度的调节电动滑台，使得系统控制模块10可以接收到功率计14检测到所述反射端或准直器在某一坐标位置或者某一角度时光路损耗的大小，获取到光路的耦合效率最高，光路损耗最低的点。

所述用于制造光无源器件的自动耦合方法包括：

A.将两根光源光纤线分别接入光功率计14中，系统控制模块11分别对光功率计14两个通道进行光路损耗进行光路的归零；

B.将准直器固定于所述调光机构1、调光机构2上：将两个双纤准直器或者一个反射端一个双纤准直器按照特定位置(本系统使用通光方式，分别对两个准直器通入可见红光，使得两个准直器的红光成一水平线)分别固定于第一夹具43和第二夹具55上。

C.将安装在调光机构1上的准直器的两根光纤分别与光源进行熔接；

D.通过系统控制模块10光路进行调光；其中步骤D又包括以下步骤：

D1.所述系统控制模块10通过电机控制箱11控制第一调光机构中角度圆弧电动滑台运动；

D2.所述角度圆弧电动滑台按照0.005度的步距在±15度内进行螺旋找光的机械运动；

D3.当系统控制模块10中一通道检测到光路损耗值大于-35dB时，系统控制模块10通过电机控制箱11控制旋转电动滑台按照0.01度的步距在±20度内进行两准直器的两个通道的初步对准(找平衡)；

D4.当两个通道的光路损耗值均低于-35dB时，所述系统控制模块10 将所有接收到的数据代入到计算两双纤准直器之间的位置信息和光路损耗的关系式中；

D5.系统控制模块10通过电机控制箱11控制平移电动滑台进行上下左右的平移运动，所述角度圆弧电动滑台再根据平移电动滑台的运动结果做出角度调整，所述旋转电动滑台根据两通道的差值进行对准角度的调整。

E.系统控制模块10根据调光过程中得到的最小光路损耗，控制调光机构 12移动至最小光路损耗时所述调光机构12所在位置坐标，过程经过一至两次的对准角度调整；

F.完成对双纤准直器进行封装固定。

所述系统控制模块10用于接收和分析处理功率计14获取的光路功率或者光路损耗，并发送指令给所述电机控制箱11控制电动滑台按设定路线进行运动，同时功率计14在高速模式下获取当前光路的光路功率或光路损耗，并将之传送至系统控制模块10；所述功率计根据公式：

计算当前光路中的光路损耗，并将获取到的数据传送至系统控制模块10，系统控制模块10便可实时收集光路中光路损耗数据或者光路功率数据，并根据获取的光路损耗或者光路功率对电动滑台的运动方向进行编程，然后再通过电机控制箱11控制电动滑台运动；所述的调光机构12内设有命令翻译器、高速A/D转换器、多轴运动控制器及脉冲发生器等。

两双纤准直器之间的径向错位、轴向夹角分别与两双纤准直器的光损耗有关。

所述两准直器的单通道光损耗与径向错位之间的理论计算公式如下所示：

其中，ILr为两准直器单通道的光损耗值，Δr为径向错位，ω0为高斯光束的半径。

两准直器单通道的光损耗与轴向夹角之间的理论计算公式为：

其中为两准直器之间的距离，θ为两准直器之间的轴向夹角，λ为激光波长，ω2为高斯光束的半径。

本实用新型通过系统控制模块10按照上述公式进行系统运动部分的程序编译，再通过信号线连接电机控制箱11从而控制调光机构12，同时通过USB线连接高速光功率计或光探头，系统控制模块10可实时获取当前光路损耗或功率。例如，在获得到损耗或者功率时，计算当前位置A点到目标位置B点，并趋近于直线运动向B点快速靠近，并最终停止至该B 处。另外，所述系统控制模块部分还可具备用户自定义功能，实现参数记录，物料追溯等信息化功能，具有较强的实用性、可拓展性功能。

本实用新型中所使用的高速采集算法，是系统控制模块10发送一个信号给到功率计，而功率计14则不断发回信号给到系统控制模块10，系统控制模块10将所有的数据统一放到数据库中，当需要运算时才将想要的数据进行处理。

具体地，在调光过程中，按照系统控制模块10已编译好的运动方式，系统控制模块10通过电机控制箱11控制第一电动滑台041和第二电动滑台42移动，调整固定于第一夹具43上准直器的角度，此时第一电动滑台 41和第二电动滑台42按照0.005度的步距在±15度的范围内进行螺旋找光的机械运动。

当系统控制模块检测到通道一光路损耗值低于-35dB时，所述系统控制模块10通过电机控制箱11控制旋转电动滑台先进行两个准直器的两个通道的初步对准(找平衡)，当两个通道的光路损耗值均低于-35dB时，系统控制模块10将所有接收到的数据代入到计算两准直器位置之间的信息和光路损耗的关系式中；所述位置信息为两准直器之间的径向错位Δr、两准直器之间的轴向夹角θ。

所述系统控制模块10将所有接收到的数据分别代入到计算两准直器之间的径向错位和光路损耗的关系式中、两准直器之间的轴向夹角与光路损耗的关系式中进行计算，计算出两准直器之间的径向错位Δr，以及两准直器之间的轴向夹角θ；

所述第三电动滑台52与第四电动滑台53开始运动，所述第一电动滑台41和第二电动滑台42又会根据三电动滑台52与第四电动滑台53的左右移动、上下移动，进行上角度摇摆或者下角度摇摆，并根据此步骤进行循环跳过，当系统损耗低于2dB时，每次的循环运动会增加第五电机滑台的旋转精调，直至两通道的光路损耗达到产品要求，此时每个电动滑台步距和范围的参数通过当前的光路损耗的变小而变小，即根据当前光路损耗变小而变小，即当前光路损耗大于-35dB时，第三电动滑台052与第四电动滑台53的步距为250um、150um、80um，当光路损耗小于-35dB时，第三电动滑台52与第四电动滑台53的步距为40um、25um、10um，即所述第三电动滑台52与第四电动滑台53的步距范围为10um-250um，其步距越小，移动越精确，所得到的光路损耗数据越连贯，而第一电动滑台 041与第二电动滑台42随第三电动滑台52与第四电动滑台53的步距的变化而变化。

第三电动滑台52与第四电动滑台53自起始点A移动至预设位置B，如此循环若干次，期间功率计时时刻刻将获取到的光路损耗发送至系统控制模块，所述系统控制模块根据所得到的光路损耗最小值，通过电机控制箱11控制电动滑台移动至光路损耗小的位置坐标，即实际耦合效率最高，光路功率最大的位置坐标。

上述功能的设计基本完成用于光无源器件双通道自动耦合的系统的调光，再根据具体实际工艺操作流程，进行玻璃管的封装固定，即完成一个的整体操作流程。

本实用新型涉及高速采集算法、近场光学准确定位等先进技术，解决了手工双纤准直器手工耦合效率低下的技术问题，且设计合理、方法简单、生产成本相对低廉、可靠性高、经过反复调试及优化，系统调光的平均效率做到45秒/只，生产效率大大提高。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采取目标搜索算法，经过反复调试及优化，系统调光平均效率为45秒/只，找光效率比手工找光高2倍左右，在提高了准直器耦合效率的前提下，较大程度地缩短人工培训周期及操作难度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。