保偏光纤定轴机的制作方法

本发明涉及光纤传感器技术领域，具体涉及一种保偏光纤定轴机。

背景技术：

保偏光纤是一类特殊的单模保偏光纤，该类保偏光纤具有较强的偏振保持特性，一般这一特性通过在保偏光纤芯向引入应力块或非对称纤芯获得。由于具有这一特性，保偏光纤广泛应用于保偏光纤陀螺、干涉传感以及相干光通讯等对偏振态具有较高要求的领域。保偏光纤偏振轴的精确定位和对准是其应用中的关键技术之一。

目前，国内外的保偏光纤定轴装置大多结构复杂，操作繁琐，且需要工作人员手动调整保偏光纤的偏振轴，整个过程精度不高且效率低下。

步进电机作为一种数字式的执行元件，它将电脉冲信号转换成相应的角位移，其特点显著，步进电机的位移与输入脉冲数严格成正比，没有累计误差，具有良好的跟随性；低速下能获得较大转矩，一般可以不用减速器而直接驱动负载。同时，采用步进电机构成的控制系统具有价格低、控制简单、维护容易等优点，特别是随着微型计算机和微电了技术的发展，使步进电机得到更加广泛的应用，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。

申请号201310205159.2的中国专利公开了一种保偏光纤自动定轴系统，包括图像处理和角度控制模块、控制装置、执行机构和角度检测装置，该专利能实时检测保偏光纤偏振轴方位角，调节转速和方向，但是其缺点是角度控制模块结构较为复杂，且仅对保偏光纤进行定轴，未考虑定轴后保偏光纤的固定问题。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种保偏光纤定轴机，利用摄像装置实时检测保偏光纤的偏振轴方位角，通过步进电机和手动旋钮相结合的方式控制方位角的精密调节，实现保偏光纤的快速稳定定轴，并通过光纤固定工装固定定轴好的保偏光纤，确保其后续的正常使用。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

保偏光纤定轴机，包括摄像装置和定位装置，所述摄像装置与外部控制装置连接，所述摄像装置包括水平摄像机和垂直摄像机，保偏光纤与所述水平摄像机处于同一水平高度，所述保偏光纤的一端放置在所述定位装置上且其端面面向所述水平摄像机，所述垂直摄像机固定在保偏光纤的端面上方；所述定位装置包括定位座，所述定位座上设置有手动旋钮、步进电机和位移台，所述手动旋钮、步进电机均与所述位移台连接且通过调节所述手动旋钮、步进电机移动所述位移台，所述位移台一端设置有光纤夹持装置，另一端设置有放置光纤固定工装的凸台。

进一步地，所述位移台包括水平位移台和垂直位移台，所述水平位移台和垂直位移台之间活动连接。

具体地，本发明将保偏光纤和光纤固定工装预先放置在定位装置上，通过光纤夹持装置使切割好的保偏光纤端面位于摄像装置前方，调节水平摄像机与光纤端面的距离，并通过垂直摄像机监测该距离，使光纤端面在水平摄像机上的成像清晰，控制装置在取得水平装置上的成像后，进行端面图像特征识别，并计算特征与基准面的角度偏差，调节手动旋钮，移动位移台，改变放置于位移台上的保偏光纤相对于水平摄像机的位置，对保偏光纤的偏差角度进行粗调节，控制装置对粗调节后的成像进行处理后，发送信号至步进电机，步进电机通过移动位移台进行保偏光纤的细调节，使保偏光纤处于期望的偏差角度，然后采用光纤固定工装对已定轴光纤进行固定，松开光纤夹持装置，取走已定轴并经由光纤固定工装固定的保偏光纤。

优选地，所述保偏光纤定轴机包括置物台，保偏光纤的另一端放置在所述置物台上。所述置物台上设置有弧形凹槽和直凹槽，用于放置待定轴的保偏光纤的另一端。

优选地，所述水平摄像机设置在水平固定座上。所述水平摄像机通过USB将保偏光纤的端面成像信息传递给控制装置，所述控制装置内设有图像处理单元，用于进行光纤端面的图像特征识别，并计算特征与基准面的角度偏差。

优选地，所述垂直摄像机设置在垂直固定座上。所述垂直摄像机通过USB将保偏光纤的端面与水平摄像机的距离传递给控制装置，所述控制装置内设有距离控制单元，用于控制保偏光纤端面与水平摄像机的距离。

优选地，所述保偏光纤定轴机设置在工作台上。

优选地，所述工作台上设置有把手。这样的设置方便搬动所述工作台，使工作台能够移动到任意可以进行光纤定轴的位置。

优选地，所述光纤固定工装通过螺栓固定在所述凸台上。在保偏光纤定轴完成后，所述光纤固定工装固定所述保偏光纤，然后松开螺栓，取走固定有保偏光纤的光纤固定工装。

优选地，所述手动旋钮有多个。通过操作多个手动旋钮调节位移台的位置，包括水平位移台的位置和垂直位移台的位置，进而达到调节保偏光纤的偏差角度的目的。

进一步地，所述控制装置通过导线与步进电机相连，控制步进电机的工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，1)通过水平摄像机获取光纤端面的成像，并在调节水平摄像机与光纤端面的距离时，通过垂直摄像机监测该距离，避免因操作不当使得光纤端面接触水平摄像机的镜头，造成镜头污染，影响水平摄像机成像的准确性；2)通过手动旋钮对保偏光纤的偏差角度进行粗调节，然后再通过步进电机对保偏光纤的偏差角度进行细调节，提高对偏差角度调节的准确度，同时提升保偏光纤定轴的工作效率；3)本发明结构简单、定轴操作方便、定轴准确度高，且整个保偏光纤定轴机可设置在工作台上，便于移动，满足不同的定轴需求。

附图说明

图1为根据实施例的保偏光纤定轴机的摄像装置和定位装置的立体图；

图2为图1中A部分的放大图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

如图所示，提供一种保偏光纤定轴机，包括摄像装置和定位装置9，所述摄像装置与外部控制装置连接，所述摄像装置包括水平摄像机1和垂直摄像机2，保偏光纤6与所述水平摄像机1处于同一水平高度，所述保偏光纤6的一端放置在所述定位装置9上且其端面面向所述水平摄像机1，所述垂直摄像机2固定在保偏光纤6的端面上方；所述定位装置9包括定位座10，所述定位座10上设置有手动旋钮11、步进电机13和位移台12，所述手动旋钮11、步进电机13均与所述位移台12连接且通过调节所述手动旋钮11、步进电机13移动所述位移台12，所述位移台12一端设置有光纤夹持装置14，另一端设置有放置光纤固定工装15的凸台16。为便于说明，图中仅示出与保偏光纤定轴机相关部分，其他部分请参见现有技术。

在具体实施中，所述保偏光纤6定轴机设置在工作台5上。所述工作台5上还设置置物台7，置物台7与定位装置9处于同一水平高度，在对保偏光纤6进行定轴时，保偏光纤6的一端放在定位装置9上，另一端则放置在置物台7上，便于进行定轴操作。所述工作台5上还设置有两个把手8，便于搬动整个工作台5。所述工作台5下方还设有支撑柱，用于支撑所述工作台5。所述置物台7上设置有用于盘绕保偏光纤6的弧形凹槽以及用于放置待测保偏光纤6的直凹槽。

具体地，所述水平摄像机1设置在水平固定座3上。所述水平固定座3固定在工作台5上，所述水平摄像机1通过USB将保偏光纤6的端面成像信息传递给控制装置，所述控制装置内设有图像处理单元，用于进行光纤端面的图像特征识别，并计算特征与基准面的角度偏差。

优选地，所述垂直摄像机2设置在垂直固定座4上。所述垂直固定座4固定在工作台5上，所述垂直摄像机2通过USB将保偏光纤6的端面与水平摄像机1的距离传递给控制装置，所述控制装置内设有距离控制单元，用于控制保偏光纤6端面与水平摄像机1的距离。

具体地，所述手动旋钮11有多个。通过操作多个手动旋钮11调节位移台12的位置，包括水平位移台12的位置和垂直位移台12的位置，进而达到调节保偏光纤6的偏差角度的目的。

优选地，所述控制装置为PC机。所述控制装置通过导线与步进电机13相连，控制步进电机13的工作。

本发明的工作原理是：将光纤固定工装15预先放置在凸台16上并通过螺栓固定，将保偏光纤6的一端放置在光纤固定工装15内，光纤的端面伸出所述光纤固定工装15一预定距离，通过光纤夹持装置14固定所述保偏光纤6，使切割好的保偏光纤6的端面位于水平摄像机1的前方，调节水平摄像机1与光纤端面的距离，使水平摄像机1上获得的光纤端面的成像清晰，并通过垂直摄像机2监测该距离，使光纤端面与水平摄像机1的距离控制在预定距离，控制装置在取得水平装置上的光纤端面的成像后，进行端面图像特征识别，并计算特征与基准面的角度偏差；获得所述角度偏差后，通过调节手动旋钮11，移动位移台12，包括沿水平方向和垂直方向上的移动，改变放置于位移台12上的保偏光纤6相对于水平摄像机1的位置，对保偏光纤6的偏差角度进行粗调节，粗调节后，水平摄像机1上的光纤端面的成像传递至控制装置，控制装置对粗调节后的成像进行处理后，发送信号至步进电机13，步进电机13通过移动位移台12进行保偏光纤6的细调节，使保偏光纤6处于期望的偏差角度，然后采用光纤固定工装15对已定轴光纤进行固定，松开光纤夹持装置14，松开光纤固定工装15与凸台16之间的螺栓，取走已定轴并经由光纤固定工装15固定的保偏光纤6。

本发明中，可以通过已有的方法进行光纤端面图像特征识别并计算特征与基准面的角度偏差，这对于本领域技术人员来说是显而易见的，在此不作赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。