一种透镜光纤全自动制作设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信领域，尤其涉及一种透镜光纤全自动制作设备及方法。
【背景技术】
[0002]光纤耦合技术是影响光纤系统的关键技术，透镜光纤则是光纤耦合的关键部件，发光芯片与光纤的耦合实质上是模场的匹配问题，发光芯片发出的光耦合进入光纤的越多，光纤通信距离就越远，中继距离也就越远；而提高模场匹配的基本途径是在耦合系统中加入光学透镜以提高光耦合的效率，目前解决的方法是在光纤的端部直接加工透镜，得到透镜光纤。
[0003]现有透镜光纤制作设备由于抛磨盘转动不够稳定，并且仅采用单次抛磨，使得通过现有设备制作出来的透镜光纤不够精确，良品率不高。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种透镜光纤全自动制作设备及方法，旨在解决现有透镜光纤制作设备制得的透镜光纤不够精确，良品率不高的技术问题。
[0005]一方面，所述设备包括基座、设置在所述基座上抛磨盘、机架，所述抛磨盘采用高精电机驱动，所述机架上安装有光纤夹具和图像传感器，所述图像传感器位于所述抛磨盘正上方，所述光纤夹具一侧还设有探测器和透镜制作装置，其中所述抛磨盘用于抛磨光纤及倒角，所述探测器用于检测光纤抛磨面的出光值，以及用于实时检测透镜制作装置制作透镜光纤时的光束质量；所述图像传感器用于通过获取图像检测光纤倒角角度，所述透镜制作装置用于将抛磨成型的光纤的尖端处理成球状透镜或柱状透镜。
[0006]进一步的，所述抛磨盘包括盘体、盘面以及高精电机，所述高精电机安装于所述盘体内，并且所述盘体与基座一体成型，所述盘面安装于所述高精电机的输出轴，抛磨盘在工作时，盘面跳动在微米级别。
[0007]进一步的，所述图像传感器为电荷耦合元件。
[0008]另一方面，所述透镜光纤全自动制作方法包括:
[0009]上夹步骤，将光纤放入光纤夹具并调中，使得光纤的中轴线与光纤夹具中轴线重合；
[0010]粗抛步骤，在抛磨盘上安装金刚石粗砂纸并设定相应进给值和抛磨时间，按照抛磨形状要求，翻转光纤一定角度，直至完成各面粗抛磨；
[0011]细抛步骤，在抛磨盘上安装金刚石细砂纸并设定相应进给值和抛磨时间，按照抛磨形状要求，翻转光纤一定角度，直至完成各面细抛磨；
[0012]误差计算步骤，将光纤尾端连接激光器并且将光纤移至探测器位置，根据光纤各抛磨面位置转动光纤，通过探测器探测出各抛磨面的出光值，并计算出光值偏差百分比，若所述出光值偏差百分比超过预设值，则继续采用金刚石细砂纸抛磨修正出光值大的抛磨面，直至光值偏差百分比在预设值范围内，在抛磨修正时需根据出光值偏差百分比重新设定进给值和抛磨时间；
[0013]透镜制作步骤，将抛磨成型的光纤移至透镜制作装置，透镜制作装置利用抛磨轮对将光纤尖端处理成所需透镜状，同时通过探测器实时监控光束质量；
[0014]倒角步骤，当探测器检测到光束质量达到要求时，将光纤移至抛磨盘进行倒角，得到透镜光纤；
[0015]参数测量步骤，图像传感器获取光纤倒角处图像，并经过图像处理计算得到透镜光纤的倒角角度参数；
[0016]下夹步骤，将得到的透镜光纤从光纤夹具移出。
[0017]进一步的，所述制作的透镜光纤为斜楔形透镜光纤，所述粗抛步骤具体包括:
[0018]在抛磨盘上安装粒度为3um的金刚石砂纸对光纤抛磨，设定进给值Al和抛磨时间tl ；
[0019]按照斜楔形透镜光纤制作要求，将光纤翻转一定角度X ;
[0020]用粒度为3um的金刚石砂纸抛磨另一面，设定进给值Al和抛磨时间tl，保证楔形成型。
[0021]进一步的，所述细抛步骤具体包括:
[0022]在抛磨盘上安装粒度为0.5um的金刚石砂纸对光纤抛磨，设定进给值A2和抛磨时间t2 ；
[0023]按照斜楔形透镜光纤制作要求，将光纤翻转一定角度X ;
[0024]用粒度为0.5um的金刚石砂纸抛磨另一面，设定进给值A2和抛磨时间t2，保证斜楔形端面表面粗糙度便于探测。
[0025]进一步的，所述误差计算步骤具体包括:
[0026]将光纤尾端连接激光器并且将光纤移至探测器位置，根据光纤两个抛磨面的位置转动光纤，通过探测器探测出两个抛磨面的出光值，并计算出光值偏差百分比，若所述出光值偏差百分比超过预设值，则继续采用粒度为0.5um的金刚石砂纸抛磨修正出光值大的抛磨面，直至光值偏差百分比在预设值范围内，在抛磨修正时需根据出光值偏差百分比重新设定进给值和抛磨时间。
[0027]本发明的有益效果是:本发明中抛磨盘采用高精电机驱动，保证抛磨盘在转动时，跳动在微米级别；同时设置了探测器进行出光值检测和实时光束质量监控，进一步保证了抛磨质量和透镜制作质量；另外，在制作方法中，采用两种级别的金刚石砂纸分别进行粗抛和细抛，并进行误差计算，使得光值偏差百分比在预设值范围，保证了透镜光纤的精确度。
【附图说明】
[0028]图1是本发明实施例提供的透镜光纤全自动制作设备的正视图；
[0029]图2是本发明实施例提供的透镜光纤全自动制作设备的左视图:
[0030]图3是本发明实施例提供的透镜光纤全自动制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0033]图1和图2分别示出了本发明实施例提供的透镜光纤全自动制作设备的正视结构和左视结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0034]参照图1和图2，本实施例提供的透镜光纤全自动制作设备包括基座1、设置在所述基座上抛磨盘2、机架3，所述抛磨盘2采用高精电机驱动，所述机架3上安装有光纤夹具4和图像传感器5，所述图像传感器5位于所述抛磨盘2正上方，所述光纤夹具4 一侧还设有探测器6和透镜制作装置7，其中所述抛磨盘2用于抛磨光纤及倒角，所述探测器6用于检测光纤抛磨面的出光值，以及用于实时检测透镜制作装置制作透镜光纤时的光束质量；所述图像传感器5用于通过获取图像检测光纤倒角角度，所述透镜制作装置7用于将抛磨成型的光纤的尖端处理成球状透镜或柱状透镜。优选的，所述图像传感器为电荷耦合元件CCD0
[0035]本实施例中抛磨盘用于抛磨光纤及倒角，包括锥形光纤、楔形光纤、斜楔形光纤等，可以抛磨纤芯很小(如直径为5um)的光纤，保证抛磨后，楔形刀口均分纤芯，以保证光纤的同轴度。因此对抛磨盘的精度要求非常高，抛磨盘的跳动需要控制在微米级别。抛磨盘跳动的主要原因有两个，一是电机的跳动，二是盘面的跳动。本实施例采用高精电机，比如硬盘电机，硬盘电机可在高速旋转时(电脑硬盘旋转可达7200转)可以保证里面的磁盘稳定转动，而且硬盘电机可直接采购，在生成本设备时无需另行设计制作电机，成本低廉。作为一种具体结构，所述抛磨盘包括盘体、盘面以及高精电机，并且所述盘体与基座一体成型。安装时首先将高精电机安装于所述盘体内，然后组装盘面，保证抛磨盘的平面度，经过适当的机械调整，可保证抛磨盘转动时盘面的跳动在um级别，以确保光纤抛磨精度。
[0036]另外，本实施例还采用了探测器保证进行出光值检测和实时光束质量监控，保证了抛磨质量和透镜制作质量。具体的，将光纤尾端连接激光器并且将光纤移至探测器位置，根据光纤各抛磨面位置转动光纤，通过探测器探测出各抛磨面的出光值，并计算出光值偏差百分比。比如需要抛磨斜楔形透镜光纤时，首先设定给进值和抛磨时间，然后抛磨其中一个面；抛磨完成后转动光纤一定角度至另一面，并再次设定给进值和抛磨时间，然后抛磨另一个面；抛磨完成后通过探测器探测两个抛磨面的出光值，并计算出光值偏差百分比，若所述出光值偏差百分比超过预设值，根据偏差程度对应重新设定进给值和抛磨时间，继续抛磨修正出光值大的抛磨面，直至光值偏差百分比在预设值范围内。另外，在制作透镜时，通过抛磨轮抛磨光纤，使得光纤尖端成为球状透镜或柱状透镜，同时通过探测器实施检测光束质量，保证透镜制作质量。
[0037]进一步优选的，在抛磨斜楔形透镜光纤时，采用粗抛和细抛两个阶段，首先初步成型，然后细抛。具体实现时，首先采用粒度为3um的金刚石砂纸抛磨光纤两个面，然后采用粒度为