[發明專利]可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統及熔接方法

無效

• 申請號: 201310142513.1
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103217741A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 郭威;陳子倫;李杰;周航;侯靜;王澤鋒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 郭敏

1.一種可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統，包括CCD探測系統，CCD探測系統由第一CCD、第二CCD組成，其特征在于可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統還包括光纖端帽熔接平臺、加熱系統、控制系統；其中光纖端帽熔接平臺由端帽固定系統和光纖固定系統組成，控制系統通過電纜分別與加熱系統中的加熱移動裝置、光纖端帽熔接平臺中的光纖步進機和CCD探測系統相連；

光纖端帽熔接平臺由光纖固定平臺、端帽夾持平臺組成，兩者水平共軸且相互獨立；光纖固定平臺由光纖步進機和二維調節架組成，二維調節架置于光纖步進機底部，通過調節螺母使光纖步進機移動來確定光纖的位置，光纖垂直放置在光纖步進機中，光纖步進機上標有刻度；端帽夾持平臺由端帽固定架、端帽支撐架和三維調節架組成；端帽固定架是一個矩形鐵塊，鐵塊的一側內挖一個空心錐柱，玻璃錐棒垂直于矩形鐵塊夾在空心錐柱的錐角θ處；在平行于矩形鐵塊的空心錐柱柱底的圓心處挖有一個空心圓柱，大小滿足固定玻璃錐棒的螺絲通過；端帽支撐架呈“L”型，“L”的垂直部分為實心鐵柱，實心鐵柱垂直固定在端帽固定架中與空心錐柱相對立的一側，“L”的水平部分為一個長方體鐵塊，鐵塊的一側與實心鐵柱垂直連接，鐵塊底部和三維調節架通過螺絲或強力膠固定連接；三維調節架置于端帽支撐架底部；

加熱系統由氫氧發生器、二合一皮管、加熱移動裝置組成；氫氧發生器使用亞克力拋光機，氫氧發生器頂部有注水口，前面有開關、電解液水位線、壓力表、過濾杯和電流表，后面有電源線；電解液從注水口注入到內部的電解槽中，電解液水位線有最高水位線和最低水位線，電解液不得高于最高水位線或低于最低水位線；過濾杯內置過濾劑；二合一皮管有兩個出口，分別連接加熱移動裝置中兩個火焰槍的進氣口，皮管合一后的總管口為入氣口，與氫氧發生器中過濾杯上蓋一側的出氣口相連；加熱移動裝置由兩個移動馬達、兩個火焰槍、兩個火焰槍固定架、一個火焰槍支撐架組成，兩個移動馬達分別控制火焰槍的上下和進退，移動步長由控制系統設置參數決定；兩個火焰槍分別固定在兩個火焰槍固定架上，火焰方向與水平面垂直；兩個火焰槍的槍桿上各有一個調節閥，火焰槍的槍口處為火嘴；火焰槍固定架是正方體鐵塊，內挖一個空心圓，火焰槍槍桿插到空心圓中；兩個火焰槍固定架的頂端各有兩個螺絲，螺絲垂直旋入火焰槍固定架中的空心圓里，固定火焰槍槍桿的位置；在火焰槍固定架的底部，對應旋鈕的位置各有兩個六角螺絲，通過調節其松或緊來調整或固定火焰槍的俯仰；兩個火焰槍固定架的底部通過鐵板水平連接；火焰槍支撐架與端帽支撐架結構相同，實心鐵柱固定在鐵板的中心位置；鐵塊的一側與實心鐵柱連接，另一側與移動馬達連接；

控制系統由控制軟件和視頻控制系統組成，兩者相互獨立，視頻控制系統有兩個視頻窗口，分別對應第一CCD和第二CCD，兩個視頻窗口同時監控光纖和玻璃錐棒的熔接過程；控制軟件是設置系統參數和執行系統操作的軟件，控制系統的初始復位、下纖、進纖、進火、退火、抬火和啟動，并進行下纖距離及延遲時間、進纖距離及延遲時間、進火距離及預熱時間和抬火距離及加熱時間的參數設置，控制軟件的流程為：

1.1初始復位：當初始復位鍵被點擊時，控制軟件同時向加熱移動裝置中的兩個馬達和光纖固定平臺中的光纖步進機發送初始復位的指令；

1.2參數設置：當確認鍵被點擊時，控制軟件將下纖距離L1及延遲時間T1、進火距離L2及延遲時間T2、抬火距離L3及延遲時間T3和進纖距離L4及延遲時間T4的參數保存；

1.3自動熔接：控制軟件接收到啟動命令，向光纖步進機發送下纖指令，延遲T1秒向加熱移動裝置中的馬達發送進火指令，延遲T2秒向加熱移動裝置中的馬達發送抬火指令，延遲T3秒向光纖步進機發送進纖指令，延遲T4秒向加熱移動裝置中的馬達發送退火指令。

2.如權利要求1所述的可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統，其特征在于所述光纖步進機步長范圍為1um至2.5mm，二維調節架和三維調節架量程在8mm之內。

3.如權利要求1所述的可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統，其特征在于所述電解液由電解粉與水按1:5比例調制而成，電解粉是氫氧化鉀或氫氧化鈉。

4.如權利要求1所述的可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統，其特征在于所述過濾劑指蒸餾水或酒精。

5.如權利要求1所述的可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統，其特征在于所述空心錐柱的柱長l、柱底直徑D、角邊長d、錐角θ的大小滿足玻璃錐棒的穿過。

6.一種采用如權利要求1所述可實現雙包層光纖和玻璃錐棒熔接的系統進行熔接的方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，光纖端面的切割和研磨：對雙包層光纖的熔接端面進行切割和研磨準備，確保雙包層光纖的熔接端面光滑、平整、無污染物；

第二步，放置玻璃錐棒和雙包層光纖：將雙包層光纖垂直固定在光纖步進機中，玻璃錐棒垂直固定在端帽固定架中，玻璃錐棒的底面與端帽固定架的底面平齊，操作者自行記錄光纖熔接端面的初始位置；

第三步，啟動控制系統：點擊控制軟件中的初始復位鍵，光纖步進機向上移動至初始位置，加熱移動裝置前后、上下移動至初始位置，視頻控制系統進行實時監控，兩個視頻窗口中分別呈現出玻璃錐棒不同視角的實時畫面；

第四步，參數設置：由控制軟件按下纖、進火、抬火、進纖和退火的順序進行參數設置:

4.1下纖L1距離的參數范圍在9600至10050微米之間，使得光纖熔接端面距離玻璃錐棒熔接端面為0.4mm，延遲T1秒后進火；T1為3至5秒；

4.2進火L2距離的參數范圍在13200至15600微米之間，使得兩個火焰槍的火嘴分別置于玻璃錐棒的兩側，距離玻璃錐棒的熔接端面2mm，延遲T2秒后抬火；T2為5至10秒；

4.3抬火L3距離為800微米，使得火嘴距離玻璃錐棒的熔接端面為1mm，延遲T3秒后進纖；T3為5至8秒；

4.4進纖L4距離的參數范圍在200至240微米之間，使得光纖熔接端面與玻璃錐棒熔接端面對接，光纖和玻璃錐棒開始熔接，延遲T4秒后退火；T4為10至30秒；

4.5T4結束后自動退火；

4.6操作者手動點擊確認鍵，控制軟件將參數保存；

第五步，打開氫氧發生器中的開關，明火點燃火嘴，火焰燃燒；

第六步，玻璃錐棒和雙包層光纖的自動熔接：點擊啟動鍵，光纖步進機接收到下纖的指令，執行下纖操作，光纖步進機向下移動，移動距離為L1；延遲T1秒加熱移動裝置中的馬達接收到進火指令，執行進火操作，加熱移動裝置向玻璃錐棒方向移動，移動距離為L2；延遲T2秒加熱移動裝置中的馬達接收到抬火指令，執行抬火操作，加熱移動裝置向上移動，移動距離為L3，使得加熱移動裝置中的火嘴距離玻璃錐棒的熔接端面為1mm；延遲T3秒光纖步進機接收到進纖指令，執行進纖操作，光纖步進機微向下移動，使得光纖熔接端面于玻璃錐棒熔接端面對接；延遲T4秒加熱移動裝置中的馬達接收到退火指令，執行退火操作，加熱移動裝置向玻璃錐棒的反向移動；

第七步，關閉氫氧發生器的開關，氫氧發生器中的電流表和壓力表均歸零，火焰熄滅，關閉控制系統。