[發(fā)明專利]一種用于光纖裝配的高精度高效率的單片二自由度微夾鉗

有效

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• 申請日: 2014-06-08
• 公開（公告）號: CN104070483A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建斌;盧康康;陳偉海;蔣俊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B25B11/02
• 分類號: B25B11/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微夾鉗機(jī)構(gòu)，更特別地說，是指一種新穎的用于光纖裝配的高精度高效率的單片二自由度微夾鉗。

背景技術(shù)

基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems，微機(jī)電系統(tǒng))芯片的光開關(guān)(或者M(jìn)EMS光開關(guān))是一種集成有硅芯片與光纖的復(fù)合系統(tǒng)，用于新一代全光通信網(wǎng)絡(luò)中的光路切換。

然而，由于MEMS芯片與光纖均是易損元件，它們的集成裝配不但要考慮光纖的耦合效率，還要考慮這些元件裝配過程中的損壞問題。這導(dǎo)致MEMS光開關(guān)的裝配常常需要一個(gè)復(fù)雜、精密的微操作系統(tǒng)，造成它的封裝費(fèi)用居高不下，影響了MEMS光開關(guān)的應(yīng)用和普及。對于具有高可靠性和高光耦合效率的U型槽MEMS光開關(guān)來說，其裝配問題更加嚴(yán)重。因此在光開關(guān)的制造上，MEMS芯片與輸入輸出光纖的低成本裝配便成為一個(gè)不可回避的問題。

光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。

光纖的種類很多，根據(jù)用途不同，所需要的功能和性能也有所差異。在光纖中傳播的光波，因?yàn)榫哂须姶挪ǖ男再|(zhì)，所以，除了基本的光波單一模式之外，實(shí)質(zhì)上還存在著電磁場(TE、TM)分布的兩個(gè)正交模式。通常，由于光纖截面的結(jié)構(gòu)是圓對稱的，這兩個(gè)偏振模式的傳播常數(shù)相等，兩束偏振光互不干涉，但實(shí)際上，光纖不是完全地圓對稱，例如有著彎曲部分，就會出現(xiàn)兩個(gè)偏振模式之間的結(jié)合因素，在光軸上呈不規(guī)則分布。偏振光的這種變化造成的色散，稱之偏振模式色散(PMD)。對于現(xiàn)在以分配圖像為主的有線電視，影響尚不太大，但對于一些未來超寬帶有特殊要求的業(yè)務(wù)，如：

①相干通信中采用外差檢波，要求光波偏振更穩(wěn)定時(shí)；

②光機(jī)器等對輸入輸出特性要求與偏振相關(guān)時(shí)；

③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時(shí)；

④制作利用光干涉的光纖敏感器等，

凡要求偏振波保持恒定的情況下，對光纖經(jīng)過改進(jìn)使偏振狀態(tài)不變的光纖稱作偏振保持光纖(PMF：Polarization?Maintaining?fiber)，或稱其為固定偏振光纖。保偏光纖傳輸線偏振光，廣泛用于航天、航空、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在以光學(xué)相干檢測為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變，提高相干信噪比，以實(shí)現(xiàn)對物理量的高精度測量。保偏光纖作為一種特種光纖，主要應(yīng)用于光纖陀螺，光纖水聽器等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統(tǒng)。由于光纖陀螺及光纖水聽器等可用于軍用慣導(dǎo)和聲吶，屬于高新科技產(chǎn)品，而保偏光纖又是其核心部件，因而保偏光纖曾經(jīng)被西方發(fā)達(dá)國家列入對我禁運(yùn)的清單。由于偏振保持光纖的非對稱結(jié)構(gòu)，其在連接過程中無法避免的會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角度的偏差所造成的光信號的損失，所以如何對其旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制和對準(zhǔn)，是一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)而重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決保偏光纖在裝配過程中面臨的旋轉(zhuǎn)角度對準(zhǔn)的重型夾持、搓動問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于光纖裝配的高精度高效率的單片二自由度微夾鉗。該單片二自由度微夾鉗在保證了保偏光纖旋轉(zhuǎn)角度對準(zhǔn)的精度的前提下，提高了裝配效率并有效的降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于光纖裝配的高精度高效率的單片二自由度微夾鉗，該單片二自由度微夾鉗包括有電容式傳感器(5A)、A壓電陶瓷驅(qū)動器(3A)、B壓電陶瓷驅(qū)動器(3B)、運(yùn)動傳遞機(jī)構(gòu)(1)、基座(2)、傳感器安裝座(5)、玻璃貼片(6)、預(yù)緊螺栓和固定螺栓；

A壓電陶瓷驅(qū)動器(3A)安裝在運(yùn)動傳遞機(jī)構(gòu)(1)的第一輸入板(1A)與基座(2)的第二面板(2B)之間，且A壓電陶瓷驅(qū)動器(3A)與基座(2)的第二面板(2B)之間放置有B擋塊(3D)；

B壓電陶瓷驅(qū)動器(3B)安裝在運(yùn)動傳遞機(jī)構(gòu)(1)的第二輸入板(1B)與基座(2)的第二面板(2B)之間，且B壓電陶瓷驅(qū)動器(3B)與基座(2)的第二面板(2B)之間放置有A擋塊(3C)；

基座(2)上設(shè)有第一面板(2A)、第二面板(2B)；所述第一面板(2A)上設(shè)有供安裝B固定螺栓(7B)的AC螺紋孔(2A1)、供安裝A固定螺栓(7A)的AD螺紋孔(2A3)以及運(yùn)動傳遞機(jī)構(gòu)(1)在運(yùn)動時(shí)實(shí)現(xiàn)不干涉的第一凹腔(2A2)和第二凹腔(2A4)；所述第二面板(2B)上設(shè)有AA通孔(2B1)和AB通孔(2B2)，AA通孔(2B1)用于A預(yù)緊螺栓(4A)穿過，AB通孔(2B2)用于B預(yù)緊螺栓(4B)穿過；