[發明專利]一種具有二維姿態調節功能的剛柔混合型光纖夾具

有效

• 申請號: 201810578101.5
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108873183B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 賈明;武立勇;宋凝芳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B6/36
• 分類號: G02B6/36
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明公開一種具有二維姿態調節功能的剛柔混合型光纖夾具，具有二維調節結構，其下部凹進內設置機架，前端端部設計光纖放置槽，槽內設置光纖尾纖塊，由光纖壓板壓緊，且光纖壓板壓力可調。機架與二維調節結構間通過柔性鉸鏈相連，使二維調節結構俯仰角度可調；同時機架下方安裝偏擺滑板，兩者間可轉動，實現二維調節結構偏擺角度調節。偏擺角度下方安裝固定機構，用于實現與波導芯片耦合位移臺間連接。且在偏擺滑板、固定基座和基座滑板分別在X、Y、Z軸方向設置長圓孔，實現二維調節結構三軸方向上的位置調節。本發明可靈活調節光纖夾緊壓力以及光纖夾具安裝位置，具有的二維姿態調節功能串聯三維平移臺和一維旋轉臺可實現光纖六維位姿調整。

技術領域

本發明涉及一種光纖夾具，尤其涉及一種具有二維姿態調節功能的剛柔混合型光纖夾具。

背景技術

集成光波導器件，簡稱光波導器件是一種基于導波光學理論與微電子加工技術的光學器件，由于其體積小，密度高，被廣泛應用于光纖通信、光纖傳感等領域。

光波導器件的制作主要包括光波導芯片的制作與光波導器件的的耦合封裝。光波導器件的耦合封裝又分為波導芯片與光纖的位姿對準與對準后的固接。波導芯片與光纖的位姿對準需要將光纖安裝于光纖夾具上并夾緊，將光纖夾具安裝于手動運動平臺或電動運動平臺上，通過調節運動平臺的位置來控制光纖與光波導芯片的相對位姿。研究表明，當光波導芯片與光纖存在位姿偏差時，對光波導器件的生產質量都有著重大影響。波導芯片與光纖橫向位錯、縱向間距、軸向角度的幾何偏差分別為0.1μm、1μm和0.1°時，將產生0.15dB的耦合附加損耗，并且附加損耗隨著二者對準偏差呈指數上升。

保偏光纖是一種對線偏振光有較強的偏振保持能力的特種光纖，多應用于光纖傳感技術領域。它主要由涂覆層、包層、芯纖和應力區等組成，其中應力區為包層內兩個圓形區域，平行于兩應力區連線方向為保偏光纖慢軸，垂直于兩應力區連線方向為保偏光纖快軸，亦稱偏振軸。當采用保偏光纖與光波導芯片耦合，還應調節保偏光纖的偏振方向，與光波導偏振方向平行。

為了便于光波導芯片與光纖固接，一般需要將光纖粘附在立方體形狀的鈮酸鋰材質的光纖尾纖塊內，經過研磨拋光后方可用于與光波導芯片的耦合。由前所述，光波導芯片與光纖對準需求為微米級或亞微米級，需要借助高精密運動平臺實現光纖的位姿調節，受限于國內精密臺的生成技術，耦合對準所需的精密運動平臺實多依賴于進口，導致光波導器件生產成本很高。此外由于鈮酸鋰材質較脆，現有的光纖夾具存在易夾碎或夾持不緊的缺點，進一步加大了光纖夾設計的難度。

發明內容

針對上述問題，本發明公開了一種具有二維姿態調節功能的剛柔混合型光纖夾具，結構如下：

本發明具有二維姿態調節功能的剛柔混合型光纖夾具，由二維調節結構、壓力調節塊、光纖壓板和連接軸作為主體。

其中，二維調節結構下部具有凹進，內部設置機架。二維調節結構前端設計有光纖放置槽位，用于放置光纖尾纖塊。連接軸沿Y軸設置，貫穿二維調節結構前后側面，兩端分別固定光纖壓板與壓力調節塊，通過壓力調節彈簧對壓力調節塊的拉力作用，使光纖壓板將光纖放置槽位內的光纖尾纖塊壓緊；

二維調節結構相對于機架前端通過兩個柔性鉸鏈與二維調節結構間連接，使二維調節結構具有繞兩個柔性鉸鏈的簧片所在平面交線為轉軸轉動的俯仰運動，實現光纖放置槽位內的光纖尾纖塊的俯仰運動。

機架底部安裝有偏擺滑板，偏擺滑板前端頂部設計有弧度為90度的滑臺，與機架底部前方設計的弧度為90度的滑槽配合插接。由此使機架帶動二維調節結構以滑臺弧心軸為軸線轉動，進而改變光纖尾纖塊的偏擺角度。

上述光纖尾纖塊所受壓力，光纖尾纖塊的俯仰角度以及光纖尾纖塊偏擺角度均可調。