[發(fā)明專利]一種通用光學降維半自動耦合裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810930015.6
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109143474B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 吳玉霞;張震奇;陳輝龍
• 申請（專利權）人: 福建天蕊光電有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 廈門龍格專利事務所(普通合伙) 35207
• 代理人: 鐘毅虹

一種通用光學降維半自動耦合裝置。電動水平傾角調(diào)整架與電動垂直傾角調(diào)整架均由控制電腦控制，且根據(jù)功率計采樣值進行驅(qū)動；X、Y、Z三維調(diào)整架、Xt、Yt二維傾角調(diào)整架、第一準直器夾持器、X’、Y’、Z’三維調(diào)整架、Xt’、Yt’二維傾角調(diào)整架、旋轉(zhuǎn)調(diào)整架與第二準直器夾持器均為手動調(diào)整架，控制電腦控制和驅(qū)動電動水平傾角調(diào)整架與電動垂直傾角調(diào)整架，以對準被調(diào)器件的兩個準直器，獲得一定的功率值后，再用人工調(diào)節(jié)手動調(diào)整架，獲得最終的光纖耦合結果。本發(fā)明實現(xiàn)高速高效的整體光纖耦合效果和相關器件的生產(chǎn)，減少人工工作量，降低對人工技巧的依賴，實現(xiàn)一致性、穩(wěn)定性、高效性的批量生產(chǎn)。

技術領域：

本發(fā)明涉及一種通用光學降維半自動耦合裝置。

背景技術：

在光通信行業(yè)中，光纖與光纖，光纖與激光二極管/光電二極管進行封裝，以實現(xiàn)光-光、光-電和電-光轉(zhuǎn)換的各項功能。光傳輸路徑主要為光纖纖芯，光纖纖芯單模為Φ9um，光纖發(fā)出的光是發(fā)散光，發(fā)散角大約是+/-11°，顯然兩根光纖除非緊密靠接在一起，否則就會因為光斑迅速發(fā)射，而無法實現(xiàn)從一根光纖傳輸?shù)搅硪桓饫w。為實現(xiàn)各種光纖器件的功能，需要在光纖上先做成準直器，也就是把發(fā)散光準直成平行光，靠兩個準直器實現(xiàn)長距離的光束匯接。兩個準直器之間，可以放入各種光學零件，以實現(xiàn)諸如隔離器，環(huán)行器，波分復用器，光開關，調(diào)制解調(diào)器等等光纖器件。作為光纖器件，準直器和光學零件需要一定的固定方式進行強固定，比如金屬外管的焊錫固定，比如玻璃外管的膠水固定，比如金屬-金屬之間的激光焊接，或者以上幾種固定方式的組合。

兩個準直器互相對接，且必須滿足一定光功率損耗要求，以適應不同的光傳輸距離或者功能要求。光傳輸路徑主要為光纖纖芯，光纖纖芯單模為Φ9um，加透鏡準直后，發(fā)散角大概在0.5°以內(nèi)，光斑大小根據(jù)設計要求的不同，可以不同，常用光纖器件上的光斑大小大概在0.5mm直徑。如圖1，一個準直器51接光源101，一個準直器52接功率計102，光學功能組件53在兩個準直器的中間，控制電腦100一般能控制光源101的開關和功率大小，也能從功率計102上獲得功率讀數(shù)。兩個準直器對調(diào)，其損耗理論設計值一般要求在0.2dB左右，兩個空間任意放置的準直器，其功率計初始功率值在功率計在下限，比如-70dB。在兩個準直器的對調(diào)過程中，隨著兩個準直器光束的空間區(qū)域越來越重合，也就是相對于兩個準直器光束的空間卷積越來越大，功率計上的功率值會越來越小，最終會接近0.2dB附近值。在這個準直器對調(diào)過程中，從完全無光(功率計讀數(shù)在下限)，到功率計顯示有光的過程，是整體調(diào)試過程中最耗費人工，甚至是需要有一定工藝熟練程度的操作員才能完成的。一般經(jīng)過熟練培訓的操作員，在60秒左右的時間能完成該操作。而這個熟練過程，大概需要3～6個月的培訓過程，且有些操作員無法完成該培訓。

近年來，隨著全球通信行業(yè)的發(fā)展和國家對通信行業(yè)的大力支持，光纖通信行業(yè)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心、5G的實施，光纖通信產(chǎn)品需求量越來越大。每年類似隔離器、波分復用器、環(huán)行器通信產(chǎn)品全球市場需求量在幾百萬只以上，但同時通信行業(yè)每年均存在不同程度的低迷期，使企業(yè)既要保證市場需求，又要考慮市場低迷期帶來的負面影響，故企業(yè)不敢太多地投入大力的人力物力。這就要求企業(yè)采用各種辦法，利用有限的資源去盡可能地提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。在市場與產(chǎn)量的綜合矛盾下，自動化生產(chǎn)設備的研發(fā)成為光纖通信企業(yè)發(fā)展一個重要方向，準直器與準直器的耦合工藝是整個光纖通信產(chǎn)品的最核心環(huán)節(jié)，故準直器耦合自動化設備成為一個重要的研究項目。目前，在光纖通信行業(yè)中的光纖耦合設備因不同公司背景和實力等差異，自行設計和外購的各類耦合設備也是多種多樣，甚至同公司存在多種版本的耦合夾具。目前國內(nèi)大多數(shù)均為人工耦合，在人工光纖耦合中，因焦距、機械加工零件精度、工裝夾具精度、夾具本身結構、生產(chǎn)產(chǎn)線配置、人員情緒、員工技能等多種因素，造成人工耦合效率在改為80-150只/2人/8小時的不等。

國內(nèi)外目前也有自動光纖耦合設備，比如久下、駿河、和椿等公司均有自動設備。此類自動耦合設備通常采用雙側3～5維調(diào)整架的自動調(diào)節(jié)，采用的是產(chǎn)品兩側零件多維調(diào)節(jié)，此方式耦合效率在180-200只/機/10小時，這類設備價格非常昂貴，一般在30～100萬元。