[發明專利]一種單晶光纖高效拋光裝置及方法

有效

• 申請號: 202210929431.0
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115229653B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 呂冰海;顧佳杰;方維;周鑫磊;鄧乾發
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B29/08
• 分類號: B24B29/08;B24B21/02;B24B21/20;B24B41/06;B24B41/02;B24B47/16;B24B57/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳昌榀

本發明屬于高精度單晶光纖拋光設備領域，具體涉及一種單晶光纖高效拋光裝置及方法，包括拋光盤機構、拋光帶機構及軸向振動機構，拋光盤機構包括機架和拋光盤，拋光盤前后滑動安裝于機架上，其上成排設置若干定位槽，拋光帶機構包括拋光帶和傳動組件，傳動組件用以帶動拋光帶循環轉動，拋光帶用以與單晶光纖接觸，并帶動單晶光纖自轉，振動機構用以驅使拋光盤帶動單晶光纖前后往復移動。本發明中的拋光帶具有柔性特征，裝有彈性加壓結構，都不易對工件造成表面損壞。拋光液中磨粒附著面廣，磨粒對工件表面微凸峰進行去除，拋光效率較高。且加工工件既可自轉又可軸向移動，避免軌跡重復、拋光均勻，拋光壓力可控，拋光效果良好。

技術領域

本發明屬于高精度單晶光纖拋光設備領域，具體涉及一種單晶光纖高效拋光裝置及方法。

背景技術

單晶光纖是一種新型的高性能光纖材料，具有稀土離子摻雜濃度高、傳光性好、耐高溫、高熱導率，耐腐蝕，低布里淵散射系數等優點。單晶光纖又稱晶體光纖等,是具有光纖形態的單晶體。由于組成成分與體塊單晶相同,單晶光纖的物理、化學性能與同成分的晶體材料一致,具有熱導率高、透過波段寬、非線性效應弱等優勢。同時,單晶光纖具有高長徑比、高比表面積的光纖形態,因此也具有光纖散熱效率高的特點,并能夠利用全反射實現波導形式的光傳輸。由于實現了體塊晶體和光學光纖的優勢互晶體光纖在激光及傳感方面具有巨大的應用潛力，使用晶體光纖作為增益介質是突破光纖激光器功率瓶頸、解決大功率激光器散熱難的一種有效方法。

單晶光纖作為一種激光傳輸材料，多應用激光發射器如YAG激光器等，表面質量好壞對它光、熱傳播效率有很大的影響。在實際加工過程中，最為常用的光纖表面拋光方法是接觸式拋光方法，即通過固定夾持光纖，在柔性拋光工具的作用下，游離磨粒與光纖材料表面直接接觸，利用磨粒的機械作用和化學作用，實現工件材料的去除，獲得高表面質量的加工方法。但這種方法存在較大的局限性，主要包括：單晶光纖細長，為懸臂梁結構，在加工載荷的作用下會彎曲變形，容易導致光纖斷裂。

拋光輪固結磨料加工方法是將磨粒或微粉與結合劑均勻混合在一起，采用燒結、粘接等方法，形成拋光輪固結磨具，控制拋光輪旋轉進行磨削，從而去除光纖纖維的包層。此類方法允許拋光任意長度的光纖，去除速率較大，拋光時間減小。缺點為磨具易出現磨損，影響加工工件的面形精度。

電弧放電研磨是指利用電弧放電所產生的高溫將玻璃光纖的表面層進行熔化，從而有效消除研磨光纖表面的粗糙度，抑制微裂紋或凹坑造成的較大損耗。但該方法需要一套高精度的定位傳感器控制光纖研磨的厚度與長度系統，精度需控制在微米量級，價格昂貴，并且要對光纖與電極的相對位置、電弧放電的溫度精確控制，裝置復雜。

光纖化學腐蝕主要是通過調節光纖和腐蝕性溶液的作用時間、加熱溶液的溫度、腐蝕液的流速以及將光纖浸入溶液的深度等進行表面粗糙度的控制。該方法成本低，不需要專業技術很深的人員操作，可一次性腐蝕多根光纖，但腐蝕后表面質量差，雜質較多、化學工藝參數控制難度大。

以上所述加工方法都有一定不足，因此，研究一種新的適合細長單晶光纖的高質量、高效、低成本的拋光方法尤為必要。

本發明提出一種單晶光纖高效拋光裝置及方法，本發明中的拋光帶具有柔性特征，裝有彈性加壓結構，都不易對工件造成表面損壞。拋光液中磨粒附著面廣，磨粒對工件表面微凸峰進行去除，拋光效率較高。且加工工件既可自轉又可軸向移動，避免軌跡重復、拋光均勻，拋光壓力可控，拋光效果良好。

發明內容

為了完善單晶光纖的拋光工藝，本發明提供一種加工效率較高、加工一致性良好、不易造成加工表面折斷、破裂的一種單晶光纖高效拋光裝置及方法。

一種單晶光纖高效拋光裝置，包括：

拋光盤機構，所述拋光盤機構包括機架和拋光盤，所述拋光盤前后滑動安裝于機架上，其上成排設置若干用以定位和放置單晶光纖的定位槽；