基于ADAMS和UG的光纤研磨机研磨轨迹仿真

采用虚拟样机技术,使用机械系统动力学自动分析软件ADAMS,对应用UGNX2.0设计的行星式光纤研磨机实体模型进行了研磨轨迹仿真,仿真了系杆转速与研磨盘自转转速在不同转速比的情况下光纤连接器端面中心点相对研磨盘的轨迹,取得了在不同转速比下的研磨轨迹图形,对仿真得出的研磨轨迹进行了分析,并结合研磨技术的要求,得到了理想的研磨轨迹.相对以往通过建立数学方程来求解轨迹的方法,ADAMS则提供了较为准确、快速和直观的轨迹图形,这为研磨轨迹对研磨质量和研磨效率影响的深入研究提供了极大的方便.

一种高效的凸球端面光纤研磨机的提案

为了开发高效的针对微小凸球端面的光纤研磨机,首先提出以研磨轨迹对光纤研磨机进行分类,并对两类有代表性的光纤研磨机进行了特性分析,结果表明回转-直线式光纤研磨机的被加工工件表面的研磨速度均匀一致,没有材料去除率的差异,更适合矩阵式排列的多芯集成的MPO等光纤连接器的加工;而行星回转式光纤研磨机的研抛线速度的变化更平稳,更适合凸球端面的材料去除。在此基础上提出了一种多工位高效光纤研磨机的方案,与现行的行星回转式光纤研磨机相比,光纤端面研抛加工的效率至少可提高6倍以上,研磨/抛光片的利用率也明显提高。

光纤端面研磨加工机理研究

给出了研磨光纤时的材料去除机理,选用粒度为微米及亚微米级的金刚石磨料砂纸,在研磨压力为0.48Mpa时,在KE OFP 12型光纤连接器研磨机上对光纤端面进行了研磨实验。结果表明:光纤研磨加工的材料去除存在脆性断裂、半脆性半延性、延性等3种模式。材料去除模式主要取决于磨料的平均粒度,磨料粒度为3μm时,为脆性断裂到延性研磨的临界转换点。并从理论上对结果进行了分析,光纤以延性模式研磨加工时,光纤表面粗糙度Ra可达到纳米级,其表面看不到任何划痕,而光纤以脆性断裂模式研磨加工时,其表面粗糙度只能达到亚微米级,证明材料以延性模式去除是提高光纤表面质量的有效方法。

光纤端面研磨加工的表面质量

研究光纤端面研磨时高质量表面的形成机理已成为提高光纤连接器质量和制造效率的重要课题。选用粒度为0．5-6．0μm金刚石磨料砂纸,在KE-OFP-12型光纤连接器研磨机上对光纤端面进行研磨,发现光纤研磨加工存在脆性断裂、半脆性半延性和延性等三种材料去除模式,且材料去除模式主要由磨料粒度控制,磨料粒度为3μm 时,为其脆延转换的临界点,并从理论上对其进行了分析。试验证明以延性去除得到的光纤表面粗糙度远低于以脆性断裂去除得到的表面粗糙度,是提高光纤研磨表面质量的有效途径。光纤以延性模式研磨加工时,光纤表面粗糙度可达到5nm,其表面看不到任何划痕,可使光纤连接器的插入损耗及回波损耗等光学性能满足高速、宽带光纤通信的要求。

大长度高精度侧面研磨光纤关键技术及应用

自主研制了光纤轴向研磨厚度精确控制装置和电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置。通过高精度压电陶瓷PZT调节光纤侧面的研磨厚度,研磨精度达0.01μm。通过定位传感器控制光纤的研磨长度,可实现长度大于100mm的光纤侧面研磨。采用低热膨胀系数微晶玻璃作为研磨块,大大降低研磨损耗。微晶玻璃上刻制多个V型槽,可实现多光纤同时轴向研磨,极大地提高了光纤研磨效率。利用电弧放电所产生的高温将研磨光纤的表面进行熔化,从而有效消除研磨光纤表面的粗糙度,抑制微裂纹或凹坑造成的较大损耗。利用上述装置,可精确控制光纤侧面研磨厚度,为高精度双折射可控保偏光纤光栅、基于光纤光栅辅助耦合波分复用(WDM)下话路器等光器件的研究奠定了基础。

侧边研磨应力双折射型保偏光纤光栅实验

利用自制研磨机侧边研磨了应力双折射型偏振保持布拉格光纤光栅(PMFBG),并对研磨过程中的透射光谱与反射光谱进行了监测。研磨过程中造成的功率损耗小于0.6 dB,PMFBG的两个布拉格波长均发生了漂移,且两者的间距有变小的趋势。通过曲线拟合得到了两个偏振态的有效折射率随研磨深度的变化规律,并分析得出:光纤芯子中心的应力双折射随研磨过程先逐渐减小,后缓慢变化,在研磨深度d=47μm时达到最小值,减小至未研磨时的0.6倍。利用此特性,经过侧边研磨的应力双折射型光纤光栅可用于对双折射精度要求较高的器件的研制中。

光纤透镜研磨抛光机床伺服系统的研究

介绍了光纤透镜研磨抛光机床的伺服进给系统,在分析伺服进给系统的结构基础上建立系统数学模型,采用频域参数辨识的方法得到了传递函数模型的参数并给出了伺服系统进给轴的开环传递函数。确立了位置控制器的形式,得出当位置控制器为比例积分控制形式时(即PI),可通过合理调节控制器中的参数以改变系统的阻尼比,使系统获得很好的动态特性。这样才能使进给系统稳定地、快速地、精准地完成进给任务以致提高光纤透镜表面研磨抛光精度。

基于Galil卡的光纤凸球端面研磨机控制系统研究

针对光纤凸球端面加工装置存在的功能单一、可拓展性差和加工步骤复杂等问题,提出一种基于DMC18x6运动控制卡的光纤凸球端面研磨方案。设计的光纤端面研磨机有2个直线轴和3个回转轴,分别为控制砂轮进给的Z轴、控制工件进给的X轴、砂轮的主轴S轴、控制工件自转的A轴,以及控制X轴与Z轴夹角的B轴。控制系统采取运动控制卡和工业计算机相结合作为控制的核心,并基于Windows环境下以.NET Framework框架开发用户交流界面和加工后台程序。

基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器

为了实现对微小位移的精确测量, 提高位移精度, 本文提出了基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器.利用渐变折射率多模光纤中光束的传播角度会随着入射光位置的变化而变化的特性, 结合表面等离子体共振传感器的共振波长对共振角度变化具有很高的灵敏度的特性, 实现对微小位移的精确测量.为了满足共振条件, 需要将渐变折射率多模光纤研磨成具有合适角度的楔形, 并精确控制渐变折射率多模光纤的长度, 并且需要将光纤探针浸入到一定折射率的液体中.通过630nm单模光纤将白光光源从渐变折射率多模光纤的端面耦合到光纤探针中, 搭建位移平台精确控制单模光纤和渐变折射率多模光纤的径向相对位置, 通过光谱仪检测共振波长随着相对位置的变化规律.实验结果表明： 当光纤研磨角度为12°, 且液体折射率为1.350时, 该传感器具有高达10.32nm/μm的灵敏度, 位移分辨率高达1.9nm.本文提出的光纤微位移传感器分辨率极高, 在微小位移测量领域有着很重要的作用.

光纤端面处理与熔接质量对光纤激光器输出功率的影响

分类介绍各种光纤损耗产生的原因,通过验证光纤端面质量对光纤激光器输出功率的影响,总结光纤端面处理工艺流程,分析光纤端面的切割和研磨方法,对光纤熔接过程提出具体要求,为工程施工的具体操作提供参考依据。

菲涅耳反射光强抑制及光隔离器测试系统设计

分析了菲涅耳反射光强对光纤陀螺的影响,提出了采用光纤研磨与折射率匹配相结合的方法抑制菲涅耳反射光,并进行了实验,实验结果表明该方案可成功的将反射光强从一百多微瓦降至万分之一纳瓦以下,消除了菲涅耳反射光强对陀螺信号的干扰;针对陀螺系统中采用光隔离器来隔离反射光对光源的影响,提出了一种使用很少仪器和元器件并能实现参数准确测量的光隔离器测试系统,实际测试了一款双级型光隔离器的主要性能参数并对测量结果与误差做了进一步的分析和讨论。

研磨光纤端面改善光学性能

研磨光纤端面技术使连接器反射低于-40dB水平。

基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器

为实现对微小位移的精确测量,提高位移精度,提出了基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器。利用渐变折射率多模光纤中光束的传播角度随入射光位置的变化而变化的特性,结合表面等离子体共振传感器的共振波长对共振角度变化具有很高灵敏度的特性,实现对微小位移的精确测量。为满足共振条件,将渐变折射率多模光纤研磨成具有合适角度的楔形,精确控制渐变折射率多模光纤的长度,并将光纤探针浸入到一定折射率的液体中。通过630nm单模光纤将白光光源从渐变折射率多模光纤的端面耦合到光纤探针中,搭建位移平台,精确控制单模光纤和渐变折射率多模光纤的径向相对位置,通过光谱仪检测共振波长随相对位置的变化规律。实验结果表明:当光纤研磨角度为12°,且液体折射率为1.350时,该传感器具有高达10.32nm·μm-1的灵敏度,位移分辨率高达1.9nm。

高精度双折射可控保偏光纤光栅研究

自主研制了大长度光纤轴向研磨厚度精确控制装置和电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置。研磨精度达0.01μm,研磨长度可大于100 mm,且能实现多光纤同时轴向研磨。利用该装置可精确控制保偏光纤光栅(PMFFBG)侧面研磨厚度,从而实现大长度高精度双折射可控保偏光纤光栅的制作,保偏光纤光栅两个反射峰的间距可以通过研磨量精确控制。实验表明,研磨保偏光纤的一侧外包层半径由125μm到65μm,保偏光纤光栅两个反射峰的间距由0.34 nm改变为0.208 nm。