电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置的制作方法
专利名称：电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行抛光处理，以便去除光纤研磨过程中产生的微裂损伤，提高研磨光纤的质量的新型光纤抛光设备。属于光纤通信系统技术领域，特别属于利用光纤包层场的变化来制作高精度光器件的技术领域。
背景技术：
许多高精度光纤器件制造过程中的一道关键工序就是光纤端面或光纤轴向的研磨，但是由于光纤属于硬脆玻璃材料，在光纤研磨过程中，研磨砂将不可避免地会在其表面产生大量的的凹坑和微裂损伤，表面粗糙度较高，从而引起光信号的散射和吸收损耗较大，虽然采用颗粒尺寸很小的微粉对光纤的研磨表面进行机械抛光，可在一定程度上降低表面的粗糙度，但机械微粉抛光法并不能消除研磨光纤表面那些不可见的微裂损耗，如果不进行处理，当空气中的水汽进入这些微裂纹时，将导致所制作的光纤器件的性能很快恶化，对提高器件的稳定性极为不利的。而且由于光纤的直径仅为125微米，为提高其研磨表面的光滑性，对机械微粉的材料、尺寸和纯净性要求极高，在实际加工中并不适用。
因此，为进一步提高光纤研磨后表面的光滑性，避免微裂损伤造成的器件性能恶化，迫切需要一种价格便宜、使用方便、并且能对研磨光纤表面的微裂纹进行消除的新型抛光设备。
发明内容
为了克服现有研磨后光纤截面抛光方法的不足，本发明提供一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行高精度抛光的方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹；通过定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，调节光纤抛光的长度；利用电机速度控制器控制电极的移动速度。
其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹。
其特征在于，利用电压控制PZT，调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离，调节精度为0.01微米。
其特征在于，通过精密导向机构和定位传感器控制抛光电极的移动范围，调节光纤抛光的长度，长度为0-140mm。
其特征在于，利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
利用电压控制压电陶瓷PZT，从而调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离；并通过定位传感器来控制抛光电极的移动范围，实现光纤抛光的长度的调节。其发明的主要内容如下一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置，由PZT高度调节器，电机速度控制器、精密导向传送带，定位传感器、V型刻槽光纤放置用微晶玻璃和电极组成。各结构之间的连接和作用方式如下
研磨后的光纤放置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃上，该微晶玻璃固定在微晶玻璃支撑架上，且微晶玻璃支撑架的高度由PZT高度调节器进行调节，控制电机连接PZT，提供PZT的控制电压，电极专用滑轨与传送带相连接，控制电机连接传送带，定位传感器固定在定位传感器支撑架上，电极置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃正上方的滑轨上，滑轨固定在光纤放置用微晶玻璃正上方的电极支撑架上，通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节，同时利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
简言之，控制电机提供PZT的控制电压，以此调节V型刻槽光纤放置用微晶玻璃的上下位置。电极置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃正上方的滑轨上，通过控制电机调节传送带的运转速度，从而带动电极以不同的速度一维平移，电极往返的移动距离由定位传感器确定，电极沿着研磨后的光纤轴向缓慢移动，实现研磨后光纤的抛光。
本发明的主要效果和创新之处为(1)采用火焰抛光的方法，通过PZT调节研磨抛光后的光纤与电极的相对位置，利用电极打火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。(2)通过精密导向机构和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节；(3)利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明图1电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置结构示意图。
具体实施例方式
实施例1本发明设计了一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，其结构如图1所示。
附图中1为PZT高度调节器，2为传送带，由电机控制其传送速度，3为继电器控制的定位传感器，4为定位传感器接触点，5为电弧放电电极，6为研磨后待抛光光纤，7为V型刻槽光纤放置用微晶玻璃，8为定位传感器支撑架。
为实现对研磨后光纤的表面进行抛光处理，以便去除研磨后光纤表面的微裂损伤，提高器件的性能，本发明利用电弧放电所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，从而有效消除了研磨光纤表面的微裂纹。1为PZT高度调节器，利用PZT在电压的控制下，其厚度调节精度可达0.01μm的特性，通过调节施加在PZT上的电压，来控制放电电极与待抛光光纤间的间距，以便使放电电弧正好与待抛光光纤相接触；2为精密导向传送带和电机速度调节器装置，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，并且利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制；由于实际中对光纤轴向的研磨长度有不同的要求，为提高抛光装置使用中的灵活性，采用继电器控制的定位传感器3控制研磨光纤的抛光长度，当定位传感器接触点4到达定位传感器3时，电极反向移动，通过调整两个定位传感器接触点4间的长度，就可实现对待磨光纤抛光长度的控制；详细步骤如下步骤(1)首先将待抛光光纤放置在抛光机的垫块上；步骤(2)控制施加在PZT上的电压，调节放电电极与待抛光光纤的间距；步骤(3)接通电极上的控制电压，使电极放电产生电弧；步骤(4)通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动；步骤(5)利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制，从而使待抛光光纤的表面在电极产生的高温电弧作用下熔化，去除微裂损伤。
权利要求
1.一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹；通过精密导向机构和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，调节光纤抛光的长度；利用电机速度控制器控制电极的移动速度。
2.根据权利1要求所述的一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹。
3.根据权利1要求所述的一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用电压控制PZT，调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离，调节精度为0.01微米。
4.根据权利1要求所述一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，通过精密导向机构和定位传感器控制抛光电极的移动范围，调节光纤抛光的长度，长度为0-140mm。
5.根据权利1要求所述一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
6.一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置，其特征在于研磨后的光纤放置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃上，该微晶玻璃固定在微晶玻璃支撑架上，且微晶玻璃支撑架的高度由PZT高度调节器进行调节，控制电机连接PZT，提供PZT的控制电压，电极专用滑轨与传送带相连接，控制电机连接传送带，定位传感器固定在定位传感器支撑架上，电极置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃正上方的滑轨上，滑轨固定在光纤放置用微晶玻璃正上方的电极支撑架上，通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节，同时利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
全文摘要
一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，主要由PZT高度调节器，电机速度控制器、精密导向传送带，定位传感器、电极组成。其电弧放电抛光法是利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，从而有效消除了研磨光纤表面的微裂纹；并且通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节，同时利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。从显微镜下观察可以看到抛光后的光纤非常透明，抛光后的光纤性能稳定，基本上消除了光纤表面微裂纹的影响，该电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法和装置在国际上属于首创。
文档编号B24B19/22GK1974125SQ20061016973
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者裴丽, 董小伟, 宁提纲, 冯素春, 张峰 申请人:北京交通大学
技术领域：
本发明涉及一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行抛光处理，以便去除光纤研磨过程中产生的微裂损伤，提高研磨光纤的质量的新型光纤抛光设备。属于光纤通信系统技术领域，特别属于利用光纤包层场的变化来制作高精度光器件的技术领域。
背景技术：
许多高精度光纤器件制造过程中的一道关键工序就是光纤端面或光纤轴向的研磨，但是由于光纤属于硬脆玻璃材料，在光纤研磨过程中，研磨砂将不可避免地会在其表面产生大量的的凹坑和微裂损伤，表面粗糙度较高，从而引起光信号的散射和吸收损耗较大，虽然采用颗粒尺寸很小的微粉对光纤的研磨表面进行机械抛光，可在一定程度上降低表面的粗糙度，但机械微粉抛光法并不能消除研磨光纤表面那些不可见的微裂损耗，如果不进行处理，当空气中的水汽进入这些微裂纹时，将导致所制作的光纤器件的性能很快恶化，对提高器件的稳定性极为不利的。而且由于光纤的直径仅为125微米，为提高其研磨表面的光滑性，对机械微粉的材料、尺寸和纯净性要求极高，在实际加工中并不适用。
因此，为进一步提高光纤研磨后表面的光滑性，避免微裂损伤造成的器件性能恶化，迫切需要一种价格便宜、使用方便、并且能对研磨光纤表面的微裂纹进行消除的新型抛光设备。
发明内容
为了克服现有研磨后光纤截面抛光方法的不足，本发明提供一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行高精度抛光的方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹；通过定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，调节光纤抛光的长度；利用电机速度控制器控制电极的移动速度。
其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹。
其特征在于，利用电压控制PZT，调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离，调节精度为0.01微米。
其特征在于，通过精密导向机构和定位传感器控制抛光电极的移动范围，调节光纤抛光的长度，长度为0-140mm。
其特征在于，利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
利用电压控制压电陶瓷PZT，从而调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离；并通过定位传感器来控制抛光电极的移动范围，实现光纤抛光的长度的调节。其发明的主要内容如下一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置，由PZT高度调节器，电机速度控制器、精密导向传送带，定位传感器、V型刻槽光纤放置用微晶玻璃和电极组成。各结构之间的连接和作用方式如下
研磨后的光纤放置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃上，该微晶玻璃固定在微晶玻璃支撑架上，且微晶玻璃支撑架的高度由PZT高度调节器进行调节，控制电机连接PZT，提供PZT的控制电压，电极专用滑轨与传送带相连接，控制电机连接传送带，定位传感器固定在定位传感器支撑架上，电极置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃正上方的滑轨上，滑轨固定在光纤放置用微晶玻璃正上方的电极支撑架上，通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节，同时利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
简言之，控制电机提供PZT的控制电压，以此调节V型刻槽光纤放置用微晶玻璃的上下位置。电极置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃正上方的滑轨上，通过控制电机调节传送带的运转速度，从而带动电极以不同的速度一维平移，电极往返的移动距离由定位传感器确定，电极沿着研磨后的光纤轴向缓慢移动，实现研磨后光纤的抛光。
本发明的主要效果和创新之处为(1)采用火焰抛光的方法，通过PZT调节研磨抛光后的光纤与电极的相对位置，利用电极打火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。(2)通过精密导向机构和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节；(3)利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明图1电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置结构示意图。
具体实施例方式
实施例1本发明设计了一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，其结构如图1所示。
附图中1为PZT高度调节器，2为传送带，由电机控制其传送速度，3为继电器控制的定位传感器，4为定位传感器接触点，5为电弧放电电极，6为研磨后待抛光光纤，7为V型刻槽光纤放置用微晶玻璃，8为定位传感器支撑架。
为实现对研磨后光纤的表面进行抛光处理，以便去除研磨后光纤表面的微裂损伤，提高器件的性能，本发明利用电弧放电所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，从而有效消除了研磨光纤表面的微裂纹。1为PZT高度调节器，利用PZT在电压的控制下，其厚度调节精度可达0.01μm的特性，通过调节施加在PZT上的电压，来控制放电电极与待抛光光纤间的间距，以便使放电电弧正好与待抛光光纤相接触；2为精密导向传送带和电机速度调节器装置，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，并且利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制；由于实际中对光纤轴向的研磨长度有不同的要求，为提高抛光装置使用中的灵活性，采用继电器控制的定位传感器3控制研磨光纤的抛光长度，当定位传感器接触点4到达定位传感器3时，电极反向移动，通过调整两个定位传感器接触点4间的长度，就可实现对待磨光纤抛光长度的控制；详细步骤如下步骤(1)首先将待抛光光纤放置在抛光机的垫块上；步骤(2)控制施加在PZT上的电压，调节放电电极与待抛光光纤的间距；步骤(3)接通电极上的控制电压，使电极放电产生电弧；步骤(4)通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动；步骤(5)利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制，从而使待抛光光纤的表面在电极产生的高温电弧作用下熔化，去除微裂损伤。
权利要求
1.一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹；通过精密导向机构和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，调节光纤抛光的长度；利用电机速度控制器控制电极的移动速度。
2.根据权利1要求所述的一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹。
3.根据权利1要求所述的一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用电压控制PZT，调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离，调节精度为0.01微米。
4.根据权利1要求所述一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，通过精密导向机构和定位传感器控制抛光电极的移动范围，调节光纤抛光的长度，长度为0-140mm。
5.根据权利1要求所述一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
6.一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置，其特征在于研磨后的光纤放置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃上，该微晶玻璃固定在微晶玻璃支撑架上，且微晶玻璃支撑架的高度由PZT高度调节器进行调节，控制电机连接PZT，提供PZT的控制电压，电极专用滑轨与传送带相连接，控制电机连接传送带，定位传感器固定在定位传感器支撑架上，电极置于V型刻槽光纤放置用微晶玻璃正上方的滑轨上，滑轨固定在光纤放置用微晶玻璃正上方的电极支撑架上，通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节，同时利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。
全文摘要
一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，主要由PZT高度调节器，电机速度控制器、精密导向传送带，定位传感器、电极组成。其电弧放电抛光法是利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，从而有效消除了研磨光纤表面的微裂纹；并且通过传送带和定位传感器，使放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节，同时利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。从显微镜下观察可以看到抛光后的光纤非常透明，抛光后的光纤性能稳定，基本上消除了光纤表面微裂纹的影响，该电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法和装置在国际上属于首创。
文档编号B24B19/22GK1974125SQ20061016973
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者裴丽, 董小伟, 宁提纲, 冯素春, 张峰 申请人:北京交通大学
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