專利名稱：一種錐形透鏡光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光纖技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種錐形透鏡光纖的制作方法。
背景技術(shù)：
光纖耦合技術(shù)是影響光纖系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，光纖透鏡則是光纖耦合的關(guān)鍵部件， 發(fā)光芯片與光纖的耦合實(shí)質(zhì)上是模場的匹配問題，發(fā)光芯片發(fā)出的光耦合進(jìn)入光纖的越多，光纖通信距離就越遠(yuǎn)，中繼距離也就越遠(yuǎn)；而提高模場匹配的基本途徑是在耦合系統(tǒng)中加入光學(xué)透鏡以提高光耦合的效率，目前解決的方法是在光纖的端部直接加工透鏡。錐形透鏡光纖是目前光通信領(lǐng)域內(nèi)比較常用的一種透鏡光纖，錐形透鏡光纖的加工一般包括端部錐面加工和前端半球面加工(如圖la、b、c所示)，目前的錐面加工一般是在平面研磨機(jī)上完成，而對(duì)于前端的半球面加工則是利用熔融原理(局部瞬間加熱)使其端部成形，但是此種以熔融成形的加工方法弊端很多，不僅操作難以控制，而且會(huì)使整個(gè)半球面的曲率半徑不均勻；同時(shí)在加工時(shí)，半球面曲率半徑不能得到有效控制，從而導(dǎo)致成品率較低，并且耦合效率不高，只能達(dá)到60%左右。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于光耦合效率的要求也大大提高，一般高端領(lǐng)域所需求的耦合效率都在75%以上，因此，轉(zhuǎn)統(tǒng)的熔融加工方法已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代光纖技術(shù)發(fā)展的要求，需要一種新的加工工藝來滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新的錐形透鏡光纖的制作方法，該制作方法采用磨削方式加工，使得錐形前端的半球面的曲率半徑可控，從而有效解決了現(xiàn)有熔融成形加工方法成品率低、耦合效率不高的問題，滿足了現(xiàn)代光纖技術(shù)的要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種錐形透鏡光纖的制作方法，是在完成端部錐面加工后，使光纖加工端與運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)相接觸，再使光纖加工端和研磨介質(zhì)作相對(duì)的弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)光纖加工端還以光纖纖芯的中心線為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)半球面的加工。本發(fā)明中上述光纖加工端和研磨介質(zhì)相對(duì)弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，往復(fù)擺動(dòng)的弧線同心，擺動(dòng)的方向相反。因此，本發(fā)明提供的錐形透鏡光纖的制作方法，具體包括下述步驟(1)提供一根光纖，光纖端部剝除涂覆層15-30毫米，將端部涂覆層剝除后的光纖夾持固定在光纖夾具內(nèi)，將夾持有光纖的光纖夾具夾持在平面研磨機(jī)上完成光纖端部的錐面加工后，取下光纖夾具，錐面加工后的光纖保持在光纖夾具內(nèi)；(2)將光纖夾具夾持在一個(gè)擺動(dòng)臂上，光纖夾具的下端設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)放置有研磨介質(zhì)；(3)調(diào)整光纖夾具，使光纖夾具下端的光纖加工端與研磨介質(zhì)相接觸；并使旋轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)研磨介質(zhì)進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
(4)以光纖加工端為擺動(dòng)中心，以光纖夾具為擺軸，使擺動(dòng)臂帶動(dòng)光纖夾具做弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；(5)光纖夾具弧線往復(fù)擺動(dòng)的同時(shí)，擺動(dòng)臂帶動(dòng)光纖夾具以光纖纖芯的中心線為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，本發(fā)明提供的錐形透鏡光纖的制作方法，也可以是包括下述步驟(1)提供一根光纖，光纖端部剝除涂覆層15-30毫米，將端部涂覆層剝除后的光纖夾持固定在光纖夾具內(nèi)，將夾持有光纖的光纖夾具夾持在平面研磨機(jī)上完成光纖端部的錐面加工后，取下光纖夾具，錐面加工后的光纖保持在光纖夾具內(nèi)；(2)將光纖夾具夾持在一個(gè)擺動(dòng)臂上，光纖夾具的下端設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上端面同時(shí)連接有一個(gè)擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)放置有研磨介質(zhì)；(3)調(diào)整光纖夾具，使光纖夾具下端的光纖加工端伸入到所述的研磨介質(zhì)內(nèi)；(4)以擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的上端部為擺動(dòng)中心，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而使研磨介質(zhì)以其中心為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)擺動(dòng)臂還帶動(dòng)光纖夾具以光纖纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明中上述研磨介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是指研磨介質(zhì)在與其中心軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明中的研磨介質(zhì)可為固態(tài)粉狀介質(zhì)，該粉狀介質(zhì)為微粉狀研磨料(粒徑為 0. 1-50微米之間)；該微粉狀研磨料為金剛石微粉、碳化硅微粉、碳化硼微粉或類似的磨料微粉或它們的混合物。本發(fā)明中的研磨介質(zhì)可為流體介質(zhì)，該流體介質(zhì)為膏狀研磨料或拋光液，該膏狀研磨料為金剛石微粉、碳化硅微粉、碳化硼微粉或類似的磨料微粉或它們的混合物與去離子水、六偏磷酸鈉配比而成的新的混合物；而拋光液為現(xiàn)有光纖跳線研磨用拋光液。本發(fā)明中當(dāng)研磨介質(zhì)為固態(tài)粉狀介質(zhì)或流體介質(zhì)時(shí)，光纖加工端可與研磨介質(zhì)表面相接觸，當(dāng)然光纖加工端也可以伸入到所述的研磨介質(zhì)內(nèi)部。本發(fā)明中的研磨介質(zhì)可為研磨紙或拋光紙。該研磨紙或拋光紙為光纖跳線研磨通用研磨紙，而此時(shí)在加工過程中，光纖加工端與研磨紙或拋光紙的表面相接觸。本發(fā)明中所述的光纖是指光纖裸纖，光纖裸纖由中心高折射率玻璃芯，中間低折射率硅玻璃包層，以及最外層加強(qiáng)用樹脂涂層構(gòu)成，樹脂涂層也就是本發(fā)明中所述的涂覆層；而光纖加工端指去除涂覆層后光纖裸纖的端部待加工的錐形端部半球面的部位。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用磨削加工方式，將所要加工的光纖固定在光纖夾具內(nèi)，然后以運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)為磨削工具，使光纖加工端與研磨介質(zhì)相接觸后，再使光纖加工端和研磨介質(zhì)做相對(duì)弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)研磨介質(zhì)還在與其中心軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，光纖加工端還以纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)錐形透鏡光纖端部半球面的加工；本發(fā)明由于半球面的加工采用磨削加工，半球面的曲率半徑可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整控制，因此加工精度高，耦合效率也可達(dá)80%左右，并且加工時(shí)間短，成品率高。


圖1為錐形透鏡光纖結(jié)構(gòu)示意圖，其中b、C* a圖A局部放大圖。圖2為實(shí)施例1加工原理圖。
圖3為實(shí)施例2加工原理圖。圖中，1-光纖，2-錐面，3-半球面，4-旋轉(zhuǎn)盤，5-研磨料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖la、b、c，目前的錐面透鏡光纖的加工是將光纖端部先在平面研磨機(jī)上加工出錐面2，然后在錐面的前端再采用熔融原理加工出半球面3。本發(fā)明提供的錐形透鏡光纖的加工方法是在光纖端部先完成錐面加工后，直接采用磨削方式加工半球面3。本發(fā)明的半球面3的加工是使光纖加工端與研磨介質(zhì)相接觸(接觸是指光纖加工端與研磨介質(zhì)表面相接觸或光纖加工端伸入研磨介質(zhì)內(nèi))后，再使光纖加工端和研磨介質(zhì)作相對(duì)的弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，光纖加工端同時(shí)還要以纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)半球面3加工。光纖加工端和研磨介質(zhì)相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，研磨介質(zhì)還在與其中心軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，本發(fā)明中光纖加工端和研磨介質(zhì)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的弧線方向保持一致 (即弧線的弧心同心)，但相對(duì)往復(fù)擺動(dòng)的方向相反。本發(fā)明采用的磨削加工方式，使光纖加工端與研磨介質(zhì)相接觸或伸入研磨介質(zhì)內(nèi)，以自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)為磨削工具，將所要加工的光纖1夾持固定在一個(gè)光纖夾具內(nèi)， 使光纖夾具帶動(dòng)光纖加工端在運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)中，以光纖加工端為擺動(dòng)中心，以光纖夾具為擺軸帶動(dòng)光纖加工端做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)光纖夾具還帶動(dòng)光纖以纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而研磨介質(zhì)還同時(shí)在水平方向上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，光纖加工端與研磨介質(zhì)要相接觸或伸入研磨介質(zhì)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)錐形透鏡光纖錐面端部半球面3的加工；當(dāng)然，也可將光纖1 夾持固定在一個(gè)光纖夾具內(nèi)，使研磨介質(zhì)做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)光纖夾具帶動(dòng)光纖加工端以光纖纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，研磨介質(zhì)在往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，其還在與其擺動(dòng)軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)錐形透鏡光纖錐面端部半球面3的加工。本發(fā)明的光纖夾具在固定光纖1時(shí)，采用現(xiàn)有的軸向夾持方式，光纖夾具為芯筒狀結(jié)構(gòu)，即將光纖貫穿整個(gè)光纖夾具后將光纖夾持，光纖加工端伸出光纖夾具2-3毫米，如自動(dòng)鉛筆固定鉛芯的方式。本發(fā)明在加工上述半球面時(shí)，所述光纖加工端的弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)具體是以光纖加工端為擺動(dòng)中心，以光纖1為擺軸，使光纖夾具帶動(dòng)光纖加工端在運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)中進(jìn)行弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；或者將光纖固定，使研磨介質(zhì)以其旋轉(zhuǎn)中心線為擺軸進(jìn)行弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或者使光纖與研磨介質(zhì)同時(shí)相對(duì)做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，在上述弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，光纖夾具同時(shí)還帶動(dòng)光纖加工端以光纖纖芯中心線為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在上述的整個(gè)加工過程中，研磨介質(zhì)始終在與其中心軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于本發(fā)明加工方法中，光纖加工端與研磨介質(zhì)相接觸或伸入研磨介質(zhì)內(nèi)，因此， 當(dāng)光纖加工端與研磨介質(zhì)表面相接觸時(shí)，本發(fā)明中的研磨介質(zhì)可為研磨紙和拋光紙，該研磨紙和拋光紙為光纖跳線研磨通用研磨紙；當(dāng)光纖加工端伸入研磨介質(zhì)內(nèi)時(shí)，本發(fā)明的研磨介質(zhì)可為固態(tài)粉狀介質(zhì)或流體介質(zhì)，粉狀介質(zhì)可為微粉狀研磨料，流體介質(zhì)可為膏狀研磨料和拋光液，所述固態(tài)研磨料與去離子水、六偏磷酸鈉配比而成的新的混合物，新的混合物使用前，在超聲波震蕩儀內(nèi)預(yù)先震蕩不少于15分鐘，使混合物完全混合均勻。而微粉狀研磨料可為金剛石微粉、碳化硅微粉、碳化硼微粉或類似的磨料微粉或它們的混合物。
利用本發(fā)明的上述加工方法進(jìn)行加工時(shí)，如下述實(shí)施例所述實(shí)施例1 參見圖2，本實(shí)施例中錐形透鏡光纖是在現(xiàn)有平面研磨機(jī)上完成錐面2的加工后， 再將錐面加工后的光纖端部懸置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)內(nèi)，然后以該光纖加工端的端部為擺動(dòng)中心，以光纖1為擺軸進(jìn)行弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，光纖同時(shí)還以纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)錐形端部半球面3的加工。為實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明將端部涂覆層剝除后的光纖夾持固定在一個(gè)光纖夾具內(nèi)，由一個(gè)擺動(dòng)臂帶動(dòng)光纖夾具擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)擺動(dòng)臂的上端設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)光纖夾具在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)盤的下端面鏈接有電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤做水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例的加工方法具體包括如下步驟1、提供一根光纖1，光纖1端部剝除涂覆層15-30毫米，將端部涂覆層剝除后的光纖ι夾持在光纖夾具內(nèi)(涂覆層剝除后的光纖1端部伸出光纖夾具2-3毫米)，將光纖夾具夾持固定在平面研磨機(jī)上完成光纖端部的錐面2加工后，取下光纖夾具，錐面加工后的光纖保持在光纖夾具內(nèi)，也就是說在錐面2加工完成后，該光纖仍保持在錐面研磨所用的夾具中，并在下步驟中同光纖夾具一起使用；2、將光纖夾具夾持到一個(gè)擺動(dòng)臂上，該擺動(dòng)臂與光纖夾具垂直方向上平行，光纖的加工端位于光纖夾具下端，擺動(dòng)臂的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)下端與光纖夾具上端部通過鏈接后可帶動(dòng)光纖夾具進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；光纖加工端的下端設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤 4，旋轉(zhuǎn)盤4下端鏈接有電機(jī)，旋轉(zhuǎn)盤通過電機(jī)帶動(dòng)在水平方向上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；光纖加工端位于旋轉(zhuǎn)盤4的非旋轉(zhuǎn)中心線上；旋轉(zhuǎn)盤4的上表面設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)添加有已經(jīng)調(diào)配好的膏狀研磨料(研磨料是金剛石微粉、六偏磷酸鈉與去離子水按重量比1 1 1.5 配比的混合物，調(diào)配后在超聲波震蕩儀器中震蕩20分鐘使其充分混合均勻)；3、調(diào)整光纖夾具在擺動(dòng)臂垂直方向上的位置，使光纖加工端伸入到研磨料內(nèi)(光纖加工端與旋轉(zhuǎn)盤4凹槽底面垂直方向上保持至少1毫米的距離，以防止光纖加工端在運(yùn)動(dòng)過程中與旋轉(zhuǎn)盤底部接觸造成光纖端部斷裂)；4、同時(shí)使擺動(dòng)臂做弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)盤4帶動(dòng)研磨料5水平方向上自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)臂上端的旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)光纖夾具進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，(此時(shí)，擺動(dòng)臂的擺動(dòng)周期30 次/分、光纖夾具的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分、旋轉(zhuǎn)盤4旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分)，上述運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行10分鐘后取下光纖夾具，用去離子水清洗光纖加工端，使光纖加工端表面干凈；5、通過檢測系統(tǒng)檢測光纖加工端半球面3的曲率半徑是否合格(檢測曲率半徑具體指測量半球面3曲率半徑的尺寸是否符合要求)，合格，進(jìn)行下一步驟；不合格，則將光纖夾具夾持到擺動(dòng)臂上繼續(xù)進(jìn)行上述加工運(yùn)動(dòng)3-5分鐘后再進(jìn)行檢測，直到合格為止；6、更換研磨料6為拋光液，再次裝夾光纖夾具進(jìn)行上述運(yùn)動(dòng)，將所加工的半球面3 繼續(xù)拋光3分鐘(拋光時(shí)，擺動(dòng)臂擺動(dòng)周期為20次/分，光纖夾具自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/ 分，旋轉(zhuǎn)盤4旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分)；7、取下光纖夾具，從光纖夾具內(nèi)取出光纖，用去離子水沖洗光纖加工端，并將其表面擦拭干凈。實(shí)施例2 參見圖3，與實(shí)施例1不同的是，實(shí)施例2中的光纖1不作弧線擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)而只進(jìn)行以纖芯為轉(zhuǎn)軸的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，研磨介質(zhì)做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)半球面3的加工，也就是光纖1加持固定在光纖夾具內(nèi)，將光纖夾具夾持在擺動(dòng)臂上(擺動(dòng)臂處于豎直方向)，擺動(dòng)臂上端設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)，光纖夾具上端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)鏈接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)光纖夾具進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而擺動(dòng)臂不進(jìn)行弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)盤上端面中心設(shè)置擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸使旋轉(zhuǎn)盤(旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)設(shè)置研磨料)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)做向上的弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)光纖端部半球面3的加工，具體包括如下步驟1、提供一根光纖1，光纖端部剝除涂覆層15-30毫米，將端部涂覆層剝除后的光纖夾持在光纖夾具內(nèi)，保證剝除涂覆層后的光纖端部伸出光纖夾具2-3毫米即可；將光纖夾具夾持固定在平面研磨機(jī)上完成光纖端部的錐面2加工后，取下光纖夾具，錐面2加工后的光纖保持在夾具內(nèi)，也就是說在錐面2加工完成后，該光纖1仍保持在錐面研磨所用的夾具中，并在下一步驟中同光纖夾具一起使用；2、將光纖夾具夾持固定到一個(gè)擺動(dòng)臂上，擺動(dòng)臂上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，光纖夾具上端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)鏈接，該擺動(dòng)臂與光纖夾具垂直方向上平行；而光纖加工端位于光纖夾具的下端，光纖加工端的下端同時(shí)還設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤4，旋轉(zhuǎn)盤4的上表面設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)添加有已經(jīng)調(diào)配好的粉狀研磨料5 (研磨料是碳化硅微粉、金剛石微粉的混合物)；3、旋轉(zhuǎn)盤4上端面中心還連接有一個(gè)擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸以其上端部為擺動(dòng)中心，帶動(dòng)下端部的旋轉(zhuǎn)盤4做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸還帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤4以擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的中心為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；4、調(diào)整旋轉(zhuǎn)盤4水平方向上的位置，使光纖加工端位于旋轉(zhuǎn)盤4內(nèi)研磨料5的非旋轉(zhuǎn)中心位置；同時(shí)調(diào)整光纖夾具在擺動(dòng)臂垂直方向上的位置，使光纖加工端伸入到研磨料5內(nèi)(光纖加工端與旋轉(zhuǎn)盤4的凹槽底面在垂直方向上保持至少1毫米的距離，以防止光纖加工端在運(yùn)動(dòng)過程中與旋轉(zhuǎn)盤凹槽底部接觸造成光纖端部斷裂)；5、使擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤4同時(shí)做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使擺動(dòng)臂上端的旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)光纖夾具在豎直方向上進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上述運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行10分鐘后，取下光纖夾具(擺動(dòng)軸擺動(dòng)周期為20次/分，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分，光纖夾具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 10轉(zhuǎn)/分)，用去離子水清洗光纖加工端，使其表面干凈；6、通過檢測系統(tǒng)檢測光纖加工端半球面3的曲率半徑是否合格，合格，則進(jìn)行下一步驟；不合格，則將光纖夾具夾持到擺動(dòng)臂上繼續(xù)進(jìn)行上述加工運(yùn)行3-5分鐘后再進(jìn)行檢測，直到合格為止；7、更換研磨料5為拋光液，再次裝夾光纖夾具，將所加工的半球面3繼續(xù)拋光2-3 分鐘(拋光時(shí)，擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)周期為30次/分，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，光纖夾具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分)；8、取下光纖夾具，從光纖夾具內(nèi)取出光纖，用去離子水清洗光纖加工端，并將其表面擦拭干凈。實(shí)施例3與實(shí)施例1和2不同的是，實(shí)施例3在加工時(shí)，擺動(dòng)臂和旋轉(zhuǎn)盤4同時(shí)相對(duì)進(jìn)行弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的弧線方向一致，即兩者相互往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)的弧線的弧心同心；擺動(dòng)臂和旋轉(zhuǎn)盤弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)盤4帶動(dòng)研磨料5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且擺動(dòng)臂和旋轉(zhuǎn)盤4弧線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者的運(yùn)動(dòng)方向相反；同時(shí)上述運(yùn)動(dòng)中，擺動(dòng)臂上端設(shè)置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)始終帶動(dòng)光纖夾具進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤始終帶動(dòng)研磨介質(zhì)在與旋轉(zhuǎn)盤中心軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例4 與上述實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中，是將研磨料5更換為研磨紙，將拋光液更換為拋光紙，研磨紙和拋光紙平鋪在旋轉(zhuǎn)盤4上即可，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)盤4的上表面為平面即可，在加工過程中，光纖加工端與研磨紙或拋光紙的上表面相接觸即可，而旋轉(zhuǎn)盤4的運(yùn)動(dòng)方式與上述實(shí)施例中相同。本發(fā)明的上述實(shí)施例中的具體步驟僅僅是為了方便說明本發(fā)明制作方法的舉例而已，并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，凡是在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況和范圍內(nèi)所做出的種種方式的改變，均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種錐形透鏡光纖的制作方法，是先完成光纖(1)端部錐面O)的加工，其特征在于還使光纖加工端與運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)相接觸，再使光纖加工端和研磨介質(zhì)作相對(duì)的弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，光纖加工端同時(shí)還以光纖纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成半球面(3)的加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述光纖加工端和研磨介質(zhì)相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，往復(fù)擺動(dòng)的弧線同心，擺動(dòng)的方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于包括下述步驟a)提供一根光纖，光纖端部剝除涂覆層15-30毫米，將端部涂覆層剝除后的光纖夾持固定在光纖夾具內(nèi)，將夾持有光纖的光纖夾具夾持在平面研磨機(jī)上完成光纖端部的錐面加工后，取下光纖夾具，錐面加工后的光纖保持在光纖夾具內(nèi)；b)將光纖夾具夾持在一個(gè)擺動(dòng)臂上，光纖夾具的下端設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)放置有研磨介質(zhì)；c)調(diào)整光纖夾具，使光纖夾具下端的光纖加工端與研磨介質(zhì)相接觸；并使旋轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)研磨介質(zhì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；d)以光纖加工端為擺動(dòng)中心，以光纖夾具為擺軸，使擺動(dòng)臂帶動(dòng)光纖夾具做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；e)光纖夾具弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，光纖夾具同時(shí)以光纖纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于包括下述步驟a)提供一根光纖，光纖端部剝除涂覆層15-30毫米，將端部涂覆層剝除后的光纖夾持固定在光纖夾具內(nèi)，將夾持有光纖的光纖夾具夾持在平面研磨機(jī)上完成光纖端部的錐面加工后，取下光纖夾具，錐面加工后的光纖保持在光纖夾具內(nèi)；b)將光纖夾具夾持在一個(gè)擺動(dòng)臂上，光纖夾具的下端設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上端面中心同時(shí)連接有一個(gè)擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)放置有研磨介質(zhì)；c)調(diào)整光纖夾具，使光纖夾具下端的光纖加工端伸入到所述的研磨介質(zhì)內(nèi)；d)以擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的上端部為擺動(dòng)中心，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤做弧線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而使研磨介質(zhì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)光纖夾具還以光纖纖芯為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是指研磨介質(zhì)在與其中心軸線垂直方向的平面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述的研磨介質(zhì)為固態(tài)粉狀介質(zhì)或流體介質(zhì)；所述粉狀介質(zhì)為微粉狀研磨料，所述的流體介質(zhì)為膏狀研磨料或拋光液，所述膏狀研磨料為所述微粉狀研磨料與去離子水配、六偏磷酸鈉配比而成的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述研磨介質(zhì)為研磨紙或拋光紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述的光纖加工端伸入到所述的固態(tài)粉狀介質(zhì)或流體介質(zhì)內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述的微粉狀研磨料為金剛石微粉、碳化硅微粉、碳化硼微粉或類似的磨料微粉或它們的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種錐形透鏡光纖的制作方法，其特征在于所述的光纖加工端與研磨紙或拋光紙的表面相接觸。
全文摘要
本發(fā)明屬光纖技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種錐形透鏡光纖的制作方法?，F(xiàn)有錐形透鏡光纖前端的半球面加工是在磨削后的錐面端部利用熔融原理(瞬間局部加熱)使其端部成形，此種加工方法加工的半球面曲率半徑不能控制，從而導(dǎo)致成品率較低，耦合效率只有60％左右。本發(fā)明提供的一種錐形透鏡光纖的加工方法，是先完成光纖端部錐面的加工后，使光纖加工端與自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)相接觸，再使光纖加工端和研磨介質(zhì)作相對(duì)的弧線往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，光纖加工端同時(shí)還以光纖纖芯的中心線為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成半球面的加工。本發(fā)明采用的此種磨削加工方式，不僅時(shí)間短，效率高，而且使得半球面的曲率半徑可控，加工精度高，成品率高，耦合效率也可達(dá)75％以上。
文檔編號(hào)G02B6/25GK102279443SQ20111022475
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者王彬, 田露 申請(qǐng)人:西安盛佳光電有限公司