專利名稱：光纖側邊拋磨裝置及其工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖側邊拋磨裝置，包括對保偏光纖進行定軸及側邊拋磨的裝置與對普通光纖的側邊拋磨的裝置，以及相應的工藝方法。
背景技術：
利用光學方法對光纖進行拋磨，可制成多種光纖光學元器件，例如，光纖連接器就是將光纖的橫截而形成的端面進行拋磨，達到兩光纖端面高效地連接，有效地減小連接損耗的目的。本發(fā)明所指光纖是由石英制成，有著纖芯和包層結構，用于光通信和光傳感的光纖。它很脆，而且其外直徑只有125微米，這就使得其加工技術遠比一般的光學加工方法要復雜得多。例如，光纖連接器拋磨方法，就是先將端面待拋磨的光纖用陶瓷管固定住，再將光纖端面與陶瓷管一起置于商用光纖端面拋磨機上進行拋磨加工。
通常，足夠厚度的光纖包層保證了在纖芯中傳播的光場，以及在光纖包層中倏逝波場的能量不會泄漏到光纖外面。當用拋磨或化學腐蝕的方法使光纖的包層厚度減小到倏逝波場存在的區(qū)域，也就是距纖芯僅幾個微米的區(qū)域時，就形成了一個纖芯中傳輸光的倏逝波場的“泄漏窗口”。如圖1所示。
在此“窗口”處，人們就有可能利用倏逝場來激發(fā)、控制、探測光纖纖芯中的傳輸光波的無損傳播或泄漏。由此原理或制成光纖倏逝場器件或光纖倏逝場傳感器。
由于化學腐蝕方法很難控制此“泄漏窗口”形狀，目前較多的是采用側邊拋磨的方法來去除部分光纖包層，也就是制作側邊拋磨光纖。側邊拋磨光纖就是在普通通信光纖上，利用光學微拋磨加工技術，將圓柱形的光纖包層拋磨掉一部分所制成的光纖。
雖然對波導中倏逝場的利用早已在集成光學波導和D型光纖上實現(xiàn)，但側邊拋磨光纖器件與它們相比較有明顯的特長
●低廉成本；特別是與光纖光柵相比。
●對倏逝場利用的區(qū)域可人為控制；●制成的器件極低的插入損耗(＜0.5dB)；●極小的偏振相關損耗(＜0.02dB)；●背向反射極小(＜-50dB)；●易于與光纖系統(tǒng)熔接。
使得利用側邊拋磨光纖構造新型全光纖器件和多功能光纖傳感器已成為研究開發(fā)的有效途徑之一。
目前制作側邊拋磨光纖的方法主要有兩個。一個是光纖側邊弧型槽基塊拋磨法此方法最早見于“Singlemode fibre optic directional coupler”(R.A.Bergh，G.Kotler，H.J.Shaw；Electronic Letters.1980，Vol.16 pp260-261。)此方法是將光纖用膠固定在一塊上面開著弧型槽的玻璃基塊上，然后將光纖與此基塊一起在商用光學拋磨機上研磨。其缺點就是要先在玻璃基塊上開弧型槽，而且每根拋磨光纖都需要一個新開好的弧型槽基塊。另外，要用環(huán)氧膠固定此光纖，拋磨完畢后，如想小型化器件，又要用其它化學溶劑來溶解環(huán)氧膠。這是一個成本較高，費時費力，成品率較低的方法。
針對上述缺陷，產(chǎn)生了光纖側邊輪式拋磨法。此方法較早見于報道是在“Optical fibre polishing with a motor-driven polishing wheel”(C.D.Hussey，J.D.Minelly；Electronics Letters.1988，Vol.24，No.13 pp805-807。)此方法將光纖置于一個旋轉輪上，在輪上加研磨劑后，可將光纖的側邊拋磨去一部分。根據(jù)此原理，英國的REHMAN SAEED SYED等人申請了制造專利“APPARATUSAND METHOD FOR ABRADING OPTICAL FIBRE”(WO0049439)。此專利給出了具體用此方法進行光纖側邊拋磨的裝置和相應的工藝方法。此專利主要描述了使用光電裝置來在線檢測待拋磨的光纖中通過光的衰減量來監(jiān)測拋磨過程，還描述了利用支撐管對保偏光纖施加橫向應力來進行保偏光纖定軸的裝置和方法。這種方法具有以下主要缺陷(一)光纖側邊拋磨的裝置中為了對待拋磨光纖施加軸向張力，用一根繩子懸掛著一重物，這使得在實際拋磨中不能進行施加張力的監(jiān)控。另外此懸掛重物的方法也不利于拋磨裝置的自動化設計。
(二)所用的監(jiān)測磨輪轉速的裝置是用園盤上刻有空條的斬光器遮擋紅外光，以產(chǎn)生正比于轉速的脈沖信號。此處還只是監(jiān)測，還要再用此信號去指揮另外的儀器控制磨輪電機的轉速。此裝置由于此磨輪監(jiān)測和控制裝置的存在而體積較大，而且不能預先設定磨輪在不同的拋磨光纖的階段中的不同轉速。
(三)所描述的保偏光纖定軸方法并不實用。保偏光纖是一類特種光纖，常應用于光纖傳感和相干光通信領域。保偏光纖可以使光纖中傳輸?shù)膬蓚€偏振態(tài)相互垂直的光的傳播常數(shù)相差很大，從而使得這兩個偏振模式間的耦合很小。通常采用改變普通光纖橫截面結構分布的方法來人為地引入光纖纖芯中的應力不對稱。這個應力不對稱的最大和最小方位就是保偏光纖的應力軸方位。在制作保偏光纖器件時，需要先確定保偏光纖的應力軸的方位。通常所說的保偏光纖的定軸，就是確定保偏光纖段的應力軸的方位。按專利(WO0049439)所描述的，要想得到較精確的保偏光纖的應力軸的定位，此支撐管的直徑必須很小，約為1-2毫米，這么細的支撐管是很難安放于磨輪上的，特別是當磨輪直徑為10或20毫米時(這在實用中是會用到的尺寸)，較難安裝，而且當旋轉光纖定軸時，會使支撐管滾落，從而無法完成保偏光纖的定軸。
綜上所述，目前還沒有一種可以在對保偏光纖進行側邊拋磨時的在線實時測試和控制應力軸方位的裝置和方法。而實際的應用中，需要在線測試和控制應力軸的方位，以提高側邊拋磨保偏光纖的器件質量和效率。

發(fā)明內容
為解決現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種光纖側邊拋磨裝置，包括對保偏光纖進行定軸及側邊拋磨的裝置與對普通光纖的側邊拋磨的裝置，以及相應的工藝方法。
本發(fā)明所述的光纖側邊拋磨裝置，包括底板、用于固定和承載光纖的兩個夾具臺、安裝有可拆卸磨輪的磨輪臺支架、CCD攝像機、CCD探測器、用以在拋磨過程中監(jiān)控拋磨深度的拋磨監(jiān)控光源與光功率計。
所述的一個夾具臺直接固定于底板上，為固定光纖夾具臺，另一個夾具臺安置于導軌上，導軌固定于底板上，該夾具臺為可移動光纖夾具臺。
所述的兩個夾具臺上分別安裝有一組可拆卸的光纖夾具，夾持光纖的拋磨段并將其拉平直；當夾具為精密旋轉光纖夾具時，由旋轉步進電機驅動，可完成保偏光纖的定軸及側邊拋磨；當夾具為平板光纖夾具時，可完成普通光纖的側邊拋磨；夾具臺上的精密旋轉光纖夾具及旋轉步進電機可與平板光纖夾具互換，以適應保偏光纖或普通光纖側邊拋磨的不同要求。這使本裝置既保證了對保偏光纖定軸的精度，也方便了對普通光纖的側邊拋磨。
所述的可移動光纖夾具臺中安置有張力控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實時測試光纖上所施加的軸向張力的大小，并控制和驅動此夾具臺沿導軌水平移動，對在兩光纖夾具間的光纖進行拉伸，給光纖上加上預定的軸向張力。
對于可移動光纖夾具臺的移動結構，一種較佳的設計是所述的可移動光纖夾具臺中安置有由步進電機驅動的行走齒輪，所述的導軌側邊有齒輪，該齒輪與可移動光纖夾具臺中的行走齒輪嚙合，使夾具臺沿水平方向移動。以往的裝置中的導軌是平滑導軌，懸掛重垂物使夾具臺移動在。不能實現(xiàn)自動控制。應用齒輪導軌，可將夾具臺移動控制和張力控制一并進行。
對于張力控制系統(tǒng)，一種較佳的設計是所述的張力控制系統(tǒng)是由光纖張力傳感器和行走齒輪控制部分組成，張力傳感器接觸到施加有張力的光纖，將光纖上所受張力感應出來，傳給行走齒輪控制部分，以驅動行走齒輪在導軌上水平移動，最終控制光纖上所施加的張力。
所述的磨輪臺支架固定于底板上，磨輪臺安置于磨輪臺支架上，支撐磨輪及轉動步進電機；升降電機固定在底板上，利用傳動螺桿使磨輪臺沿磨輪臺支架上下移動。
所述的磨輪同軸地固定的轉動步進電機的轉動軸上，可折卸并更換不同規(guī)格、不同材料的磨輪；磨輪上固定有研磨紙或拋光紙。磨輪及轉動步進電機的組合可前后移動，或者隨磨輪臺一起沿磨輪臺支架上下移動。
轉動步進電機固定在磨輪臺上，用以驅動磨輪轉動，進行光纖的側邊拋磨。此轉動步進電機的轉速被事先設計好，可控制其進行不同的拋磨過程。在磨輪下方的一段待拋磨的光纖被剝去了保護層。
所述的CCD攝像機安置于待拋磨的光纖段的上方；CCD探測器安置于底板上面，光源安置于底板底面，二者都可沿水平方向左右移動，以適應光纖平直時的定軸或拋磨時的定軸。
當磨輪垂直于磨輪臺支架向后移動時，在CCD攝像機中能觀察到光纖待拋磨段在光源照明下的軸向透射圖像；將此軸向圖像與數(shù)據(jù)庫中的標準圖像進行對比，可確定此段保偏光纖中應力軸的方位及角度；將此方位及角度信息提供給旋轉步進電機的控制系統(tǒng)，就可以光纖軸為軸旋轉光纖，最終將此保偏光纖段的應力軸置于預先指定的方位。
所述的CCD探測器中間有一孔，使光源的光線能不受阻擋地照射光纖段，在光纖側邊拋磨前或拋磨過程中，接收保偏光纖拋磨段在光源照射下的背向散射圖像；在光纖側邊拋磨前，CCD探測器與CCD攝像機一起提供此段保偏光纖中應力軸的方位與角度信息，以控制旋轉步進電機；在光纖側邊拋磨過程中，CCD探測器單獨提供應力軸的方位與角度信息，控制旋轉步進電機，以糾正拋磨過程中對光纖的扭轉應力軸的影響。
所述的光源用于提供CCD攝像機成像保偏光纖段的透射圖像的照明光源，也提供照射保偏光纖段，產(chǎn)生背向散射光的光源。以前的此類裝置中沒有這類定軸光源。該光源優(yōu)選為可見光激光光源。
所述的CCD探測器優(yōu)選為線陣CCD探測器。
所述的拋磨監(jiān)控光源的輸出端與光纖的一端相連接，將輸出的紅外光注入光纖中，用以在拋磨過程中與光功率計一起監(jiān)控拋磨的深度。
所述的光功率計的輸入端與光纖的另一端相連接，接收從拋磨監(jiān)控光源發(fā)出的經(jīng)光纖及其拋磨段的光。由于光纖側邊拋磨的越深，對傳輸光的衰減較大，因此光功率計測出傳輸光經(jīng)光纖拋磨段的光功率的變化，可得到拋磨深度的信息。
本發(fā)明所述的保偏光纖側邊拋磨工藝方法，包括以下步驟A)將兩個精密旋轉光纖夾具和旋轉步進電機一起分別安置于固定光纖夾具臺和可移動光纖夾具臺上；B)將光纖中部一段的保護層剝去，并將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在由旋轉步進電機驅動的兩個精密旋轉光纖夾具上；C)對保偏光纖要進行側邊拋磨前的定軸工序，當保偏光纖的應力軸確定好后，將磨輪及轉動步進電機在磨輪臺上垂直于磨輪臺支架向前移動，使得磨輪上有研磨紙的部分位于已剝去保護層，并已定好軸的保偏光纖段的上方；將CCD探測器和光源平移至磨輪下方，以便進行實時定軸；D)利用可編程的張力控制系統(tǒng)，測試在光纖上施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺在導軌上水平移動，給光纖上加上預定的軸向張力；E)在升降電機的驅動下，使磨輪臺沿磨輪臺支架向下移動，致使磨輪上的研磨紙接觸待側邊拋磨的光纖段，此時張力控制系統(tǒng)仍控制著可移動光纖夾具臺在導軌上平移，以保證在光纖上施加預定的張力；F)根據(jù)預先設定的轉動步進電機的轉速控制程序，對加有研磨液的光纖進行側邊拋磨；側邊拋磨時，可利用背向散射光的方法來實時定軸；側邊拋磨時，光纖的一端接在拋磨監(jiān)控光源上，另一端接在光功率計上；當由于光纖的側邊拋磨使得光功率計上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺上移，磨輪離開光纖段；此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)的深度就達到了設計的要求。
完成所述的步驟F后，可在磨輪上換用精密拋光紙，控制轉動步進電機，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。
所述的步驟C中，側邊拋磨前的定軸工序主要為側視定軸，包括以下步驟A)將光纖中部一段的保護層剝去，將其拉平直后，再將兩端分別固定在由旋轉步進電機驅動的兩個精密旋轉光纖夾具上；B)將磨輪及轉動步進電機在磨輪臺上垂直于磨輪臺支架向后移動，將CCD攝像機置于待拋磨的光纖段上方，將CCD探測器和光源平移至待拋磨的光纖段下方，使照明光源發(fā)出的光線不受阻礙地從下方照明剝去了保護層的一段光纖，然后成像在CCD攝像機上；由于光纖的透明特性，保偏光纖的軸向分布的圖像就將成像在CCD攝像機上；利用圖像處理技術，可清晰地看到光纖的纖芯和應力區(qū)部分；C)保偏光纖的應力軸在不同的方位時，此側視觀察到的軸向圖像上的光纖纖芯和應力區(qū)部分的位置與亮度是不一樣的，利用兩個精密旋轉光纖夾具，以光纖的軸向為中心軸，用旋轉步進電機精確控制逐漸旋轉光纖，從而根據(jù)所成的光纖側視圖像，最終將此保偏光纖段的應力軸置于預先指定的方位；側視定軸進行的同時，可進行背向散射光方法定軸，這兩種方法互為補充地進行定軸；所述的背向散射光方法定軸包括以下步驟將光源發(fā)出的一束強激光從側邊照射到光纖上時，從光纖的側邊產(chǎn)生背向散射光；從保偏光纖側邊背向射出的散射光的分布圖樣的對稱性與保偏光纖纖芯及包層的幾何對稱結構有關，從而也就是與保偏光纖的應力軸在空間的方位有關；根據(jù)此背向散射光的分布圖樣與保偏光纖應力軸的對應關系，可以從背向散射光的分布圖樣的對稱性的變化，判斷出保偏光纖的應力軸方位；測試CCD探測器上圖樣，確定其對稱性的變化；控制精密旋轉光纖夾具的旋轉步進電機，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，找到保偏光纖的應力軸的方位。
在側邊拋磨過程的步驟F中，采用測量保偏光纖側邊背向散射光的方法來進行實時定軸，包括以下步驟當磨輪下壓住待拋磨光纖段時，激光照明光的在光纖上產(chǎn)生的背向散射光將在下方的CCD探測器上產(chǎn)生與保偏光纖橫截面結構有關的的背向散射光的圖樣；實時測試CCD探測器上圖樣，確定其對稱性變化與否；如有變化，就是應力軸的變化所致，于是，控制精密旋轉光纖夾具的旋轉步進電機，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，以糾正在側邊拋磨過程中保偏光纖的扭轉產(chǎn)生的應力軸方位的改變。
本發(fā)明所述的普通光纖側邊拋磨工藝方法，包括以下步驟A)將兩個可張合的平板光纖夾具分別安置于固定光纖夾具臺和可移動光纖夾具臺上；B)將光纖中部一段的保護層剝去，并將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在兩個平板光纖夾具上；C)將磨輪及轉動步進電機在磨輪臺上垂直于磨輪臺支架向前移動，使得磨輪上有研磨紙的部分位于已剝去保護層的光纖段的上方；D)利用可編程的張力控制系統(tǒng)，測試在光纖上施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺在導軌上水平移動，給光纖上加上預定的軸向張力；E)在升降電機的驅動下，使磨輪臺沿磨輪臺支架向下移動，致使磨輪上的研磨紙接觸待側邊拋磨的光纖段，此時張力控制系統(tǒng)仍控制著可移動光纖夾具臺在導軌上平移，以保證在光纖上施加預定的張力；
F)根據(jù)預先設定的轉動步進電機的轉速控制程序，對加有研磨液的光纖進行側邊拋磨；側邊拋磨時，光纖的一端接在拋磨監(jiān)控光源上，另一端接在光功率計上；當由于光纖的側邊拋磨使得光功率計上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺上移，磨輪離開光纖段；此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)的深度就達到了設計的要求。
完成所述的步驟F后，可在磨輪上換用精密拋光紙，控制轉動步進電機，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)以往用垂掛重物的方法對待側邊拋磨的光纖施加軸向應力的方法，使得不能進行實際拋磨中的施加張力的監(jiān)控，也不利于拋磨裝置的自動化設計。如圖4所示，本發(fā)明采用張力控制系統(tǒng)5，實時測試光纖12上所施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺3在導軌11上水平移動，給光纖上加上預定的軸向張力。這就實現(xiàn)了施加軸向張力的自動控制。既進行了實時監(jiān)測，又進行了張力的自動控制。
(2)以往所用的監(jiān)測磨輪轉速的裝置是用園盤上刻有空條的斬光器遮擋紅外光(專利WO0049439)，以產(chǎn)生正比于轉速的脈沖信號。此處還只是監(jiān)測，還要再用此信號去指揮另外的儀器控制磨輪電機的轉速。此裝置由于磨輪監(jiān)測和控制裝置的存在而體積較大，而且不能預先設定磨輪在不同的拋磨光纖的階段中的不同轉速。如圖4所示，本發(fā)明采用轉動步進電機來驅動磨輪7，由于步進電機可精確控制其轉速，而且還可以預先編程控制整個拋磨過程，使磨輪在拋磨光纖的不同階段應用不用的轉速，以提高產(chǎn)品質量和效率。另外體積也較小。
(3)專利WO0049439所描述的保偏光纖定軸方法并不實用。按該專利所描述的，要想得到較精確的保偏光纖的應力軸的定位，此支撐管的直徑必須很小，約為1-2毫米，這么細的支撐管是很難安放于磨輪上的，特別是當磨輪直徑為10或20毫米時(這在實用中是會用到的尺寸)，較難安裝，而且當旋轉光纖定軸時，會使支撐管滾落，從而無法完成保偏光纖的定軸。本發(fā)明同時采用保偏光纖側視定軸技術和背向散射光定軸技術在拋磨前定軸，如圖4、圖8所示。這極大地提高了保偏光纖定軸的精度。而且利用成熟的圖像處理技術來確定保偏光纖應力軸的位置，容易實現(xiàn)定軸的自動化，提高定軸的速度。
(4)采用從夾具臺上可拆卸的兩組夾具精密旋轉光纖夾具和旋轉驅動步進電機完成保偏光纖的定軸及側邊拋磨；平板夾具完成普通光纖的側邊拋磨。這既保證了保偏光纖定軸的精度，也方便了對普通光纖的側邊拋磨。
(5)以往的裝置都沒有對保偏光纖進行側邊拋磨過程中的應力軸的實時測試和控制。如見圖4、圖6、圖8所示，本發(fā)明采用保偏光纖側邊散射光定軸法在對保偏光纖進行側邊拋磨時定軸，用分析實時的散射光圖樣的對稱性來提高定軸測試精度和速度。并可實時進行應力軸方位改變的糾正，極大地提高了產(chǎn)品的質量和效率。
(6)以往的光纖側邊輪式拋磨法都是將光纖從上方放置于磨輪上。如圖6或圖7所示，本發(fā)明將磨輪從上方橫向壓在光纖上，可使位于拋磨裝置下部的激光照明光源10既作為CCD攝像機6的照明光源，橫向透射照明光纖，又作為背向散射光的照明光源，橫向照射光纖，產(chǎn)生背向散射光。特別是在拋磨光纖的過程中，不會被磨輪遮擋，仍可用作產(chǎn)生背向散射光的光源。


圖1是光纖被側面拋磨的示意圖。其中圖a為光纖被拋磨部分的橫截面示意圖。圖b為光纖的側面示意圖。
圖2是觀察到的PANDA保偏光纖在光源照明下的軸向透射圖像。
圖3是速度為V＝80轉/分鐘，加速時間為20秒，定時時間T＝30秒的轉動步進電機8的V-T曲線圖。
圖4是光纖側邊拋磨裝置對保偏光纖在進行側邊拋磨前定軸的示意圖。
圖5是磨輪與電機沿垂直于磨輪臺支架的方向在磨輪臺上水平移動，電機驅動傳動螺桿使磨輪臺沿磨輪臺支架上下移動的示意圖。
圖6是光纖側邊拋磨裝置對保偏光纖進行側邊拋磨過程的示意圖。
圖7是光纖側邊拋磨裝置對普通光纖進行側邊拋磨過程的示意圖。
圖8是激光照明光的在光纖上產(chǎn)生的背向散射光的圖樣。該圖樣與保偏光纖橫截面結構有關。
圖9是PANDA保偏光纖側邊拋磨的樣品圖。A圖是PANDA保偏光纖橫截面形狀照片。B圖是拋磨完成后的PANDA保偏光纖橫截面的照片，C圖是側邊拋磨PANDA保偏光纖的縱向截面照片。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的光纖側邊拋磨裝置，如圖4、圖5、圖6、圖7所示，包括底板1、用于固定和承載光纖的兩個夾具臺2和3、安裝有可拆卸磨輪7的磨輪臺支架18、CCD攝像機6、CCD探測器9、用以在拋磨過程中監(jiān)控拋磨深度的拋磨監(jiān)控光源14與光功率計15。
所述的一個夾具臺直接固定于底板1上，為固定光纖夾具臺2，另一個夾具臺安置于導軌11上，導軌11固定于底板1上，該夾具臺為可移動光纖夾具臺3。
所述的兩個夾具臺2和3上分別安裝有一組可拆卸的光纖夾具，夾持光纖的拋磨段并將其拉平直；當夾具為精密旋轉光纖夾具4時，由旋轉步進電機13驅動，可完成保偏光纖的定軸及側邊拋磨；當夾具為平板光纖夾具19時，可完成普通光纖的側邊拋磨；夾具臺上的精密旋轉光纖夾具4及旋轉步進電機13可與平板光纖夾具19互換，以適應保偏光纖或普通光纖側邊拋磨的不同要求，如圖6與圖7所示。這使本裝置既保證了對保偏光纖定軸的精度，也方便了對普通光纖的側邊拋磨。
所述的可移動光纖夾具臺3中安置有張力控制系統(tǒng)5，該系統(tǒng)實時測試光纖12上所施加的軸向張力的大小，并控制和驅動此夾具臺沿導軌11水平移動，對在兩光纖夾具間的光纖12進行拉伸，給光纖12上加上預定的軸向張力。
對于可移動光纖夾具臺3的移動結構，一種較佳的設計是所述的可移動光纖夾具臺3中安置有由步進電機驅動的行走齒輪(在圖中未畫出)，所述的導軌11側邊有齒輪，該齒輪與可移動光纖夾具臺3中的行走齒輪嚙合，使夾具臺沿水平方向移動。以往的裝置中的導軌是平滑導軌，懸掛重垂物使夾具臺移動在。不能實現(xiàn)自動控制。應用齒輪導軌11，可將夾具臺移動控制和張力控制一并進行。
對于張力控制系統(tǒng)5，一種較佳的設計是所述的張力控制系統(tǒng)5是由光纖張力傳感器和行走齒輪控制部分組成，張力傳感器接觸到施加有張力的光纖，將光纖上所受張力感應出來，傳給行走齒輪控制部分，以驅動行走齒輪在導軌11上水平移動，最終控制光纖上所施加的張力。
所述的磨輪臺支架18固定于底板1上，磨輪臺16安置于磨輪臺支架18上，支撐磨輪7及轉動步進電機8；升降電機17固定在底板1上，利用傳動螺桿20使磨輪臺16沿磨輪臺支架18上下移動。
所述的磨輪7同軸地固定的轉動步進電機8的轉動軸上，可折卸并更換不同規(guī)格、不同材料的磨輪7；磨輪7上固定有研磨紙或拋光紙。磨輪7及轉動步進電機8的組合可前后移動，或者隨磨輪臺16一起沿磨輪臺支架18上下移動，如圖5所示。
轉動步進電機8固定在磨輪臺16上，用以驅動磨輪7轉動，進行光纖12的側邊拋磨。此轉動步進電機8的轉速被事先設計好，可控制其進行不同的拋磨過程。在磨輪7下方的一段待拋磨的光纖12被剝去了保護層。
所述的CCD攝像機6安置于待拋磨的光纖段12的上方；CCD探測器9安置于底板1上面，光源10安置于底板1底面，二者都可沿水平方向左右移動，以適應光纖平直時的定軸(如圖4所示)或拋磨時的定軸(如圖6所示)。
當磨輪7垂直于磨輪臺支架18向后移動時，在CCD攝像機6中能觀察到光纖待拋磨段在光源照明下的軸向透射圖像，如圖2所示PANDA保偏光纖的軸向透射圖像。將此軸向圖像與數(shù)據(jù)庫中的標準圖像進行對比，可確定此段保偏光纖中應力軸的方位及角度；將此方位及角度信息提供給旋轉步進電機13的控制系統(tǒng)，就可以光纖軸為軸旋轉光纖，最終將此保偏光纖段的應力軸置于預先指定的方位。
所述的CCD探測器9中間有一孔，使光源10的光線能不受阻擋地照射光纖段，在光纖側邊拋磨前或拋磨過程中，接收保偏光纖拋磨段在光源10照射下的背向散射圖像，如圖4和圖6中兩個環(huán)中的圖示；在光纖側邊拋磨前，CCD探測器9與CCD攝像機6一起提供此段保偏光纖中應力軸的方位與角度信息，以控制旋轉步進電機13，如圖4所示；在光纖側邊拋磨過程中，CCD探測器9單獨提供應力軸的方位與角度信息，控制旋轉步進電機13，以糾正拋磨過程中對光纖的扭轉應力軸的影響，如圖6所示。
所述的光源10用于提供CCD攝像機6成像保偏光纖段的透射圖像的照明光源，也提供照射保偏光纖段，產(chǎn)生背向散射光的光源。以前的此類裝置中沒有這類定軸光源。該光源10優(yōu)選為可見光激光光源。
所述的CCD探測器9優(yōu)選為線陣CCD探測器9。
所述的拋磨監(jiān)控光源14的輸出端與光纖的一端相連接，將輸出的紅外光注入光纖中，用以在拋磨過程中與光功率計15一起監(jiān)控拋磨的深度。
所述的光功率計15的輸入端與光纖的另一端相連接，接收從拋磨監(jiān)控光源14發(fā)出的經(jīng)光纖及其拋磨段的光。由于光纖側邊拋磨的越深，對傳輸光的衰減較大，因此光功率計15測出傳輸光經(jīng)光纖拋磨段的光功率的變化，就可得到拋磨深度的信息。
本發(fā)明所述的保偏光纖側邊拋磨工藝方法，如圖4、圖6所示，包括以下步驟A、將兩個精密旋轉光纖夾具4和旋轉步進電機13一起分別安置于固定光纖夾具臺2和可移動光纖夾具臺3上；B、將光纖12中部一段的保護層剝去，并將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在由旋轉步進電機13驅動的兩個精密旋轉光纖夾具4上；C、對保偏光纖要進行側邊拋磨前的定軸工序，當保偏光纖的應力軸確定好后，將磨輪7及轉動步進電機8在磨輪臺16上垂直于磨輪臺支架18向前移動，使得磨輪7上有研磨紙的部分位于已剝去保護層，并已定好軸的保偏光纖段的上方；將CCD探測器9和光源10平移至磨輪7下方，以便進行實時定軸，如圖6所示。此時由于磨輪的遮擋，CCD攝像機6上已看不到待拋磨的光纖段；D、利用可編程的張力控制系統(tǒng)5，測試在光纖12上施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺3在導軌11上水平移動，給光纖12上加上預定的軸向張力；E、在升降電機17的驅動下，使磨輪臺16沿磨輪臺支架18向下移動，致使磨輪7上的研磨紙接觸待側邊拋磨的光纖段，此時張力控制系統(tǒng)5仍控制著可移動光纖夾具臺3在導軌11上平移，以保證在光纖12上施加預定的張力；F、根據(jù)預先設定的轉動步進電機8的轉速控制程序，對加有研磨液的光纖進行側邊拋磨；例如圖3是速度為V＝80轉/分鐘，加速時間為20秒，定時時間T＝30秒的V-T曲線圖，給出了轉動步進電機轉速控制的實例。側邊拋磨時，可利用背向散射光的方法來實時定軸；側邊拋磨時，光纖的一端接在拋磨監(jiān)控光源14上，另一端接在光功率計15上；當由于光纖的側邊拋磨使得光功率計15上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺16上移，磨輪7離開光纖段12；此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)的深度就達到了設計的要求。
完成所述的步驟F后，可在磨輪7上換用精密拋光紙，控制轉動步進電機8，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。
所述的步驟C中，側邊拋磨前的定軸工序，如圖4所示，主要為側視定軸，包括以下步驟A、將光纖中部一段的保護層剝去，將其拉平直后，再將兩端分別固定在由旋轉步進電機13驅動的兩個精密旋轉光纖夾具4上；B、將磨輪7及轉動步進電機8在磨輪臺16上垂直于磨輪臺支架18向后移動，將CCD攝像機6置于待拋磨的光纖段上方，將CCD探測器9和光源10平移至待拋磨的光纖段下方，使照明光源發(fā)出的光線不受阻礙地從下方照明剝去了保護層的一段光纖，然后成像在CCD攝像機6上；由于光纖的透明特性，保偏光纖的軸向分布的圖像就將成像在CCD攝像機6上；利用圖像處理技術，可清晰地看到光纖的纖芯和應力區(qū)部分，如圖2中PANDA光纖的兩個貓眼區(qū)的軸向圖像；C、保偏光纖的應力軸在不同的方位時，此側視觀察到的軸向圖像上的光纖纖芯和應力區(qū)部分的位置與亮度是不一樣的，利用兩個精密旋轉光纖夾具4，以光纖的軸向為中心軸，用旋轉步進電機13精確控制逐漸旋轉光纖，從而根據(jù)所成的光纖側視圖像，最終將此保偏光纖段的應力軸置于預先指定的方位；側視定軸進行的同時，可進行背向散射光方法定軸，這兩種方法互為補充地進行定軸；所述的背向散射光方法定軸，如圖4所示，包括以下步驟將光源10發(fā)出的一束強激光從側邊照射到光纖上時，從光纖的側邊產(chǎn)生背向散射光，如圖8所示；從保偏光纖側邊背向射出的散射光的分布圖樣的對稱性(如圖8所示)與保偏光纖纖芯及包層的幾何對稱結構有關，從而也就是與保偏光纖的應力軸在空間的方位有關；根據(jù)此背向散射光的分布圖樣與保偏光纖應力軸的對應關系，可以從背向散射光的分布圖樣的對稱性的變化，判斷出保偏光纖的應力軸方位；測試CCD探測器9上圖樣，確定其對稱性的變化；控制精密旋轉光纖夾具4的旋轉步進電機13，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，找到保偏光纖的應力軸的方位。如圖8所示。
在側邊拋磨過程的步驟F中，采用測量保偏光纖側邊背向散射光的方法來進行實時定軸，如圖6所示，包括以下步驟當磨輪7下壓住待拋磨光纖段12時，激光照明光的在光纖上產(chǎn)生的背向散射光將在下方的CCD探測器9上產(chǎn)生與保偏光纖橫截面結構有關的的背向散射光的圖樣，如圖8所示；實時測試CCD探測器9上圖樣，確定其對稱性變化與否；如有變化，就是應力軸的變化所致，于是，控制精密旋轉光纖夾具4的旋轉步進電機13，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，以糾正在側邊拋磨過程中保偏光纖的扭轉產(chǎn)生的應力軸方位的改變。
本發(fā)明所述的普通光纖側邊拋磨工藝方法，如圖7所示，包括以下步驟A、將兩個可張合的平板光纖夾具19分別安置于固定光纖夾具臺2和可移動光纖夾具臺3上；B、將光纖12中部一段的保護層剝去，并將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在兩個平板光纖夾具19上；C、將磨輪7及轉動步進電機8在磨輪臺16上垂直于磨輪臺支架18向前移動，使得磨輪7上有研磨紙的部分位于已剝去保護層的光纖段的上方；D、利用可編程的張力控制系統(tǒng)5，測試在光纖上施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺3在導軌11上水平移動，給光纖12上加上預定的軸向張力；E、在升降電機17的驅動下，使磨輪臺16沿磨輪臺支架18向下移動，致使磨輪7上的研磨紙接觸待側邊拋磨的光纖段，此時張力控制系統(tǒng)5仍控制著可移動光纖夾具臺3在導軌11上平移，以保證在光纖上施加預定的張力，如圖6所示；F、根據(jù)預先設定的轉動步進電機8的轉速控制程序，對加有研磨液的光纖進行側邊拋磨；側邊拋磨時，光纖的一端接在拋磨監(jiān)控光源14上，另一端接在光功率計15上；當由于光纖的側邊拋磨使得光功率計上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺16上移，磨輪7離開光纖段12；此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)的深度就達到了設計的要求。
完成所述的步驟F后，可在磨輪7上換用精密拋光紙，控制轉動步進電機8，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。
選用PANDA保偏光纖，其橫截面形狀似熊貓面部，如圖9中A圖所示。
先將兩個精密旋轉光纖夾具4和步進電機13一起分別安置于光纖夾具臺2和夾具臺3上。再將PANDA光纖12中部一段的保護層剝去，將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在兩個精密旋轉光纖夾具4上，如圖4中所示。將磨輪7及轉動步進電機8在磨輪臺16上垂直于磨輪臺支架18向后移動，將CCD攝像機6置于待拋磨的PANDA光纖段上方，將探測器9和光源10平移至剝去了保護層的一段PANDA光纖下方，使照明激光光源10發(fā)出的光線不受阻礙地從下方照明剝去了保護層的一段PANDA光纖，然后成像在CCD攝像機6上。由于光纖的透明特性，PANDA保偏光纖的軸向分布的圖像就將成像在CCD攝像機6上。利用圖像處理技術，可清晰地看到光纖的纖芯和應力區(qū)部分如PANDA光纖的兩個貓眼區(qū)的軸向圖像，如圖2所示。保偏光纖的雙折射軸在不同的方位時，此側視觀察到的軸向圖像上的光纖纖芯和應力區(qū)部分的位置與亮度是不一樣的，因此利用兩個精密旋轉光纖夾具4，以光纖的軸向為中心軸，用旋轉步進電機13精確控制逐漸旋轉光纖12，從而根據(jù)所成的光纖側視圖像找到保偏光纖的應力軸。
在側視定軸進行的同時，也進行背向散射光定軸。將光源10發(fā)出的一束強激光從側邊照射到PANDA光纖時，從光纖的側邊產(chǎn)生背向反射光；從保偏光纖側邊背向射出的散射光的分布圖樣的對稱性與保偏光纖纖芯及包層的幾何對稱結構有關，從而也就是與保偏光纖的應力軸在空間的方位有關。根據(jù)此背向散射光的分布圖樣與保偏光纖應力軸的對應關系，可以從背向散射光的分布圖樣的對稱性的變化，判斷出保偏光纖的應力軸方位。測試探測器9上圖樣，確定其對稱性的變化?？刂凭苄D光纖夾具4的旋轉驅動步進電機13，以PANDA光纖軸為軸旋轉保偏光纖，找到PANDA保偏光纖的應力軸的方位。
當PANDA保偏光纖12的應力軸確定好后，將磨輪7及轉動步進電機8在磨輪臺16上垂直于磨輪臺支架18向前移動，使得磨輪7上有研磨紙的部分位于已剝去保護層，并已定好軸的PANDA光纖段的上方。將探測器9和光源10平移至磨輪7下方。此時由于磨輪7的遮擋，CCD攝像機6上已看不到待拋磨的光纖段。
利用可編程的張力控制系統(tǒng)5，測試在光纖上施加的軸向張力的大小，并控制可移動的光纖夾具臺3在齒輪導軌11上水平移動，給光纖12上加上預定的軸向張力。升降電機17的驅動下，使磨輪臺16沿磨輪臺支架18向下移動，致使磨輪7上的研磨紙接觸待側邊拋磨的PANDA光纖段，此時張力控制系統(tǒng)仍控制著光纖夾具臺3在齒輪導軌11上平移，以保證在PANDA光纖上施加適當?shù)膹埩?。如圖6所示。根據(jù)預先設定的轉動步進電機的轉速控制程序，對加有研磨液的PANDA光纖進行側邊拋磨。
在進行側邊拋磨的過程中，為了實時地監(jiān)控保偏光纖應力軸的方位，采用測量PANDA保偏光纖側邊背向散射光來進行定軸。
此時，激光照明光的在光纖上產(chǎn)生的背向散射光將在下方的探測器9上產(chǎn)生與保偏光纖橫截面結構有關的的背向散射光的圖樣，如圖8所示。實時測試探測器9上圖樣，確定其對稱性變化與否。如有變化，就是應力軸的變化所致，于是，控制精密旋轉光纖夾具4的旋轉驅動步進電機13，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，以糾正在側邊拋磨過程中保偏光纖的扭轉產(chǎn)生的應力軸方位的改變。
側邊拋磨時，PANDA光纖的一端接在紅外光源14上，另一端接在光功率計15上。當由于PANDA光纖的側邊拋磨使得光功率計上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺16上移，磨輪7離開光纖段12。此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)的深度就達到了設計的要求。在磨輪7上換上精密拋光紙，再使磨輪臺16下移壓住光纖段上已研磨過的區(qū)域，控制轉動步進電機8，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。拋光完畢，，磨輪臺16上移，磨輪7離開光纖段12。整個PANDA保偏光纖側邊拋磨過程結束。PANDA保偏光纖側邊拋磨的樣品如圖9中B，C二圖所示。B圖是側邊拋磨完成后的PANDA保偏光纖橫截面的照片，C圖是側邊拋磨PANDA保偏光纖的縱向截面照片。
權利要求
1.光纖側邊拋磨裝置，其特征在于包括底板(1)、用于固定和承載光纖(12)的兩個夾具臺(2、3)、安裝有可拆卸磨輪(7)的磨輪臺支架(18)、CCD攝像機(6)、CCD探測器(9)、用以在拋磨過程中監(jiān)控拋磨深度的拋磨監(jiān)控光源(14)與光功率計(15)；所述的一個夾具臺直接固定于底板(1)上，為固定光纖夾具臺(2)，另一個夾具臺安置于導軌(11)上，導軌(11)固定于底板(1)上，該夾具臺為可移動光纖夾具臺(3)；所述的兩個夾具臺(2、3)上分別安裝有一組可拆卸的光纖夾具，夾持光纖(12)的拋磨段并將其拉平直；當夾具為精密旋轉光纖夾具(4)時，由旋轉步進電機(13)驅動，可完成保偏光纖的定軸及側邊拋磨；當夾具為平板光纖夾具(19)時，可完成普通光纖的側邊拋磨；所述的可移動光纖夾具臺(3)中安置有張力控制系統(tǒng)(5)，該系統(tǒng)實時測試光纖(12)上所施加的軸向張力的大小，并控制和驅動此夾具臺沿導軌(11)水平移動，對在兩光纖夾具間的光纖(12)進行拉伸，給光纖(12)上加上預定的軸向張力；所述的磨輪臺支架(18)固定于底板(1)上，磨輪臺(16)安置于磨輪臺支架(18)上，支撐磨輪(7)及轉動步進電機(8)；升降電機(17)固定在底板(1)上，利用傳動螺桿(20)使磨輪臺(16)沿磨輪臺支架(18)上下移動；所述的磨輪(7)同軸地固定的轉動步進電機(8)的轉動軸上，可折卸并更換不同規(guī)格、不同材料的磨輪；磨輪(7)上固定有研磨紙或拋光紙；磨輪(7)及轉動步進電機(8)的組合可前后移動，或者隨磨輪臺(16)一起沿磨輪臺支架(18)上下移動；所述的CCD攝像機(6)安置于待拋磨的光纖段(12)的上方；CCD探測器(9)安置于底板(1)上面，光源(10)安置于底板(1)底面，二者都可沿水平方向左右移動，以適應光纖平直時的定軸或拋磨時的定軸；當磨輪(7)垂直于磨輪臺支架(18)向后移動時，在CCD攝像機(6)中能觀察到光纖待拋磨段在光源(10)照明下的軸向透射圖像；將此軸向圖像與數(shù)據(jù)庫中的標準圖像進行對比，可確定此段保偏光纖中應力軸的方位及角度；將此方位及角度信息提供給旋轉步進電機(13)的驅動控制系統(tǒng)，就可以光纖軸為軸旋轉光纖，最終將此保偏光纖段的應力軸置于預先指定的方位；所述的CCD探測器(9)中間有一孔，使光源(10)的光線能不受阻擋地照射光纖段，在光纖側邊拋磨前或拋磨過程中，接收保偏光纖拋磨段在光源(10)照射下的背向散射圖像；在光纖側邊拋磨前，CCD探測器(9)與CCD攝像機(6)一起提供此段保偏光纖中應力軸的方位與角度信息，以控制旋轉步進電機(13)；在光纖側邊拋磨過程中，CCD探測器(9)單獨提供應力軸的方位與角度信息，控制旋轉步進電機(13)，以糾正拋磨過程中對光纖的扭轉應力軸的影響；所述的拋磨監(jiān)控光源(14)的輸出端與光纖(12)的一端相連接，將輸出的紅外光注入光纖(12)中，用以在拋磨過程中與光功率計(15)一起監(jiān)控拋磨的深度；所述的光功率計(15)的輸入端與光纖(12)的另一端相連接，接收從拋磨監(jiān)控光源(14)發(fā)出的經(jīng)光纖(12)及其拋磨段的光。
2.根據(jù)權利要求1所述的光纖側邊拋磨裝置，其特征在于所述的可移動光纖夾具臺(3)中安置有由步進電機驅動的行走齒輪，所述的導軌(11)側邊有齒輪，該齒輪與可移動光纖夾具臺(3)中的行走齒輪嚙合，使夾具臺(3)沿水平方向移動。
3.根據(jù)權利要求1所述的光纖側邊拋磨裝置，其特征在于所述的光源(10)是可見光激光光源；所述的CCD探測器(9)是線陣CCD探測器。
4.根據(jù)權利要求1所述的光纖側邊拋磨裝置，其特征在于所述張力控制系統(tǒng)(5)是由光纖張力傳感器和行走齒輪控制部分組成，張力傳感器接觸到施加有張力的光纖(12)，將光纖(12)上所受張力感應出來，傳給行走齒輪控制部分，以驅動行走齒輪在導軌(11)上水平移動，最終控制光纖上所施加的張力。
5.保偏光纖側邊拋磨工藝方法，其特征在于，包括以下步驟A)將兩個精密旋轉光纖夾具(4)和旋轉步進電機(13)一起分別安置于固定光纖夾具臺(2)和可移動光纖夾具臺(3)上；B)將光纖(12)中部一段的保護層剝去，并將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在由旋轉步進電機(13)驅動的兩個精密旋轉光纖夾具(4)上；C)對保偏光纖要進行側邊拋磨前的定軸工序，當保偏光纖的應力軸確定好后，將磨輪(7)及轉動步進電機(8)在磨輪臺(16)上垂直于磨輪臺支架(18)向前移動，使得磨輪上有研磨紙的部分位于已剝去保護層，并已定好軸的保偏光纖段的上方；將CCD探測器(9)和光源(10)平移至磨輪下方，以便進行實時定軸；D)利用可編程的張力控制系統(tǒng)(5)，測試在光纖上施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺(3)在導軌(11)上水平移動，給光纖上加上預定的軸向張力；E)在升降電機(17)的驅動下，使磨輪臺(16)沿磨輪臺支架(18)向下移動，致使磨輪(7)上的研磨紙接觸待側邊拋磨的光纖段，此時張力控制系統(tǒng)(5)仍控制著可移動光纖夾具臺(3)在導軌(11)上平移，以保證在光纖上施加預定的張力；F)根據(jù)預先設定的轉動步進電機(8)的轉速控制程序，對加有研磨液的光纖進行側邊拋磨；側邊拋磨時，可利用背向散射光的方法來實時定軸；側邊拋磨時，光纖的一端接在拋磨監(jiān)控光源(14)上，另一端接在光功率計(15)上；當由于光纖的側邊拋磨使得光功率計上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺(16)上移，磨輪(7)離開光纖段(12)；此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)的深度就達到了設計的要求。
6.根據(jù)權利要求5所述的保偏光纖側邊拋磨工藝方法，其特征在于完成所述的步驟F后，在磨輪(7)上換用精密拋光紙，控制轉動步進電機(8)，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的保偏光纖側邊拋磨工藝方法，其特征在于所述的步驟C中，側邊拋磨前的定軸工序主要為側視定軸，包括以下步驟A)將光纖中部一段的保護層剝去，將其拉平直后，再將兩端分別固定在由旋轉步進電機(13)驅動的兩個精密旋轉光纖夾具(4)上；B)將磨輪(7)及轉動步進電機(8)在磨輪臺(16)上垂直于磨輪臺支架(18)向后移動，將CCD攝像機(6)置于待拋磨的光纖段上方，將CCD探測器(9)和光源(10)平移至待拋磨的光纖段下方，使照明光源(10)發(fā)出的光線不受阻礙地從下方照明剝去了保護層的一段光纖，然后成像在CCD攝像機(6)上；由于光纖的透明特性，保偏光纖的軸向分布的圖像就將成像在CCD攝像機(6)上；利用圖像處理技術，可清晰地看到光纖的纖芯和應力區(qū)部分；C)保偏光纖的應力軸在不同的方位時，此側視觀察到的軸向圖像上的光纖纖芯和應力區(qū)部分的位置與亮度是不一樣的，利用兩個精密旋轉光纖夾具(4)，以光纖的軸向為中心軸，用旋轉步進電機(13)精確控制逐漸旋轉光纖，從而根據(jù)所成的光纖側視圖像，最終將此保偏光纖段的應力軸置于預先指定的方位；側視定軸進行的同時，可進行背向散射光方法定軸，這兩種方法互為補充地進行定軸；所述的背向散射光方法定軸包括以下步驟將光源(10)發(fā)出的一束強激光從側邊照射到光纖上時，從光纖的側邊產(chǎn)生背向散射光；從保偏光纖側邊背向射出的散射光的分布圖樣的對稱性與保偏光纖纖芯及包層的幾何對稱結構有關，從而也就是與保偏光纖的應力軸在空間的方位有關；根據(jù)此背向散射光的分布圖樣與保偏光纖應力軸的對應關系，可以從背向散射光的分布圖樣的對稱性的變化，判斷出保偏光纖的應力軸方位；測試CCD探測器(9)上圖樣，確定其對稱性的變化；控制精密旋轉光纖夾具(4)的旋轉步進電機(13)，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，找到保偏光纖的應力軸的方位。
8.根據(jù)權利要求5或6所述的保偏光纖側邊拋磨工藝方法，其特征在于在側邊拋磨過程的步驟F中，采用測量保偏光纖側邊背向散射光的方法來進行實時定軸，包括以下步驟當磨輪(7)下壓住待拋磨光纖段(12)時，激光照明光的在光纖上產(chǎn)生的背向散射光將在下方的CCD探測器(9)上產(chǎn)生與保偏光纖橫截面結構有關的的背向散射光的圖樣；實時測試CCD探測器(9)上圖樣，確定其對稱性變化與否；如有變化，就是應力軸的變化所致，于是，控制精密旋轉光纖夾具(4)的旋轉步進電機(13)，以光纖軸為軸旋轉保偏光纖，以糾正在側邊拋磨過程中保偏光纖的扭轉產(chǎn)生的應力軸方位的改變。
9.普通光纖側邊拋磨工藝方法，其特征在于，包括以下步驟A)將兩個可張合的平板光纖夾具(19)分別安置于固定光纖夾具臺(2)和可移動光纖夾具臺(3)上；B)將光纖(12)中部一段的保護層剝去，并將其拉平直后，再將兩端分別夾持固定在兩個平板光纖夾具(19)上；C)將磨輪(7)及轉動步進電機(8)在磨輪臺(16)上垂直于磨輪臺支架(18)向前移動，使得磨輪(7)上有研磨紙的部分位于已剝去保護層的光纖段的上方；D)利用可編程的張力控制系統(tǒng)(5)，測試在光纖上施加的軸向張力的大小，并控制可移動光纖夾具臺(3)在導軌(11)上水平移動，給光纖(12)上加上預定的軸向張力；E)在升降電機(17)的驅動下，使磨輪臺(16)沿磨輪臺支架(18)向下移動，致使磨輪(7)上的研磨紙接觸待側邊拋磨的光纖段，此時張力控制系統(tǒng)(5)仍控制著可移動光纖夾具臺(3)在導軌(11)上平移，以保證在光纖上施加預定的張力；F)根據(jù)預先設定的轉動步進電機(8)的轉速控制程序，對加有研磨液的光纖進行側邊拋磨；側邊拋磨時，光纖的一端接在拋磨監(jiān)控光源(14)上，另一端接在光功率計(15)上；當由于光纖的側邊拋磨使得光功率計上檢測到的光能量的損耗達到事先設計的預定值時，停止研磨，磨輪臺(16)上移，磨輪(7)離開光纖段(12)；此時的側邊拋磨光纖的研磨區(qū)深度達到設計的要求。
10.根據(jù)權利要求9所述的普通光纖側邊拋磨工藝方法，其特征在于完成所述的步驟F后，在磨輪(7)上換用精密拋光紙，控制轉動步進電機(8)，對已研磨到設計深度的光纖拋磨區(qū)進行拋光工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖側邊拋磨裝置，包括對保偏光纖進行定軸及側邊拋磨的裝置與對普通光纖的側邊拋磨的裝置。本發(fā)明所述的光纖側邊拋磨裝置，包括底板、用于固定和承載光纖的兩個夾具臺、安裝有可拆卸磨輪的磨輪臺支架、CCD攝像機、CCD探測器、用以在拋磨過程中監(jiān)控拋磨深度的拋磨監(jiān)控光源與光功率計；兩個夾具臺上分別安裝有一組可拆卸的光纖夾具，夾持光纖的拋磨段并將其拉平直；夾具臺上的精密旋轉光纖夾具及旋轉步進電機可與平板光纖夾具互換，以適應保偏光纖或普通光纖側邊拋磨的不同要求。本裝置既保證對保偏光纖定軸的精度，也方便對普通光纖的側邊拋磨。本發(fā)明還提供了相應的保偏光纖側邊拋磨工藝方法，以及普通光纖側邊拋磨工藝方法。
文檔編號B24B19/00GK1631616SQ20041007779
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者陳哲, 沈麗達, 江沛凡, 劉林和 申請人:暨南大學