专利名称：一种制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造光纤通信器件和光纤传感器件的设备，特别是指涉及一种将光纤器件置于高温环境下进行熔融流变以制造光纤器件的熔融拉锥机，其高温环境采用电阻加热的方式获得。
背景技术：
熔融拉锥制造工艺是制作光纤耦合器等光纤器件的通用方法，其基本工艺过程为将两根(或多根)去除涂覆层的单模(或多模)光纤以一定的方式靠拢，在高温下加热熔融，同时向两侧拉伸，形成一段双向圆锥结构，实现光纤器件制造。光纤器件的熔融拉锥制造所用的设备是熔融拉锥机，目前的熔融拉锥机通常采用燃烧气体获得高温火焰的方式来加热和熔融光纤。
光纤器件的质量和性能在很大程度上与熔融区的温度有关，理想的温度场可以改善光纤器件的应力和折射率分布，使器件的性能一致性达到最佳。但是火焰加热由于自身的特点限制，不可能得到理想的温度场。目前的火焰加热熔融拉锥机主要存在以下缺点①火焰加热不稳定，易受环境干扰，容易飘移，且受罐内气体压强的影响，从而造成光纤器件的性能一致性差。
②火焰的温度调节范围狭窄且难以控制，使光纤对处于火焰中的位置比较敏感，定位困难，往往达不到预期的要求。
③火焰加热会产生[OH]-，它进入光纤会造成光纤器件的损耗加大，降低光纤可靠性。
④气体燃烧加热不安全。
因此，开发用于光纤器件制造且具有自动控制功能的电加热式熔融拉锥机具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服火焰加热熔融拉锥机存在的问题，而提供一种采用电阻加热、温度可调范围宽、温度均匀性高、稳定性好、对环境无污染、使用安全的制造光纤器件的熔融拉锥机。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种制造光纤器件的熔融拉锥机，包括电阻加热器及其运动机构、光纤拉伸机构、机架、光纤夹具和光纤封装机构，在所述的机架上设有电阻加热器运动机构，在所述的加热器运动机构上设有电阻加热器，所述的电阻加热器中设有电阻发热体，在所述的电阻发热体前端设有与所述的光纤夹具对应的加热槽，所述的电阻发热体电连接有温控装置。
所述的电阻加热器运动机构由手动升降调节装置和自动进给装置构成，设在所述的机架上，所述的电阻加热器设在所述的手动升降调节装置上，通过螺栓固定在自动进给装置上。
电阻加热器运动机构的自动进给装置上设有加热器进给电机，采用滚珠丝杠机密运动机械，通过计算机控制步进电机驱动和调节其运动速度。
所述的电阻发热体结构为发热体前端设有所述的加热槽，所述的发热体后端设有平行的安装脚。
所述的电阻发热体结构为发热体前端设有所述的加热槽，所述的发热体后端设有八字形支脚，所述的八字形支脚连接有平行的安装脚。
所述的光纤拉伸机构采用滚珠丝杠精密运动机械，通过计算机控制步进电机驱动和调节其运动速度。
所述的光纤封装机构采用二维滚珠丝杠精密运动机械，通过计算机控制步进电机驱动和调节其运动速度和封装位置。
本发明设有计算机测控系统，激光源连接光纤耦合器在制造过程中提供稳定的输入光源，光纤耦合器的输出光接入光功率计中，光功率计将转换的输出光功率数字信号传入计算机中。
本发明的电阻发热体选用的发热材料为一种超高温金属陶瓷。该材料能在空气中直接加热到1700℃以上。
本发明的电阻发热体设计了两种结构，通过控制电阻发热体的加载电压，得到不同温度场，可以满足不同实验或生产条件下所需要的温度场，能实现熔融区温度场的要求，与光纤耦合器的制造工艺很好地相匹配。光纤以一定的速度向两边拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，从而实现制作各种光纤耦合器件的目的。
发明的优点及积极效果①本发明是集成了光学、电子学、精密机械、计算机等多项技术及制作、检测、控制等多项功能于一体的高度自动化光纤耦合器生产装置；②可以实现温度的大范围调节，且不易受到外界环境的影响；
③可以精确地对温度进行控制，最高精度可以达到±1℃；④对于生产出光纤耦合器而言，电加热可以避免产生[OH]-；⑤生产出的光纤耦合器性能一致性好，成品率高。
综上所述，本发明是一种采用电阻加热、加热温度可调、温度均匀性高、稳定性好、对环境无污染、使用安全的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机。
图1是本发明结构示意图；图2是本发明的加热体运动机构的结构示意图；图3是发热体的结构示意图；图4是发热体的结构示意图；图5是发热体的结构示意图；图6是发热体的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明。
参见图1、图2、图3和图4，在机架7上设有光纤拉伸机构4，在光纤拉伸机构4上设有光纤夹具3，在机架7上设有光纤封装机构5，在机架7上设有加热器运动机构1，在加热器运动机构1上设有电阻加热器2，加热器2设有电阻发热体6，在电阻发热体6前端设有与光纤夹具3对应的加热槽8，电阻发热体6电连接有温控装置。
加热器运动机构1由手动升降调节装置11和自动进给装置10构成，设在机架7上，加热器2设在手动升降调节装置11上，在自动进给装置10上设有加热器步进电机9，加热器步进电机9由计算机控制，驱动滚珠丝杠机密运动机械调节加热器运动速度和加热位置，其移动分辨率为1μm，运动速度为0～100mm/s，可以满足加热器2快速进退的需要。
加热器2上装有电阻发热体6，其电源可直接外接220V市电，然后通过变压器电压变换为12V的安全电压，从而确保了安全性。电阻发热体6通过温控器和热电偶调节其加热温度，满足不同光纤分路器制造过程中的控制温度。
电阻发热体6结构为发热体12前端设有加热槽8，发热体12后端设有平行的安装脚13。
参见图5和图6，电阻发热体6结构也可以是发热体12前端设有加热槽8，发热体12后端设有八字形支脚14，八字形支脚14连接有平行安装脚15。
电阻发热体6的这两种结构形式安装方便、发热温度稳定、易于控制。
光纤拉伸机构4采用滚珠丝杠精密运动机械，通过步进电机驱动，其移动分辨率为0.01μm，运动速度为0～10mm/s，通过计算机调节其运动速度，可以满足熔融拉锥在拉伸的过程中平稳和高精度运动的需要。
光纤封装机构5采用二维滚珠丝杠精密运动机械，通过步进电机驱动，其移动分辨率为1μm，运动速度为0～100mm/s，通过计算机调节其运动速度。光纤封装机构5上面装有真空吸附器和加热器，当光纤耦合器加工合格后，封装玻璃管吸附在真空吸附器上，通过光纤封装机构5快速准确地送到光纤耦合器封装位置，然后涂上封装胶固化。
计算机是整个电阻加热式熔融拉锥机测控系统的核心，装有本发明设计的监控软件，通过该软件实现对整个电加热式熔融拉锥机生产过程的监测与控制。激光源为光纤耦合器制造过程提供稳定的输入光源，光纤耦合器的输出光接入光功率计中，光功率计将转换的输出光功率数字信号传入计算机中，成为计算机控制光纤耦合器制造的重要参数。
权利要求
1.一种制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，电阻加热器及其运动机构、光纤拉伸机构、机架、光纤夹具和光纤封装机构，其特征是在所述的机架(7)上设有加热器运动机构(1)，在所述的加热器运动机构(1)上设有电阻加热器(2)，所述的电阻加热器(2)中设有电阻发热体(6)，在所述的电阻发热体(6)前端设有与所述的光纤夹具(3)对应的加热槽(8)，所述的电阻发热体(6)电连接有温控装置。
2.根据权利要求1所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是所述的加热器运动机构(1)由手动升降调节装置(11)和自动进给装置(10)构成，在自动进给装置(10)上设有加热器步进电机(9)，加热器步进电机(9)由计算机控制，驱动滚珠丝杠机密运动机械调节加热器运动速度和加热位置。
3.根据权利要求1或2所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是加热器运动机构(1)采用滚珠丝杠精密运动机械，通过计算机控制步进电机驱动和调节其运动速度。
4.根据权利要求1或2所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是所述的电阻发热体(6)结构为发热体(12)前端设有所述的加热槽(8)，所述的发热体(12)后端设有平行的安装脚(13)。
5.根据权利要求1或2所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是所述的电阻发热体(6)结构为发热体(12)前端设有所述的加热槽(8)，所述的发热体(12)后端设有八字形支脚(14)，所述的八字形支脚(14)连接有平行安装脚(15)。
6.根据权利要求1或2所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是所述的光纤拉伸机构(4)采用滚珠丝杠精密运动机械，通过计算机控制步进电机驱动和调节其运动速度。
7.根据权利要求1或2所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是所述的光纤封装机构(5)采用二维滚珠丝杠精密运动机械，通过计算机控制步进电机驱动和调节其运动速度。
8.根据权利要求1或2所述的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，其特征是它设有计算机测控系统，激光源连接光纤耦合器在制造过程中提供稳定的输入光源，光纤耦合器的输出光接入光功率计中，光功率计将转换的输出光功率数字信号传入计算机中。
全文摘要
本发明公开了一种制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机，包括电阻加热器及其运动机构、光纤拉伸机构、机架、光纤夹具和光纤封装机构，在机架(7)上设有加热器运动机构(1)，在加热器运动机构(1)上设有加热器(2)，加热器(2)设有电阻发热体(6)，在电阻发热体(6)前端设有与光纤夹具(3)对应的加热槽(8)，电阻发热体(6)电连接有温控装置。本发明是一种采用电阻加热、加热温度可调、温度均匀性高、稳定性好、对环境无污染、使用安全的制造光纤器件的电阻加热式熔融拉锥机。
文档编号G02B6/255GK1924626SQ20061003223
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月13日 优先权日2006年9月13日
发明者段吉安, 帅词俊, 廖平 申请人:中南大学