一种光纤制备装置的制作方法

本实用新型涉及光纤技术领域，尤其涉及一种光纤制备装置。

背景技术：

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”，通过对光纤做特定结构的加工处理，可以制得各种用途的全光型光纤器件。例如，螺旋(手征型)光纤，因其螺旋的独特结构，可以在光纤传输中产生涡旋光，涡旋光具有螺旋形波前结构、光强呈环形分布、一定的轨道角动量、相位奇点等特性，在光学信息传输、光纤激光器、光学微操纵等领域具有广泛应用，此外，螺旋光纤具有高圆偏振特性，因此被广泛用于制备光纤偏振控制器件、光纤耦合器件。再例如，微纳光纤，是能够将无限域在亚波长尺度内实现低损耗传输的光纤器件，它具有较强的倏逝场，受外界环境变化影响的灵敏度很高，因而具有极高的应用前景。

其中，螺旋光纤受限于特殊的制备装置和系统，通常采用热熔机械扭曲、co2激光曝光、紫外单面曝光的方式，这几种方式制作复杂，效率低下，而当前微纳光纤的制备方式拉锥法和刻蚀法为主，这两种方法均停留在实验室制备阶段，制备流程复杂，可控性差，并且均无法实现高效率、大批量的制备。

可见，随着全光型光纤器件在光纤通信和光纤传感领域的应用越来越广泛，对全光型光纤器件的制备装置及系统的功能和制备效率提出了更高的要求。因此，亟需一种高效率、大批量螺旋光纤和微纳光纤的制备装置和系统。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提出一种光纤制备装置，以解决现有技术中全光型光纤器件的制备装置在螺旋光纤和微纳光纤的制备中效率低，可控性差，不满足进行大批量制备要求的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供一种光纤制备装置，包括光纤制备主体和控制模块；

所述光纤制备主体包括基座、设置在所述基座上的第一电机、与所述第一电机的第一电机输出轴连接的第二电机、设置在所述基座上的第三电机以及设置在所述第一电机和所述第二电机之间的热源输出器；

其中，所述第二电机上安装有第一光纤绕盘，所述第三电机上安装有第二光纤绕盘，所述第一光纤绕盘和所述第二光纤绕盘上绕有同一目标光纤；

所述控制模块包括依次连接的电机控制器、主控制器、热源控制器和热源产生器，所述电机控制器分别与所述第一电机、第二电机和第三电机连接，所述热源控制器与所述热源输出器连接；

所述主控制器用于控制所述电机控制器和热源控制器的工作状态；

所述电机控制器用于控制所述第一电机，以使得所述第一电机输出轴转动并带动所述第二电机轴向转动；

所述电机控制器还用于控制所述第二电机和所述第三电机分别以独立的速度转动所述第一光纤绕盘和所述第二光纤绕盘；

所述热源控制器用于控制所述热源产生器与所述热源输出器对所述目标光纤进行加工。

可选地，所述第二电机包括第二电机输出轴，所述第一光纤绕盘安装在所述第二电机输出轴上；

所述第三电机包括第三电机输出轴，所述第二光纤绕盘安装在所述第三电机输出轴上。

可选地，所述第一光纤绕盘和所述第二光纤绕盘的直径相等；

所述第二电机输出轴和所述第三电机输出轴的中心处于同一水平高度。

可选地，所述光纤制备主体还包括电机夹具和电机固定装置；

所述第二电机位于所述电机夹具上，所述电机夹具固定在所述第一电机输出轴上；

所述电机固定装置位于所述基座上，所述第三电机固定在所述电机固定装置上。

可选地，所述第一电机输出轴上设置有电机轴承和电机滑环；

所述电机轴承将所述第一电机输出轴固定在所述基座上；

所述第二电机还通过所述电机滑环与所述电机控制器连接，以使所述电机控制器向所述第二电机供电，并控制所述第二电机转动所述第一光纤绕盘的速度。

可选地，所述第一电机输出轴的中心轴线与所述第一光纤绕盘和所述第二光纤绕盘相切，并与所述目标光纤重合。

可选地，所述热源输出器的输出物质包括氢氧火焰、co2激光、电弧放电、加热电阻丝中的任意一个。

可选地，所述光纤制备主体还包括设置在所述基座上的第一准直器和第二准直器；

所述第一准直器设置在所述第二电机和所述热源输出器之间，所述第二准直器设置在所述热源输出器和所述第三电机之间；

所述第一准直器包括第一准直孔，所述第二准直器包括第二准直孔，所述目标光纤穿过所述第一准直孔和所述第二准直孔。

可选地，所述第一准直孔和所述第二准直孔的直径均大于所述目标光纤的直径；

所述第一准直孔和所述第二准直孔同轴。

可选地，所述电机控制器用于分别控制所述第一电机、所述第二电机以及所述第三电机的工作状态；

所述电机控制器还用于分别控制所述第一电机转动所述第一电机输出轴的速度、所述第二电机转动所述第一光纤绕盘的速度以及所述第三电机转动所述第二光纤绕盘的速度。

本实用新型实施例提出一种光纤制备装置，使用第二电机和第三电机固定目标光纤，并通过第一光纤绕盘和第二光纤绕盘，对目标光纤进行分段的加工处理。在对目标光纤的加工处理中，主控制器向电机控制器和热源控制器发送工作指令，热源控制器和热源产生器对目标光纤进行预热，再通过电机控制器，控制第一电机工作，使第二电机轴向转动，使第一光纤绕盘和第二光纤绕盘均速转动或变速转动，使得预热后的目标光纤进行水平拉伸、螺旋拉伸等加工操作，从而对应的生产出微纳光纤和螺旋光纤。本实用新型实施例提出的光纤制备装置，可以用于制备微纳光纤和螺旋光纤两种光纤，其制备流程简单，提高了螺旋光纤和微纳光纤的制备效率，且通过控制第一电机输出轴带动所述第二电机轴向转动的速度，以及第一光纤绕盘和第二光纤绕盘的转动速度，令微纳光纤的直径及螺旋光纤的直径和周期精确可控，使其能够进行大批量的制备。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的光纤制备装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光纤制备装置的实体装置示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

本实用新型实施例提供了一种光纤制备装置100，包括光纤制备主体10和控制模块20。下面首先对光纤制备主体10的结构进行说明：

请参阅图1，在本实用新型实施例中，光纤制备主体10包括基座30，设置在基座30上的第一电机11、与第一电机11的第一电机输出轴111连接的第二电机12、设置在基座30上的第三电机13，以及设置在第一电机11和第二电机12之间的热源输出器14；第二电机12上安装有第一光纤绕盘121，第三电机13上安装有第二光纤绕盘131，第一光纤绕盘121和第二光纤绕盘131上绕有同一目标光纤40，其中，目标光纤40为待加工的光纤。

如图2所示，本实用新型实施例还以实体装置的示意图，说明上述第一电机、第二电机和第三电机之间的结构关系，图2中没有示出控制模块20。

在本实用新型实施例中，上述第一电机11、第二电机12、第三电机13、第一光纤绕盘121及第二光纤绕盘131的工作机制如下：

第一电机工作时，第一电机输出轴进行转动，由于第二电机固定于第一电机输出轴上，因此第二电机进行轴向的转动。第二电机和第三电机工作时，第二电机和第三电机的第二电机输出轴和第三电机输出轴转动，由于第一光纤绕盘安装在第二电机上，第二光纤绕盘安装在第三电机上，因此第一光纤绕盘和第二光纤绕盘以第二电机输出轴为转动轴、以第三电机输出轴为转动轴进行轴向转动。

由上可知，第一光纤绕盘灵活固定在第二电机上，第二光纤绕盘灵活固定在第三电机上。本实用新型实施例还示例性的提出了第一光纤绕盘和第二光纤绕盘的安装方式：

请参阅图1，第二电机12包括第二电机输出轴122(图中未示出)，第一光纤绕盘121安装在第二电机输出轴122上；第三电机13包括第三电机输出轴132(图中未示出)，第二光纤绕盘131安装在第三电机输出轴132上。

在具体应用中，第一光纤绕盘和第二光纤绕盘的直径相等，第二电机输出轴和第三电机输出轴的中心处于同一水平高度。以使目标光纤平行于基板，且与第二电机输出轴和第三电机输出轴两个中心的连线平行。

由上还可知，第二电机并不固定基座上，第一电机以及第一电机输出轴转动时，将带动第二电机进行转动，而第三电机固定在基座上。本实用新型实施例还示例性的提出了第二电机和第三电机在光纤制备装置中的结构：

请参阅图1，光纤制备主体100还包括电机夹具15和电机固定装置16；第二电机12位于电机夹具15上，电机夹具15固定在第一电机输出轴111上，使得第二电机12与第一电机11呈固定连接关系；电机固定装置16位于基座30上，第三电机13固定在电机固定装置16上，使得第三电机13的位置固定。

在具体应用中，制备螺旋光纤时，第一电机、第二电机、第三电机同时工作，对目标光纤进行加工，加工后的目标光纤具有预设螺旋周期以及预设光纤直径；在制备微纳光纤时，仅第二电机和第三电机工作，对目标光纤进行加工，加工后的目标光纤具有预设光纤直径。其中，第一电机输出轴的转动、第二电机输出轴的转动和第三电机输出轴的转动是由电机控制器分别单独控制的，第一电机、第二电机、第三电机同时工作时，第二电机输出轴和第三电机输出轴转动速度互不影响，但第一电机输出轴的转动使第二电机转动，则影响第二电机中第二电机输出轴的转动。

因此，为避免第一电机输出轴带动第二电机转动，影响第二电机的第二电机输出轴的转动，本实用新型实施例提供的光纤制备装置还设置有电机滑环，使电机控制器直接给第二电机供电。

请参阅图1，第一电机输出轴111上设置有电机轴承1111和电机滑环1112；电机轴承1111将第一电机输出轴111固定在基座30上，以使第二电机12的位置，相对于第三电机13固定。

电机滑环1112分别与电机控制器21和第二电机12连接，以使所述电机控制器21向第二电机12供电，并控制第二电机12转动第一光纤绕盘121的速度，以减少第一电机11的转动，对第一光纤绕盘121的转动的影响。

此外，在本发买那个实施例提供的光纤制备装置100中，第一电机输出轴111的中心轴线与第一光纤绕盘121和第二光纤绕盘131相切，并与目标光纤40重合，使得第一电机输出轴111带动第二电机12轴向转动，且目标光纤40在第一光纤绕盘121和第二光纤绕盘131之间的运动时，目标光纤40仍保持与基板30平行、与第二电机输出轴122和第三电机输出轴132两个中心的连线平行的平稳状态，从而使得光纤制备装置100在制备螺旋光纤时，输出均匀的螺旋周期。

在实际应用中，若第二电机和第三电机之间的距离较远，则位于第一光纤绕盘和第二光纤绕盘之间的目标光纤难以保持与基板平行、与第二电机输出轴和第三电机输出轴两个中心的连线平行的平稳状态，因此，本实用新型实施例提供的光纤制备装置中，还通过准直装置横向固定光纤。

请参阅图1，在本实用新型实施例中，光纤制备主体10还包括设置在基座30上的第一准直器17和第二准直器18；第一准直器17设置在第二电机12和热源输出器14之间，第二准直器19设置在热源输出器14和第三电机13之间；第一准直器17包括第一准直孔171，第二准直器18包括第二准直孔181，目标光纤40穿过第一准直孔171和第二准直孔181。

其中，第一准直孔171和第二准直孔181的直径均大于目标光纤40的直径；第一准直孔171和第二准直孔181同轴。

第一准直器和第二准直器可以令目标光纤自由移动，同时防止在加工过程中，目标光纤发生晃动，从而确保目标光纤在制备过程中准直且与第一电机输出轴转动同轴，不产生横向偏移等误差。

在具体应用中，第一准直器包括第一上半件和第一下半件，第一上半件和第一下半件的中心位置分别具有直径相等的半圆形缺口，第一上半件和第一下半件连接后，第一上半件和第一下半件上的半圆形缺口形成目标光纤穿过的第一准直孔。

第二准直器包括第二上半件和第二下半件，第二上半件和第二下半件的中心位置分别具有直径相等的半圆形缺口，第二上半件和第二下半件108连接后，第二上半件和第二下半件上的半圆形缺口形成目标光纤穿过的第二准直孔。

在本实用新型实施例中，热源输出器14用于对目标光纤进行预热处理。

在具体应用中，热源输出器对目标光纤进行预热处理时，可采用定点加工方式，通过位于目标光纤上的加工点均匀的对目标光纤进行预热等加工程序，使目标光纤在加热过程中均匀受热，达到光纤软化温度。其中，热源输出器的输出物质，也即热源产生器的输出物质可以包括氢氧火焰、co2激光、电弧放电、加热电阻丝中的任意一个，根据实际需要进行选择。

本实用新型实施例提供的光纤制备装置通过控制模块20控制光纤制备主体10的工作，下面对控制模块20的结构进行说明。

请参阅图1，在本实用新型实施例中，控制模块20包括依次连接的电机控制器21、主控制器22、热源控制器23和热源产生器24；其中，电机控制器21分别与所述第一电机11、第二电机12和第三电机13连接，热源控制器23与热源输出器14连接。

在本实用新型实施例中，主控制器22，用于控制电机控制器和热源控制器的工作状态。

在具体应用中，制备光纤时，一般先由热源控制器对目标光纤进行预热，再由电机控制器对目标光纤的进行加工。

在本实用新型实施例中，电机控制器21，用于分别控制第一电机、第二电机、以及第三电机的工作状态；还用于分别控制第一电机转动第一电机输出轴的速度、第二电机转动第一光纤绕盘的速度以及第三电机转动第二光纤绕盘的速度。

在具体应用中，表现为第一电机输出轴转动的速度、第二电机输出轴转动的速度和第三电机输出轴转动的速度均由电机控制器单独控制。其中，第一电机输出轴、第二电机输出轴、第三电机输出轴均为匀速转动。

在具体应用中，电机控制器通过控制电源是否对第一电机、第二电机和第三电机供电，从而控制第一电机输出轴是否转动，第一光纤绕盘和第二光纤绕盘是否转动。还可以通过控制电源对第一电机、第二电机和第三电机的输出物质电压，从而控制第一电机中第一电机输出轴的转动速度，第二电机中第二电机输出轴的转动速度和第三电机中第三电机输出轴的转动速度，也就是上述的第一电机转动第一电机输出轴的速度、第二电机转动第一光纤绕盘的速度以及第三电机转动第二光纤绕盘的速度，可见，通过上述的速度控制，能够实现螺旋光纤和微纳光纤制备过程的精确可控，从而制备出规格统一、精确度高的光纤成品。

在本实用新型实施例中，热源控制器23，用于控制所述热源产生器与所述热源输出器对所述目标光纤进行加工。

本实用新型实施例还以实际应用，说明光纤制备装置中，通过控制模块控制光纤制备主体进行光纤制备的工作流程：

制备螺旋光纤时，主控制器先令热源控制器工作，使热源产生器产生热源，并通过热源输出器，对绕于第一光纤绕盘和第二光纤绕盘之间的目标光纤，通过定点加工的方式进行预热；在主控制器发出预热指令之后，即可向电机控制器发出工作指令，如控制第一电机不工作，第二电机和第三电机低速运转，在预热后，再令第一电机工作，此时还根据成品光纤规格，调整第二电机轴向转动的速度为v1，第一光纤绕盘转动的速度为v2，第二光纤绕盘转动的速度为v3，进行一个周期的螺旋光纤的制备，重复进行上述的周期制备过程，并根据实际情况进行适应性调整，则可得到成品的螺旋光纤。

制备微纳光纤时，主控制器同样先令热源控制器工作，但第一电机始终不工作，预热后，根据微纳光纤直径，计算光纤拉伸量和速度差，调整第一光纤绕盘转动的速度v2’和第二光纤绕盘转动的速度v3’，也即调整第二电机输出轴的转速和第三电机输出轴的转速，得到v2’与v3’的差值，拉伸光纤，进行一个周期的微纳光纤的制备，反复进行上述的周期制备过程，并根据实际情况进行适应性调整，则可得到成品的微纳光纤。

本实用新型实施例提供的光纤制备装置，使用第二电机和第三电机固定目标光纤，并通过第一光纤绕盘和第二光纤绕盘，对目标光纤进行分段的加工处理。在对目标光纤的加工处理中，主控制器向电机控制器和热源控制器发送工作指令，热源控制器和热源产生器对目标光纤进行预热，再通过电机控制器，控制第一电机工作，使第二电机轴向转动，使第一光纤绕盘和第二光纤绕盘均速转动或变速转动，使得预热后的目标光纤进行水平拉伸、螺旋拉伸等加工操作，从而对应的生产出微纳光纤和螺旋光纤。本实用新型实施例提出的光纤制备装置，可以用于制备微纳光纤和螺旋光纤两种光纤，其制备流程简单，提高了螺旋光纤和微纳光纤的制备效率，且通过控制第一电机输出轴带动所述第二电机轴向转动的速度，以及第一光纤绕盘和第二光纤绕盘的转动速度，令微纳光纤的直径及螺旋光纤的直径和周期精确可控，使其能够进行大批量的制备。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。