一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，包括光谱分析仪和环形器，光谱分析仪和环形器之间设有两条前段单模光纤，其中一条前段单模光纤上设有衰减器，另一条前段单模光纤上设有放大器，环形器上还设有后段单模光纤，后段单模光纤上设有依次设有位移台和光纤探头。本发明专利技术提供的可调控气泡清洁和检测系统，工作元件为光纤探头，易弯曲、移动；由于光纤良好的可塑性，产生气泡的光纤锥尺寸可足够小，有利于深入到装置内部，实现任意位置的定点清洁；利用液体中的气泡实现清洁功能，不会对待清洁物体造成机械损伤；可同时实现对待清洁面的清洁和洁净度检测，清洁元件与检测元件为同一光纤探头，结构紧凑，集成度高。

A Fiber Optic Probe Cleaning and Detecting System and Its Fabrication and Application Method

The invention discloses an optical fiber probe type cleaning and detection system and its fabrication and use method, including a spectral analyzer and a circular device. There are two front single-mode optical fibers between the spectral analyzer and the circular device. One front single-mode optical fiber has an attenuator, the other front single-mode optical fiber has an amplifier, and the back single-mode optical fiber is also provided on the circular device. A displacement table and an optical fiber probe are arranged on the fiber in turn. The adjustable bubble cleaning and detection system provided by the invention has optical fiber probe as working element, which is easy to bend and move; due to the good plasticity of the optical fiber, the size of the optical fiber cone that produces bubbles can be small enough to penetrate into the device and achieve fixed-point cleaning at any position; using bubbles in liquid to achieve cleaning function, it will not cause mechanical damage to clean objects; At the same time, it realizes the cleanliness and cleanliness detection of the cleaning surface. The cleaning element and the detection element are the same optical fiber probe with compact structure and high integration.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法
本专利技术涉及微加工制造
，具体涉及一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法。
技术介绍
21世纪以来，随着智能时代的到来，电子、信息、医学等诸多领域涉及到越来越多的微型、精密器件及技术手段，仪器内部洁净度、加工材料表面光滑度等清洁问题在其中发挥着至关重要的作用。仪器内部洁净度降低，直接影响仪器的性能、稳定性以及使用寿命，甚至会产生安全隐患。在微加工领域中，表面洁净度影响加工质量。在半导体工业中，表面洁净度低会导致芯片失效，造成的损失远超制造环节的纰漏；在光学加工中，光学基片不洁会导致膜层质量下降，光损耗增强，激光损伤阈值降低等问题,使光学元件报废。因此，对高精度、微型清洁技术的研究是十分必要的。现今对精密仪器进行清洁主要通过精密仪器清洁剂和超声震荡两种方式。精密仪器清洁剂通过喷洒、浸泡等方式，溶解杂质，实现清洁功能。这类清洁剂多含有可燃性物质成分，存在安全隐患，且不能对器件内部等肉眼不可见区域进行清洁，存在清洁残留。超声震荡技术利用超声波在液体中的空化、加速度及直进流等作用，使杂质分解、乳化、剥离，实现清洁功能。超声震荡存在对器件造成机械损伤的安全隐患，并且，该技术适合器件的整体清洁，无法实现局部小范围清洁功能。另外，现今的清洁技术均无法实时的对待清洁面的清洁度进行检测，只能依靠其他设备或在后续使用中发现问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，解决了现有精密仪器清洁技术不能深入设备内部、存在清洁死角的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，包括光谱分析仪和环形器，所述光谱分析仪和环形器之间设有两条前段单模光纤，其中一条前段单模光纤上设有衰减器，另一条前段单模光纤上设有放大器，所述环形器上还设有后段单模光纤，后段单模光纤上设有依次设有位移台和光纤探头。进一步地，所述光谱分析仪包括激光器和光谱仪，激光器与放大器所在的前段单模光纤连接，光谱仪与衰减器所在的前段单模光纤连接。进一步地，激光器为1505-1630nm的宽谱光源，输出光功率为0-6dBm；光谱仪为多端口光功率分析仪，可探测波长范围为1505-1630nm，可探测功率范围为-80dBm-10dBm。进一步地，所述前段单模光纤和后段单模光纤的纤芯直径均为8-10μm，包层直径均为125μm。进一步地，所述环形器为三端口单向环形器件，环形器包括A端口、B端口、以及C端口，A端口与放大器连接，B端口与后段单模光纤连接，C端口与衰减器连接，所述光信号能够在环形器内单向传输。一种光纤探头式清洁和检测系统的制作方法，包括以下步骤：a)将激光器输出端与放大器一端连接，放大光信号，实现0-300mw可调；b)环形器的A端口与放大器另一端连接，B端口连接后段单模光纤；c)在后段单模光纤上选取一点，固定在位移台上，后段单模光纤端面切割平整，构成光纤探头；d)衰减器一端连接环形器C端口，另一端与光谱仪连接，衰减器将光功率衰减至光谱仪安全功率以下。一种光纤探头式清洁和检测系统的使用方法，包括以下步骤：步骤1：将待清洁面浸没在液体中，调节位移台，使光纤探头端面与待清洁面平行，相距约24-150μm；步骤2：打开激光器，调节位移台，使光纤探头移动，观察光谱仪上干射信号：若干涉信号光滑，表明光纤正对位置待清洁面光滑；若干涉信号不光滑，表明光纤正对位置待清洁面有杂质，固定位移台；步骤3：缓慢调节放大器，使光功率逐渐增大，直至光纤端面不断有气泡产生，系统进入整体清洁模式，通过调节光功率可控制气泡的产生速率，气泡产生越快，整体清洁效率越高；步骤4：缓慢调节放大器，使光功率逐渐降低，观察光谱仪，当光谱仪产生的正弦信号对比度增大，表明光纤探头与待清洁面之间仅存在一个气泡，系统进入局部清洁模式，调节位移台，使光纤探头前后移动，利用光纤探头上的气泡点触待清洁面；当光谱仪上显示光滑的干涉信号，表明气泡接触区域洁净度良好，完成该点清洁；步骤5：重复步骤1-4，进行其他位置的清洁与检测。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，本专利技术提供的可调控气泡清洁和检测系统，工作元件为光纤探头，易弯曲、移动；由于光纤良好的可塑性，产生气泡的光纤锥尺寸可足够小，有利于深入到装置内部，实现任意位置的定点清洁；2、本专利技术一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，利用液体中的气泡实现清洁功能，不会对待清洁物体造成机械损伤，是一种安全的清洁技术；3、本专利技术一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，可同时实现对待清洁面的清洁和洁净度检测，清洁元件与检测元件为同一光纤探头，结构紧凑，集成度高；4、本专利技术一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法，制作工艺简单，操作方便，降低了制造成本和使用难度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为实施例中提供的一种可调控气泡清洁和检测系统的结构示意图；图2为实施例中提供的一种可调控气泡清洁和检测系统检测原理示意图；图3为实施例中提供的一种可调控气泡清洁和检测系统对(a)清洁表面和(b)非清洁表面的检测结果；图4为实施例中提供的一种可调控气泡清洁和检测系统的整体清洁模式示意图；图5为实施例中提供的一种可调控气泡清洁和检测系统的作业腔中有一个气泡时光谱对比示意图；图6为实施例中提供的一种可调控气泡清洁和检测系统的局部清洁模式示意图；附图中标记及对应的零部件名称：1-光谱分析仪，2-衰减器，3-放大器，4-环形器，5-前段单模光纤，6-后段单模光纤，7-激光器，8-光谱仪，9-位移台，10-光纤探头，11-待检测平面，12-第一气泡，13-第二气泡，14-激光，15-反射激光，16-谐振腔，17-干涉光。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1至图6所示，本专利技术一种光纤探头式清洁、检测系统，包括光谱分析仪1和环形器4，所述光谱分析仪1包括激光器7和光谱仪8，所述激光器7为1505至1630nm的宽谱光源，输出光功率为0至6dBm；光谱仪8为多端口光功率分析仪，可探测波长范围为1505至1630nm，可探测功率范围为-80dBm至10dBm。所述环形器4为三端口单向环形器件，环形器4包括A端口、B端口以及C端口，并且光信号只能在环形器4内单向传输，即光信号只能沿着A端口传递至B端口，再从B端口传递至C端口，C端口再传动至A端口，反方向时隔离的。所述光谱分析仪1和环形器4之间设有两条前段单模光纤5，所述前段单模光纤5为普通单模光纤，中心波长在1550nm附近，纤芯直径一般为8-10μm，包层直径125μm，单模光纤光纤模间色散小，可实现低损耗光传输，是常用的通信波段单模光纤，易获得且价格低。其中一根前段单模光纤5一端与环形器4的A端口连接，另一端与激光器连接，另外一根前段单模光纤5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤探头式清洁、检测系统，其特征在于，包括光谱分析仪(1)和环形器(4)，所述光谱分析仪(1)和环形器(4)之间设有两条前段单模光纤(5)，其中一条前段单模光纤(5)上设有衰减器(2)，另一条前段单模光纤(5)上设有放大器(3)，所述环形器(4)上还设有后段单模光纤(6)，后段单模光纤(6)上设有依次设有位移台(9)和光纤探头(10)。

【技术特征摘要】
1.一种光纤探头式清洁、检测系统，其特征在于，包括光谱分析仪(1)和环形器(4)，所述光谱分析仪(1)和环形器(4)之间设有两条前段单模光纤(5)，其中一条前段单模光纤(5)上设有衰减器(2)，另一条前段单模光纤(5)上设有放大器(3)，所述环形器(4)上还设有后段单模光纤(6)，后段单模光纤(6)上设有依次设有位移台(9)和光纤探头(10)。2.根据权利要求1所述的一种光纤探头式清洁、检测系统，其特征在于，所述光谱分析仪(1)包括激光器(7)和光谱仪(8)，激光器(7)与放大器(3)所在的前段单模光纤(5)连接，光谱仪(8)与衰减器(2)所在的前段单模光纤(5)连接。3.根据权利要求2所述的一种光纤探头式清洁、检测系统，其特征在于，激光器(7)为1505-1630nm的宽谱光源，输出光功率为0-6dBm；光谱仪(8)为多端口光功率分析仪，可探测波长范围为1505-1630nm，可探测功率范围为-80dBm-10dBm。4.根据权利要求1所述的一种光纤探头式清洁、检测系统，其特征在于，所述前段单模光纤(5)和后段单模光纤(6)的纤芯直径均为8-10μm，包层直径均为125μm。5.根据权利要求1所述的一种光纤探头式清洁、检测系统，其特征在于，所述环形器(4)为三端口单向环形器件，环形器(4)包括A端口、B端口、以及C端口，A端口与放大器(3)连接，B端口与后段单模光纤(6)连接，C端口与衰减器(2)连接，所述光信号能够在环形器(4)内单向传输。6.一种光纤探头式清洁和检测系统的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗劲瑭，陈一鸣，姚实颖，李均华，芶继军，高栋梁，周惟婧，祝和春，余葭苇，骆韬锐，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51