本发明专利技术涉及一种光波导芯片与光纤角度自动对准装置及方法，本发明专利技术的一种光波导芯片与光纤角度自动对准装置包括光纤力感知夹具(7)。通过采用光纤力感知夹具(7)，解决了由于光波导芯片(4)与光纤截面尺寸与材质不一样导致的难判定二者的相对位置的问题，进而实现光波导芯片(4)与输入/输出光纤角度自动对准，具有可靠性高、精度高、重复性好的优点。可广泛应用于机械自动化领域中光波导装置中。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，本专利技术的一种光波导芯片与光纤角度自动对准装置包括光纤力感知夹具(7)。通过采用光纤力感知夹具(7)，解决了由于光波导芯片(4)与光纤截面尺寸与材质不一样导致的难判定二者的相对位置的问题，进而实现光波导芯片(4)与输入/输出光纤角度自动对准，具有可靠性高、精度高、重复性好的优点。可广泛应用于机械自动化领域中光波导装置中。【专利说明】
本专利技术涉及，尤其涉及一种基于 接触感知的光波导芯片与光纤角度自动对准装置及方法。
技术介绍
现有光波导芯片与光纤角度对准装置是由输入/输出光纤承载6轴手动或电动运 动平台与夹具、光波导芯片承载平台与夹具、CCD观察装置等部件组成，广泛应用于平面光 波导芯片分路器、阵列波导光栅、阵列光开关等光波导芯片与光纤的角度对准。输入/输出 光纤通过光纤夹具固定在6轴运动平台上，光波导芯片通过波导夹具固定在芯片平台上。 光纤承载6轴运动平台如果为手动，则需操作者肉眼通过CCD观察，手动调节输入/输出光 纤承载6轴运动平台，以实现光波导芯片与输入/输出光纤角度对准，这种结构实现的角度 对准严重依赖操作者的技艺，对于批量操作而言，其重复性与可靠性均不高。 如图1所示，光纤承载6轴运动平台如果为电动，则还需控制计算机，通过机器视 觉的方法获得输入光纤与光波导芯片间、光波导芯片与输出光纤间的角度偏差与间距，进 而驱动输入/输出光纤承载6轴运动平台，以实现光波导芯片与输入/输出光纤角度的自 动对准。 采用手动平台与电动平台存在的共同缺点是： 首先，光波导芯片与光纤截面尺寸不一致，（XD的光学放大装置由于景深的原因， 不能同时清晰看到光波导芯片与光纤，操作者不能判定两者的相对位置，不能实现两者角 度对准；另外，光波导芯片与光纤材质不一致，光波导芯片存底材料多为石英玻璃，近年来 随着光波导芯片光通道数量的增加，逐步采用硅作为存底，属于不透明材质，通过CCD难以 显示，进而导致操作者不能判定两者的相对位置，不能实现两者角度对准。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题就是提供一种光波导芯片与光纤角度自动对准装置，解 决由于光波导芯片与光纤截面尺寸不一致及光波导芯片与光纤材质不一致导致的不能精 确对准的问题。 (二）技术方案 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光波导芯片与光纤角度自动对准装 置，包括光波导芯片； 位于光波导芯片输入端的输入光纤； 位于光波导芯片输出端的输出光纤； 光纤夹具，包括输入光纤夹具、输出光纤夹具，将光纤固定在光纤承载6轴运动平 台上； 光波导芯片夹具，将光波导芯片固定在光波导芯片承载平台上； 控制计算机，连接光纤承载6轴运动平台； 所述输入光纤夹具、输出光纤夹具为光纤力感知夹具； 所述光纤力感知夹具包括压紧装置、底座、移动平台、气缸、位移传感器； 所述压紧装置将光纤夹持并固定在移动平台上； 所述移动平台设于底座上，在光纤与光波导芯片接触力作用下，沿着作用力方向 移动； 所述气缸紧固在承载光纤的移动平台上，当移动平台带动光纤与光波导芯片接触 产生压力时，气缸压缩产生反向推力，使得光纤与光波导芯片保持紧密接触； 所述位移传感器固定在底座上，与承载光纤的移动平台保持一定的间距，将光纤 与光波导芯片之间角度的变化变成距离的变化；另一端与控制计算机连接，将距离的变化 转化成信号传递给控制计算机，得出移动平台与底座的相对位移。 优选地，所述压紧装置为机械压紧装置，机械压紧装置包括压片、压紧螺母、压紧 杆轴以及压紧杆； 移动平台包括旋紧螺母、压块、滑块、承载面、交叉滚柱导轨、第一侧挡柱、第二侧 挡柱； 机械压紧装置将光纤固定在移动平台的承载面上； 压紧杆轴固定在承载面上，承载面固定在滑块上； 还包括第一侧挡柱和第二侧挡柱，通过旋紧螺母，压块推挤承载面，承载面紧贴第 一侧挡柱和第二侧挡柱，使得承载面与滑块贴合在一起； 滑块固定在交叉滚柱导轨的滑动块上，交叉滚柱导轨沿着光纤与光波导芯片导接 触力方向设置； 在交叉滚柱导轨的不动块通过螺钉与光纤力感知夹具的底座连接在一起； 在交叉滚柱导轨的滑动块和不动块通过滚柱连接在一起； 滑块与气缸固定连接在一起，气缸通过气缸紧固螺母紧固在光纤力感知夹具的底 座上； 位移传感器，固定在底座上，与承载光纤的移动平台保持一定的间距，用于测量滑 块与底座的间距。 优选地，所述光纤力感知夹具上设有螺纹孔，通过螺钉将光纤力感知夹具固定在 光纤承载6轴运动平台上。 优选地，所述光纤承载6轴运动平台从下至上依次是Z平台、X平台、Y平台、θ z 平台、Θ X平台、Θ y平台； 光纤力感知夹具夹持固定光纤，固定连接于光纤承载6轴运动平台，连接光波导 芯片夹具夹持固定的光波导芯片。 优选地，所述光纤力感知夹具夹持固定光纤，与光纤承载6轴运动平台的Θ y平台 固定连接。 优选地，所述光波导芯片与输入光纤、输出光纤的光轴的对准精度在0. lum以下； 所述光纤承载6轴运动平台在Z、X、Y方向的平动精度在0.01mm以下； 在θ ζ、Θ X、Θ y方向上的回转精度在〇· 005deg以下。 基于上述装置，本专利技术还提供一种光波导芯片与光纤的角度自动对准的方法，包 括以下步骤： 步骤一：将输入光纤放置在光纤力感知夹具上，固定于输入端的光纤承载6轴运 动平台上，并与光源相连； 步骤二：将输出光纤放置在光纤力感知夹具上，固定于输出端的光纤承载6轴运 动平台上，并将首末两通道与双通道光功率相连； 步骤三：将光波导芯片放置在波导夹具上，固定于光波导芯片承载平台上； 步骤四：驱动输入侧与输出侧的光纤承载6轴运动平台的X运动平台、Y运动平 台、Z运动平台，以及输入侧与输出侧的光纤承载6轴运动平台的θ z运动平台，通过算法 实现输入光纤、输出光纤与光波导芯片初步对准； 步骤五：驱动输入侧的光纤承载6轴运动平台的θ x平台在设定范围内运动，同时 通过位移传感器713检测到滑块与底座的间距T1的变化，直到检测到最大间距T1，并记录 当前位置，然后驱动Θ Χ平台到最大间距T1位置，以此实现ΘΧ方向上的角度对准； 步骤六：驱动输入侧的光纤承载6轴运动平台的Θ 7平台在设定范围内运动，同时 检测位移传感器检测到滑块与底座的间距Τ2的变化，直到检测到最大间距Τ2,并记录当前 位置，然后驱动9 7平台到最大间距Τ2位置，以此实现0y方向上的角度对准； 步骤七：根据骤五和六，实现输出侧θχ方向和0y方向上的角度对准。 (三）有益效果 本专利技术的一种光波导芯片与光纤角度自动对准装置包括光纤力感知夹具，采用上 述特设结构，解决由于光波导芯片与光纤截面尺寸与材质不一样导致的难判定二者的相对 位置的问题，进而实现光波导芯片与输入/输出光纤角度自动对准，具有可靠性高、精度 高、重复性好的优点。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光波导芯片与光纤角度自动对准装置，包括光波导芯片(4)；位于光波导芯片(4)输入端的输入光纤(1)；位于光波导芯片输出端的输出光纤(2)；光纤夹具，包括输入光纤夹具、输出光纤夹具，将光纤固定在光纤承载6轴运动平台(3)上；光波导芯片夹具(8)，将光波导芯片(4)固定在光波导芯片承载平台(5)上；控制计算机(6)，连接光纤承载6轴运动平台(3)；其特征在于，所述输入光纤夹具、输出光纤夹具为光纤力感知夹具(7)；所述光纤力感知夹具(7)包括压紧装置、底座(701)、移动平台、气缸(715)、位移传感器(713)；所述压紧装置将光纤夹持并固定在移动平台上；所述移动平台设于底座(701)上，在光纤与光波导芯片(4)接触力作用下，沿着作用力方向移动；所述气缸(715)紧固在承载光纤的移动平台上，当移动平台带动光纤与光波导芯片(4)接触产生压力时，气缸(715)压缩产生反向推力，使得光纤与光波导芯片(4)保持紧密接触；所述位移传感器固定在底座(701)上，与承载光纤的移动平台保持一定的间距，将光纤与光波导芯片(4)之间角度的变化变成距离的变化；另一端与控制计算机(6)连接，将距离的变化转化成信号传递给控制计算机(6)，得出移动平台与底座的相对位移。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑煜，周剑英，段吉安，王丽军，吕文，李继攀，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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