一种微小型光纤陀螺封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种微小型光纤陀螺封装结构，包括：光路结构、电路结构和机械结构；光路结构和电路结构采用胶粘剂Ⅰ灌封固定在机械结构上。本发明专利技术从光纤熔接点溶剂及保护、结构封装、大功率发热器件散热、光路、电路减振等方面设计，实现光纤陀螺仪小型化、高可靠封装；在保证光纤陀螺在高温、大量级振动冲击条件下的可靠性的同时实现了光纤陀螺的小型化。

A packaging structure of micro fiber optic gyroscope

【技术实现步骤摘要】
一种微小型光纤陀螺封装结构
本专利技术属于光纤惯导
，尤其涉及一种微小型光纤陀螺封装结构。
技术介绍
光纤陀螺仪作为一种新型惯性仪表，由于其精度、功耗、质量等方面的优势，已广泛应用于导弹、飞机、舰船和车辆等领域。随着光纤陀螺广泛应用，对小型化的光纤陀螺需求越来越高，同时还要求光纤陀螺在高温、振动、冲击等环境下的可靠性满足要求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种微小型光纤陀螺封装结构，从光纤熔接点溶剂及保护、结构封装、大功率发热器件散热、光路、电路减振等方面设计，实现光纤陀螺仪小型化、高可靠封装；在保证光纤陀螺在高温、大量级振动冲击条件下的可靠性的同时实现了光纤陀螺的小型化。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种微小型光纤陀螺封装结构，包括：光路结构、电路结构和机械结构；光路结构和电路结构采用胶粘剂Ⅰ灌封固定在机械结构上。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，机械结构，包括：结构本体、上盖和下盖；上盖和下盖分别设置在结构本体的上方和下方，实现结构封装。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，光路结构，包括：光纤环、Y波导、耦合器、光源、光电探测器和连接尾纤；光纤环、Y波导、耦合器、光源和光电探测器之间通过连接尾纤熔接连接；光纤环、Y波导和耦合器设置在结构本体的下方；光源和光电探测器设置在结构本体的上方；光源输出光束，光束经耦合器传递至Y波导，Y波导将光束分成两束子光束，两束子光束分别进入光纤环的两个输入端，并沿光纤环光路返回至Y波导，然后经耦合器传递至光电探测器。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，电路结构，包括：A/D转换器、FPGA逻辑运算单元、D/A转换器和电路基板；A/D转换器、FPGA逻辑运算单元和D/A转换器依次间隔设置在电路基板上，间隔处填充导热材料；电路基板安装在结构本体上、位于光源上方；A/D转换器将采集到的光电探测器输出的电压模拟信号发送给FPGA逻辑运算单元进行处理运算，将处理运算结果作为光纤陀螺的输出信号发送至D/A转换器，D/A转换器将输出信号转换为输出模拟信号后发送给Y波导。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，光纤环采用胶粘剂Ⅱ与结构本体连接；耦合器采用胶粘剂Ⅲ与结构本体连接；连接尾纤采用胶粘剂Ⅳ与结构本体连接并全埋覆。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，导热材料为：导热系数≥2.5W/m·℃，使用温度范围-50～80℃，体积电阻率≥1012Ω·cm，击穿电压强度≥10kV/mm，邵氏硬度≤30，杨氏模量≤0.5MP的有机基复合材料；胶粘剂Ⅰ为：密度≤1.2g/cm3，发泡率≥2倍，导热系数≥0.8W/m·℃，体积电阻率≥1012Ω·cm，击穿电压强度≥5KV/mm，使用温度范围-55～150℃，≤75℃温度条件下成型≤30min的导热发泡胶；胶粘剂Ⅱ为：硅橡胶、或丙烯酸胶；胶粘剂Ⅲ为：硅橡胶、或丙烯酸胶、或环氧胶；胶粘剂Ⅳ为：硅橡胶。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，连接尾纤采用：外径80μm的包层+外径165μm的涂覆层、模场直径为6μm的保偏光纤或者单模光纤；或，外径80μm的包层+外径135μm的涂覆层、模场直径为6μm的保偏光纤或者单模光纤；或，外径60μm的包层+外径100μm的涂覆层、模场直径为6μm的保偏光纤或者单模光纤。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，连接尾纤熔接后熔接点强度≥7N，保偏光纤消光比≥30dB，保偏光纤损耗≤0.3dB，单模光纤损耗≤0.05dB。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，连接尾纤熔接后剥除原涂覆层进行重新涂覆，重新涂覆的涂覆层的外径不大于195μm；连接尾纤熔接点及熔接点涂覆部位可弯曲成≥20mm直径。在上述微小型光纤陀螺封装结构中，上盖和下盖采用激光焊接方式与结构本体连接；焊缝的宽度为0.2mm-1.2mm，深度为0.2mm-1.5mm，深宽比不小于1，焊缝与光纤线环之间的距离不小于0.5mm。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术公开了一种微小型光纤陀螺封装结构，在大功率发热器件与金属结构件之间填充高导热绝缘材料，避免了由于导热材料导热系数低使得器件表面温度过高，或导热材料绝缘能不好，影响电子器件安全，提高了光纤陀螺在高温环境下的可靠性。(2)本专利技术公开了一种微小型光纤陀螺封装结构，采用灌封的方式对电路及光纤环进行固定，灌封胶具有低密度、良好的导热性能，快速成型，良好的绝缘性能。该灌封方式工艺性好，保证了光纤陀螺轻质以及光路、电路温度性能，实现了陀螺的抗振动、抗冲击性能。(3)本专利技术公开了一种微小型光纤陀螺封装结构，光纤熔接采用高强熔接技术，实现了不同尺寸细径光纤高可靠、高性能熔接。熔接后采用涂覆方式对熔接点保护，利于实现光纤陀螺小型化，涂覆后器件连接尾纤采用全埋覆固定，提高了陀螺抗振动、抗冲击性能。附图说明图1是本专利技术实施例中一种微小型光纤陀螺封装结构的示意图。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，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。如图1，在本实施例中，该微小型光纤陀螺封装结构，包括：光路结构1、电路结构2和机械结构3；光路结构1和电路结构2采用胶粘剂Ⅰ42灌封固定在机械结构3上。优选的，机械结构3具体可以包括：结构本体31、上盖32和下盖33。其中，上盖32和下盖33分别设置在结构本体31的上方和下方，实现结构封装。优选的，光路结构1具体可以包括：光纤环11、Y波导12、耦合器13、光源14、光电探测器15和连接尾纤16。其中，光纤环11、Y波导12、耦合器13、光源14和光电探测器15之间通过连接尾纤16熔接连接；光纤环11、Y波导12和耦合器13设置在结构本体31的下方；光源14和光电探测器15设置在结构本体31的上方；光源14输出光束，光束经耦合器13传递至Y波导12，Y波导12将光束分成两束子光束，两束子光束分别进入光纤环11的两个输入端，并沿光纤环11光路返回至Y波导12，然后经耦合器13传递至光电探测器15。优选的，电路结构2具体可以包括：A/D转换器21、FPGA逻辑运算单元22、D/A转换器23和电路基板24。其中，A/D转换器21、FPGA逻辑运算单元22和D/A转换器23依次间隔设置在电路基板24上，间隔处填充导热材料41；电路基板24安装在结构本体31上、位于光源14上方；A/D转换器21将采集到的光电探测器15输出的电压模拟信号发送给FPGA逻辑运算单元22进行处理运算，将处理运算结果作为光纤陀螺的输出信号发送至D/A转换器23，D/A转换器23将输出信号转换为输出模拟信号后发送给Y波导12。在本专利技术的一优选实施例中，光纤环11采用胶粘剂Ⅱ43与结构本体31连接；耦合器13采用胶粘剂Ⅲ44与结构本体31连接；连接尾纤16采用胶粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小型光纤陀螺封装结构，其特征在于，包括：光路结构(1)、电路结构(2)和机械结构(3)；光路结构(1)和电路结构(2)采用胶粘剂Ⅰ(42)灌封固定在机械结构(3)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种微小型光纤陀螺封装结构，其特征在于，包括：光路结构(1)、电路结构(2)和机械结构(3)；光路结构(1)和电路结构(2)采用胶粘剂Ⅰ(42)灌封固定在机械结构(3)上。


2.根据权利要求1所述的微小型光纤陀螺封装结构，其特征在于，机械结构(3)，包括：结构本体(31)、上盖(32)和下盖(33)；上盖(32)和下盖(33)分别设置在结构本体(31)的上方和下方，实现结构封装。


3.根据权利要求2所述的微小型光纤陀螺封装结构，其特征在于，光路结构(1)，包括：光纤环(11)、Y波导(12)、耦合器(13)、光源(14)、光电探测器(15)和连接尾纤(16)；
光纤环(11)、Y波导(12)、耦合器(13)、光源(14)和光电探测器(15)之间通过连接尾纤(16)熔接连接；
光纤环(11)、Y波导(12)和耦合器(13)设置在结构本体(31)的下方；
光源(14)和光电探测器(15)设置在结构本体(31)的上方；
光源(14)输出光束，光束经耦合器(13)传递至Y波导(12)，Y波导(12)将光束分成两束子光束，两束子光束分别进入光纤环(11)的两个输入端，并沿光纤环(11)光路返回至Y波导(12)，然后经耦合器(13)传递至光电探测器(15)。


4.根据权利要求3所述的微小型光纤陀螺封装结构，其特征在于，电路结构(2)，包括：A/D转换器(21)、FPGA逻辑运算单元(22)、D/A转换器(23)和电路基板(24)；
A/D转换器(21)、FPGA逻辑运算单元(22)和D/A转换器(23)依次间隔设置在电路基板(24)上，间隔处填充导热材料(41)；
电路基板(24)安装在结构本体(31)上、位于光源(14)上方；
A/D转换器(21)将采集到的光电探测器(15)输出的电压模拟信号发送给FPGA逻辑运算单元(22)进行处理运算，将处理运算结果作为光纤陀螺的输出信号发送至D/A转换器(23)，D/A转换器(23)将输出信号转换为输出模拟信号后发送给Y波导(12)。


5.根据权利要求4所述的微小型光纤陀螺封装结构，其特征在于，
光纤环(11)采用胶粘剂Ⅱ(43)与结构本体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：许保祥，于海成，王利超，胡永红，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11