一种光纤波导阵列自动耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤波导阵列自动耦合装置。该装置实现了光纤波导阵列的准确、有效耦合。本发明专利技术的主要目的提出一种能够准确、平稳、有效的进行光纤波导阵列耦合的装置。使用一个位于工作台垂直面、龙门架侧面的相机和一个位于工作台水平面、龙门架顶部的相机获取光纤波导阵列的侧视和顶视图像信息，进行图像处理后获得光纤波导阵列的位置信息，使用位于工作台上的两个六自由度夹具调节光纤波导阵列位置，进行初步耦合位置粗调，使用光纤功率计获取耦合过程中的光功率损耗值，进行耦合位置微调进而达到耦合标准。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤波导阵列自动耦合装置
本专利技术属于光纤通信领域，具体涉及一种光纤波导阵列自动耦合装置。
技术介绍
光纤波导器件是光通信的重要部件，引导光信号在其中进行传播。光信号在光纤波导阵列中传输存在损耗，要减少光纤传输的损耗，就需要对光纤传输的能量损耗进行检测，通过光纤波导阵列耦合时测量其损耗值判断光纤波导阵列的耦合状态，并根据损耗值进行反馈调整使光纤波导器件达到最优耦合状态。。
技术实现思路
：(一)要解决的技术问题为提高光纤波导阵列的耦合效率以及耦合精度，本专利技术提供了一种光纤波导阵列自动耦合装置，可有效的解决当前同类产品只能实现单根光纤自动耦合，并且耦合效率低下的问题。同时也解决了光纤波导阵列多个光纤光路同时耦合，光纤器件防撞预判问题。(二)技术方案本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案，提供了一种光纤波导阵列自动耦合装置。一种光纤波导阵列自动耦合装置，其特征在于：其包括相机成像结构、两个六自由度光纤波导夹具、光功率测量传感器和上位机控制系统等部分；其中，相机成像结构用于对光纤波导阵列的顶部和侧面进行成像，获取光纤阵列的水平面位置信息和垂直面位置信息；相机成像结构包括位于龙门架顶部的相机和龙门架侧面的相机，分别获取光纤波导阵列的水平面顶视图像和垂直面侧视图像；六自由度光纤波导阵列夹具负责对光纤波导阵列进行固定和耦合位置调整；光功率测量传感器用于测量耦合中的光纤波导光功率损耗值，以确定光纤波导阵列的耦合状态是否到达要求；上位机控制系统负责控制相机成像结构的图像采集以及图像处理和光功率测量传感器数据处理，根据光纤波导阵列的位置信息和光功率测量传感器数据信息进行两个光纤夹具结构的位置调整，进行光纤波导阵列耦合。优选地，顶部相机成像采用蓝色同轴点光源，侧面相机成像采用环形光源，结合光纤波导的透明晶体，达到最优成像效果；获取得到的光纤波导顶视图片和侧视图片，经过实时图像分析，用于确定耦合的两个光纤波导的位置关系；通过顶视图像可以确认耦合的两个光纤波导阵列的8根光路，以便更加快速准确地将光纤波导移动到初始耦合点；获得两个光纤波导的位置关系后，通过调整6自由度位移台，使光纤波导达到初始位置；基于图像分析，同时对光纤位置进行预判以及防撞预警。优选地，两个光纤波导阵列夹具均由三个高精密线性位移台及三个高精密旋转台组成，沿X轴、Y轴、Z轴进行直线运动，并绕X轴、Y轴、Z轴进行旋转运动，进行光纤波导阵列的位置修正；基于相机成像结构获得的图像信息进行位置分析，当两个六自由度夹具将光纤波导阵列的位置调整到合适位置后，电机控制器驱动两个夹具的位于工作台水平面的Y轴电机向耦合位置接近运动，并进行耦合位置粗调。优选地，在完成耦合位置粗调后，根据光功率测量传感器测得的光功率值，继续使用两个光纤波导夹具进行耦合位置微调。优选地，在进行耦合位置微调时，通过爬坡算法，先在X方向寻找光通功率损耗最小点，再在Y方向寻找光通功率损耗最小点，最后在最优点进行耦合。优选地，上位机控制系统控制相机成像结构位置的调节、控制相机成像结构图像的读入、两个六自由度夹具的姿态调节及光纤波导阵列自动耦合装置整体耦合流程的控制；整体耦合流程包括：两个夹具上的光纤波导阵列处于分离状态，相机成像结构的电动滑轨自动调节成像结构的位置，使之处于合适的成像位置；根据相机成像结构的位置与图像信息结合得到光纤波导阵列的位置；上位机控制系统实时进行图像处理并发送控制信息驱动两个光纤夹具结构进行耦合位置初步调整；完成位置初步耦合后，在光功率测量传感器上会显示光纤波导阵列耦合中的的光功率损耗值，根据光功率测量传感器测得的光功率损耗值继续使用两个光纤波导夹具进行耦合位置微调；当光功率测量传感器的光功率损耗值达到耦合标准后，自动耦合过程结束。(三)有益效果本专利技术基于专利技术人在本领域多年的技术积累和研发，提供了一种光纤波导阵列自动耦合装置，用于实现光纤波导阵列的准确、有效耦合。与现有技术而言，至少具备以下技术优势：(1)本装置使用一个工作台垂直面、龙门架侧面的相机和一个位于工作台水平面、龙门架顶部的相机分别获取光纤波导阵列的侧视成像和顶视成像信息，软件系统可以实时、快速、持续的对光纤波导阵列的位置信息进行分析，实现持续、精确、平稳有效的初步耦合及位置粗调；(2)采用光功率计进行耦合中光功率损耗状态监控，确保耦合后的光纤波导阵列的有效性；(3)本装置采用两个六自由度夹具进行两节光纤波导阵列的耦合，可以实现耦合过程中准确、平滑的定位，定位误差小；(4)本装置可以通过上位机电脑实时监控光纤波导阵列耦合状态，查看光纤波导阵列的位置信息，耦合后的光功率信息；(5)解决了当前光纤波导阵列耦合只能通过手动调整来实现的瓶颈，效率低下，目前只能用于研究机构，无法量产到产线进行应用的问题；(6)通过视觉的方式实现光纤波导阵列的防撞预判，有效替代了目前市面上采用的价格昂贵的特殊传感器。附图说明图1为光纤波导阵列耦合装置整体外形图。图2为光纤波导阵列耦合装置结构图。附图标号说明：1.顶视相机；2.侧视相机；3.六自由度光纤波导阵列夹具；4.六自由度光纤波导阵列夹具；具体实施方式本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案，提供了一种光纤波导阵列自动耦合装置。一种光纤波导阵列自动耦合装置，其特征在于：其包括相机成像结构、两个六自由度光纤波导夹具、光功率测量传感器和上位机控制系统等部分；其中，相机成像结构用于对光纤波导阵列的顶部和侧面进行成像，获取光纤阵列的水平面位置信息和垂直面位置信息；相机成像结构包括位于龙门架顶部的相机和龙门架侧面的相机，分别获取光纤波导阵列的水平面顶视图像和垂直面侧视图像；六自由度光纤波导阵列夹具负责对光纤波导阵列进行固定和耦合位置调整；光功率测量传感器用于测量耦合中的光纤波导光功率损耗值，以确定光纤波导阵列的耦合状态是否到达要求；上位机控制系统负责控制相机成像结构的图像采集以及图像处理和光功率测量传感器数据处理，根据光纤波导阵列的位置信息和光功率测量传感器数据信息进行两个光纤夹具结构的位置调整，进行光纤波导阵列耦合。优选地，顶部相机成像采用蓝色同轴点光源，侧面相机成像采用环形光源，结合光纤波导的透明晶体，达到最优成像效果；获取得到的光纤波导顶视图片和侧视图片，经过实时图像分析，用于确定耦合的两个光纤波导的位置关系；通过顶视图像可以确认耦合的两个光纤波导阵列的8根光路，以便更加快速准确地将光纤波导移动到初始耦合点；获得两个光纤波导的位置关系后，通过调整6自由度位移台，使光纤波导达到初始位置；基于图像分析，同时对光纤位置进行预判以及防撞预警。优选地，两个光纤波导阵列夹具均由三个高精密线性位移台及三个高精密旋转台组成，沿X轴、Y轴、Z轴进行直线运动，并绕X轴、Y轴、Z轴进行旋转运动，进行光纤波导阵列的位置修正；基于相机成像结构获得的图像信息进行位置分析，当两个六自由度夹具将光纤波导阵列的位置调整到合适位置后，电机控制器驱动两个夹具的位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤波导阵列自动耦合装置，其特征在于：其包括相机成像结构、两个六自由度光纤波导夹具、光功率测量传感器和上位机控制系统等部分；其中，相机成像结构用于对光纤波导阵列的顶部和侧面进行成像，获取光纤阵列的水平面位置信息和垂直面位置信息；相机成像结构包括位于龙门架顶部的相机和龙门架侧面的相机，分别获取光纤波导阵列的水平面顶视图像和垂直面侧视图像；六自由度光纤波导阵列夹具负责对光纤波导阵列进行固定和耦合位置调整；光功率测量传感器用于测量耦合中的光纤波导光功率损耗值，以确定光纤波导阵列的耦合状态是否到达要求；上位机控制系统负责控制相机成像结构的图像采集以及图像处理和光功率测量传感器数据处理，根据光纤波导阵列的位置信息和光功率测量传感器数据信息进行两个光纤夹具结构的位置调整，进行光纤波导阵列耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤波导阵列自动耦合装置，其特征在于：其包括相机成像结构、两个六自由度光纤波导夹具、光功率测量传感器和上位机控制系统等部分；其中，相机成像结构用于对光纤波导阵列的顶部和侧面进行成像，获取光纤阵列的水平面位置信息和垂直面位置信息；相机成像结构包括位于龙门架顶部的相机和龙门架侧面的相机，分别获取光纤波导阵列的水平面顶视图像和垂直面侧视图像；六自由度光纤波导阵列夹具负责对光纤波导阵列进行固定和耦合位置调整；光功率测量传感器用于测量耦合中的光纤波导光功率损耗值，以确定光纤波导阵列的耦合状态是否到达要求；上位机控制系统负责控制相机成像结构的图像采集以及图像处理和光功率测量传感器数据处理，根据光纤波导阵列的位置信息和光功率测量传感器数据信息进行两个光纤夹具结构的位置调整，进行光纤波导阵列耦合。


2.根据权利要求1所述的光纤波导阵列耦合装置，其特征在于：顶部相机成像采用蓝色同轴点光源，侧面相机成像采用环形光源，结合光纤波导的透明晶体，达到最优成像效果；获取得到的光纤波导顶视图片和侧视图片，经过实时图像分析，用于确定耦合的两个光纤波导的位置关系；通过顶视图像可以确认耦合的两个光纤波导阵列的8根光路，以便更加快速准确地将光纤波导移动到初始耦合点；获得两个光纤波导的位置关系后，通过调整6自由度位移台，使光纤波导达到初始位置；基于图像分析，同时对光纤位置进行预判以及防撞预警。


3.根据权利要求1所述的光纤波导阵列自动耦合装置，其特征在于：两个光纤波导阵列夹具均由三个高精密线性位移台及三个高精密旋转台组成，沿X轴、Y轴、Z轴进行直线运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶军立，周谦，许先志，孙晋武，
申请(专利权)人：武汉红星杨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42