保偏光纤准直器对准用空间调整机构、装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种保偏光纤准直器对准空间调整机构，包括滑动基座、两套结构相同的机械调整部分和一套参考物理基准部分；还提供了一种采用该空间调整机构的对准装置，还包括线偏振光发生器、光纤连接网络及光学参数测量单元。采用本实用新型专利技术内容的有益效果为：提供一个物理参考基准，使初始空间方位对准简单易行；采用光纤光路使机械运动零部件数量减少；实现光功率与偏振消光比的在线测量；避免偏心调整引入的位移偏差；保偏光纤准直器回转运动引入的光功率波动减小；调整效率提高，降低对操作者技能的依赖；采用保偏光纤光路并通过测量偏振消光比避免偏振对准时错轴现象的发生。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤通讯与光纤传感
，尤其是涉及一种对保偏光纤准直器进行对准时使用的空间位置调整机构及包括该机构的对准装置。
技术介绍
保偏光纤准直器是组成光纤无源器件的基础部件，由保偏光纤准直器与微光学晶体组成的光纤无源器件在光纤通讯与光纤传感系统中有着非常广泛的应用。其功能是将入射至保偏光纤准直器尾纤的光束经由内部准直透镜转变为平行光输出，或者将平行光会聚至保偏光纤准直器尾纤内部传输。相对于单模光纤准直器，保偏光纤准直器内部传输的光波偏振态为线偏振，其电磁场振动方向位于保偏光纤的慢轴(或快轴)。光纤无源器件中的两个保偏光纤准直器需要对准，达到一方面要使总的光功率插入损耗最小，另一方面要使在两个保偏光纤准直器内传输的光波偏振方向相同(即线偏振光的振动方向均为慢轴或快轴)的要求。因此，将两个保偏光纤准直器对准的对准装置一般两部分构成机械调整机构与光学检测装置。如图1所示，目前国内多使用机械调整架与空间光检测装置进行保偏光纤准直器的空间方位对准和光学参数的测量。在图1中，光源1发射的空间光束经准直透镜2转变为平行光束，经起偏器3对光束进行起偏使其转变为线偏振光，聚焦透镜4将线偏振光耦合至保偏光纤准直器6的保偏尾纤5中。为使线偏振光振动方向位于保偏尾纤5的慢轴(或快轴)，暂时将机械调整架 8、保偏光纤准直器9、准直透镜11移开，令保偏光纤准直器5发射的光束直接入射至检偏器12并经会聚透镜13耦合至光功率计14。首先绕光轴(图中0-0’轴)方向偏转起偏器 3至某一角度，然后围绕光轴在0-180°范围内旋转检偏器12，用光功率计14记录光功率的变化。重复上述步骤，按照一定规律(如顺时针或逆时针方向依次偏转固定角度)依次改变起偏器3的偏转角并在0-180°范围旋转检偏器12，记录光功率的变化，直至光功率计 14记录的测量值在某一个方向出现最大值而在其正交方向上测量不到光功率，此时起偏器 3的偏振方向与保偏尾纤5的慢轴(或快轴)对准，保偏光纤准直器6的输出光束为线偏振光。此时，将8、9、11插入空间光路中并暂时移开检偏器12，沿乂、乂’、￥、￥’、2、2’轴方向调节机械调整架7、8做线性位移运动，沿ωχ、ωχ’、coy、coy’轴调节机械调整架做横摇(coy 与《y’)、俯仰(ωχ与ωχ’)运动，记录光功率14接收到的光功率，出现最大值时表明保偏光纤准直器6与9光轴方向对准。此时，将检偏器12插入光路中，调节机械调整架8绕光轴偏转至某一角度，在0-180°范围内绕光轴旋转检偏器12，用光功率计14记录光功率的变化。重复上述步骤，按照一定规律(如顺时针或逆时针方向依次偏转固定角度)依次改变机械调整架8的偏转角并在0-180°范围旋转检偏器12，记录光功率的变化，直至光功率计14的输出值在某一个角度取得最大值，而在其正交方向测量不到光功率，此时保偏光纤准直器9内传输的线偏振光位于保偏尾纤10的慢轴(或快轴)。当需要共快轴或共慢轴传输，需采用其它方式(通常利用测量显微镜对光纤端面进行标记)预先确定保偏尾纤7 和10的慢轴(或快轴)方向，由于慢轴(或快轴)方向已预知，调节保偏光纤准直器准直3时可参照标记位置进行调整，避免保偏尾纤5和10的慢轴与快轴交错对准。保偏光纤准直器6与9的空间对准可以抽象为机械调整架7的空间坐标系(XYZ) 与机械调整架8的空间坐标系(χ’ Y’ r )的六自由度对准，但由于两组坐标系之间没有可供参考的物理基准，它们之间的对准过程是一个多自由度、试探性、逐次逼近的过程，每一个自由度的调节都需要多次反复精细调节。特别是在第一次(初始)对准时，由于两个机械调整架没有统一的可供参考的物理基准，对准偏差是未知的(且往往较大)，这使得初始对准需要操作人员具有丰富的调试经验。在对准过程中，检偏器12需要多次重复装夹，多次装夹误差使得空间光路需要进行二次调节，对准过程更加繁琐。当起偏器3与检偏器12 的机械旋转轴与光轴不同轴时，将导致光功率计14接收到的光功率波动，使判定光功率最大值与最小值存在困难，引起偏振对准误差。空间光路结构存在较多的机械运动部件，各种机械运动误差(如旋转轴与光轴不同轴、机械运动之间的交叉耦合)导致光学测量误差增大，不适合做定量测量。装置本身不能分辨保偏尾纤5和10的快(慢)轴，故需要预先定轴(如采用显微镜标记的方法)，否则可能出现光偏振方向错轴对准(如保偏光纤准直器6 传输的光偏振方向位于保偏尾纤5的慢轴，而保偏光纤准直器9输出的光偏振方向位于保偏尾纤10的快轴)。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，首先为了克服现有的保偏光纤准直器对准装置存在的机械运动零部件数量多，缺少参考物理基准，需要预先定轴，对操作者经验依赖程度高，调节效率低，光学测量误差大的缺点，本技术提供一种保偏光纤准直器对准空间调整机构，由其提供辅助参考物理基准，无需预先定轴；另外，本技术为了能解决实现定量测量光功率与偏振消光比，提高调节效率，降低对操作者经验的依赖程度的问题，还提供了 一种采用该空间调整机构的对准装置。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案分别是一种保偏光纤准直器对准用空间调整机构，包括滑动基座41、两套结构相同的机械调整部分(38、40)和一套参考物理基准部分39，参考物理基准部分39位于两套机械调整部分(38、40)之间并且三个部分都滑动连接于滑动基座41上；所述一机械调整部分包括三轴位移台和三维万向调整架；所述三轴位移台包括，一在滑动基座41之上并与之滑动连接的Z轴平移滑块43、 一在Z轴平移滑块43之上并与之滑动连接的Y轴平移滑块44、一在Y轴平移滑块44之上并与之固定连接的X轴固定基板46、一在X轴固定基板46之一侧并与之滑动连接的X轴平移滑块48、一在X轴平移滑块48之上并与之固定连接的X轴连接板49 ；所述三维万向调整架包括，一固定连接于X轴连接板49之上的万向调整架基座 50，一位于万向调整架基座50之上且与之之间设有包括X轴调节旋钮63在内的涡轮蜗杆副的可绕X轴转动的X轴转动架51，一位于X轴转动架51之中并与之之间设有包括Y轴转动调节旋钮52在内的涡轮蜗杆副的可绕Y轴转动的Y轴转动架54，一位于Y轴转动架M 之上并与之之间设有包括Z轴调节旋钮53在内的涡轮蜗杆副的可绕Z轴旋转的Z轴转动架55，Z轴转动架55上对称安装有用来夹持与固定保偏光纤准直器17的三个卡爪56，卡爪56与Z轴转动架55之间设有螺纹副；所述参考物理基准部分39包括，一在滑动基座41之上并与之滑动连接的光学调整镜架基座58，一安装于光学调整镜架基座58之上可调长短并可绕自身转轴旋转的伸缩旋转杆59，伸缩旋转杆59的顶端安装有一双面光反射镜60。一种保偏光纤准直器对准装置，包括上述的空间调整机构，还包括线偏振光发生器15、光纤连接网络17及光学参数测量单元18 ；线偏振光发生器15产生沿保偏光纤19的慢轴方向振动的线偏振光，经保偏光纤 19发送至光纤连接网络的第一保偏光选择开关23的总路端，第一保偏光选择开关23的两个分路端(A、B)分别各通过保偏光纤连接一保偏光环行器04、25)的信号输入端(a、a’)， 各保偏光环行器04、25)的收发复用端(b、b’ )各通过保偏光纤O0、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种保偏光纤准直器对准用空间调整机构，其特征在于：包括滑动基座（４１）、两套结构相同的机械调整部分（３８、４０）和一套参考物理基准部分（３９），参考物理基准部分（３９）位于两套机械调整部分（３８、４０）之间并且三个部分都滑动连接于滑动基座（４１）上；所述一机械调整部分包括三轴位移台和三维万向调整架；所述三轴位移台包括，一在滑动基座（４１）之上并与之滑动连接的Ｚ轴平移滑块（４３）、一在Ｚ轴平移滑块（４３）之上并与之滑动连接的Ｙ轴平移滑块（４４）、一在Ｙ轴平移滑块（４４）之上并与之固定连接的Ｘ轴固定基板（４６）、一在Ｘ轴固定基板（４６）之一侧并与之滑动连接的Ｘ轴平移滑块（４８）、一在Ｘ轴平移滑块（４８）之上并与之固定连接的Ｘ轴连接板（４９）；所述三维万向调整架包括，一固定连接于Ｘ轴连接板（４９）之上的万向调整架基座（５０），一位于万向调整架基座（５０）之上且与之之间设有包括Ｘ轴调节旋钮（６３）在内的涡轮蜗杆副的可绕Ｘ轴转动的Ｘ轴转动架（５１），一位于Ｘ轴转动架（５１）之中并与之之间设有包括Ｙ轴转动调节旋钮（５２）在内的涡轮蜗杆副的可绕Ｙ轴转动的Ｙ轴转动架（５４），一位于Ｙ轴转动架（５４）之上并与之之间设有包括Ｚ轴调节旋钮（５３）在内的涡轮蜗杆副的可绕Ｚ轴旋转的Ｚ轴转动架（５５），Ｚ轴转动架（５５）上对称安装有用来夹持与固定保偏光纤准直器的三个卡爪（５６），卡爪（５６）与Ｚ轴转动架（５５）之间设有螺纹副；所述参考物理基准部分（３９）包括，一在滑动基座（４１）之上并与之滑动连接的光学调整镜架基座（５８），一安装于光学调整镜架基座（５８）之上可调长短并可绕自身转轴旋转的伸缩旋转杆（５９），伸缩旋转杆（５９）的顶端安装有一双面光反射镜（６０）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志军，王宪东，
申请(专利权)人：天津峻烽科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12