一種高精度大范圍光纖延遲調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光纖延遲調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖通信是現(xiàn)代信息傳輸?shù)闹匾绞街?。它具有容量大、中繼距離長(zhǎng)、保密性 好、不受電磁干擾和節(jié)省銅材等優(yōu)點(diǎn)。在光通信、光傳感和光譜測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中，廣泛使用 光纖作為光信號(hào)收集和傳輸媒介。
[0003] 光纖是由成同心圓的雙層透明介質(zhì)構(gòu)成的一種纖維，使用最廣泛的介質(zhì)材料是石 英玻璃。內(nèi)層介質(zhì)稱(chēng)為纖芯，其折射率高于外層介質(zhì)。通過(guò)在石英玻璃中摻鍺、磷、氟、硼等 雜質(zhì)的方法調(diào)節(jié)纖芯或包層的折射率。通信用光纖的傳輸波長(zhǎng)主要為0.8~1.7微米的近紅 外光。光纖的芯徑因類(lèi)型而異，通常為數(shù)微米到1〇〇微米，外徑大多數(shù)約為125微米。它的外 面有塑料被覆層。
[0004] 光纖通信的誕生與發(fā)展是電信史上的一次重要革命。人類(lèi)社會(huì)的信息化建設(shè)正在 加速進(jìn)行，即使是在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展不景氣的情況下，通信和信息行業(yè)還十分火紅。光纖通信 正朝高速、超高速、超大容量的光纖傳輸及全光網(wǎng)方向發(fā)展。我國(guó)在實(shí)現(xiàn)信息化進(jìn)程中，"九 五"期間中國(guó)電信完成了"八縱八橫"的光纜干線敷設(shè)。一個(gè)以光纜為主體的骨干通信網(wǎng)逐 步形成。四通八達(dá)的高容量光纜干線已成為我國(guó)的"信息通道"。隨著通信事業(yè)的不斷發(fā)展， 從省到市、縣甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)也敷設(shè)了光纜。"光纖到戶(hù)"的日期越來(lái)越臨近了。近幾年來(lái)，隨著技 術(shù)的進(jìn)步，電信體制的改革以及電信市場(chǎng)的逐步全面開(kāi)放，更由于IP業(yè)務(wù)的爆炸式發(fā)展所 帶來(lái)的帶寬的巨大需求，光纖通信的發(fā)展又一次呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的新局面。
[0005] 在利用光纖傳輸和測(cè)量的過(guò)程中，很多情況下，需要調(diào)節(jié)傳輸光的相位或延時(shí)，以 達(dá)到相位的匹配和特定的相干需要。
[0006] 改變光纖的溫度，長(zhǎng)度，或使光纖扭曲，都可以使傳輸光的相位發(fā)生改變。其中扭 曲光纖和改變光纖的長(zhǎng)度均可以使傳輸光的相位顯著改變。相比于扭曲光纖，改變光纖長(zhǎng) 度的延時(shí)效果更明顯，可操縱性更強(qiáng)，更適合定量的調(diào)節(jié)。
[0007] 對(duì)于一段固定長(zhǎng)度光纖中傳輸?shù)膯紊猓ㄩL(zhǎng)為λ，速度為v =c/n，其中c為真空中 光速，η為光纖的折射率。如果光纖通過(guò)某周方式伸長(zhǎng)Δ1，則延時(shí)τ=Δl/v，相位改變?chǔ)う?=Δ1/λχ.2π?可見(jiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)光纖的伸長(zhǎng)△ 1，即可以輕松調(diào)節(jié)相位，滿(mǎn)足一些相干性實(shí)驗(yàn)，又 可以精細(xì)的改變傳輸延時(shí)，完成有關(guān)調(diào)制?目號(hào)的實(shí)驗(yàn)。
[0008] 申請(qǐng)?zhí)枮?2146805.2,發(fā)明名稱(chēng)為"光纖拉制的方法"的中國(guó)專(zhuān)利提供了一種用于 光纖拉制的方法，該方法包括:利用如下的拉制裝置，在該裝置中，用于自光纖預(yù)型熱拉制 的拉伸熔爐的出口與絞盤(pán)和滑輪之間的距離不小于14m，而垂直拉制的光纖在絞盤(pán)或滑輪 處其方向改變?yōu)槌蚓砝@裝置;在拉制熔爐的出口和布置在出口之下的光線冷卻器之間設(shè) 置不小于1.5m的自然冷卻空間，在該空間內(nèi)圍繞光纖不產(chǎn)生強(qiáng)制氣流，從而使得光纖自然 冷卻；由光纖冷卻器冷卻光纖；以及用樹(shù)脂涂覆光纖。
[0009] 申請(qǐng)?zhí)枮?1111311.1，發(fā)明名稱(chēng)為"通過(guò)拉伸光纖而改變光纖的光學(xué)特性的設(shè)備" 的中國(guó)專(zhuān)利提供了一種通過(guò)受控拉伸光纖段而改變其光學(xué)特性的設(shè)備，包括:第一光纖固 定器，固定安裝在基座上并可牢固地固定光纖的第一部分;在一支點(diǎn)處連接到基座上的桿 部分;及第二光纖固定器，可移動(dòng)地連接到桿部分上并可牢固地固定光纖的第二部分，因此 光纖的中間段可在所述第一和第一固定裝置間保持拉緊。一電磁系統(tǒng)在第一和第二預(yù)定位 置間移動(dòng)桿部分，使得當(dāng)桿部分在第一和第二位置間移動(dòng)時(shí)，光纖的中間段被拉伸。光纖的 中間段最好包括布拉格光柵。
[0010]申請(qǐng)?zhí)枮?2116112.7,發(fā)明名稱(chēng)為"光纖拉伸裝置及其控制方法"的中國(guó)專(zhuān)利提供 了一種光纖拉伸裝置及其控制方法，在開(kāi)始拉伸裝置的控制操作之后，線速度控制單元 (19)完成作為光纖收回速度的線速度控制操作，預(yù)制件供給速度控制單元(22)完成光纖供 給速度控制，以便光纖外徑測(cè)量單元(8)所測(cè)得的光纖的外徑能夠變成目標(biāo)外徑。舉例來(lái) 說(shuō)，在光纖預(yù)制件的末端還沒(méi)有處于在加熱爐內(nèi)穩(wěn)定融化狀態(tài)的情況下，預(yù)制件供給速度 控制單元(22)分三級(jí)控制光纖預(yù)制件的供給速度，S卩：光纖預(yù)制件初始供給速度控制、與加 速度相關(guān)的預(yù)制件供給速度控制和與線速度相關(guān)的預(yù)制件供給速度控制。在光纖預(yù)制件的 末端已經(jīng)處于穩(wěn)定融化狀態(tài)的情況下，單元(22)分二級(jí)控制光纖預(yù)制件的供給速度，省略 三級(jí)中的與加速度相關(guān)的預(yù)制件供給速度控制。在光纖拉伸過(guò)程中，即使在線速度加速期 間也能夠防止諸如光纖斷裂等麻煩。
[0011]申請(qǐng)?zhí)枮?00910081474.2,發(fā)明名稱(chēng)為"拉伸式光纖延時(shí)器"的中國(guó)專(zhuān)利提供了一 種拉伸式光纖延時(shí)器，包括：
[0012] -個(gè)長(zhǎng)方體金屬外殼，具有前、后、兩側(cè)和底面五個(gè)面，長(zhǎng)端的一面安裝兩個(gè)法蘭 盤(pán)，長(zhǎng)端兩側(cè)面的1/4處對(duì)稱(chēng)位置開(kāi)兩個(gè)長(zhǎng)方形小孔；
[0013] 兩個(gè)壓電陶瓷微調(diào)架，固定在金屬外殼長(zhǎng)端兩側(cè)面的兩個(gè)長(zhǎng)方形小孔外側(cè)，該兩 個(gè)壓電陶瓷微調(diào)架可以同時(shí)調(diào)整，以保證光纖所受拉力均勻；
[0014] -第一軸桿，兩頭穿過(guò)金屬外殼兩側(cè)的長(zhǎng)方形小孔，與兩個(gè)壓電陶瓷微調(diào)架相接， 該第一軸桿可以在壓電陶瓷微調(diào)架的控制下，水平調(diào)整；
[0015] -第二軸桿，兩頭固定在金屬外殼內(nèi)兩側(cè)面的3/4處；
[0016] 多個(gè)圓盤(pán)，分別穿置于第一軸桿和第二軸桿上，該多個(gè)圓盤(pán)可以在第一軸桿和第 ^?軸桿上自由轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0017] -光纖，以自然繃緊狀態(tài)依序纏繞在第一軸桿和第二軸桿上的多個(gè)圓盤(pán)上，該光 纖的兩引出端由壓塊固定于金屬外殼內(nèi)側(cè)壁，該光纖的兩頭端與金屬外殼上的兩個(gè)法蘭盤(pán) 連接。
[0018] 其中第一軸桿和第二軸桿與多個(gè)圓盤(pán)之間安裝有軸承。
[0019] 其中壓塊與金屬外殼之間的光纖由軟質(zhì)材料包裹。
[0020] 其中多個(gè)圓盤(pán)的外圓面上開(kāi)有一道半圓型凹槽，保證光纖不會(huì)滑離圓盤(pán)。
[0021] 其中多個(gè)圓盤(pán)的數(shù)量為10-20個(gè)。
[0022] 其中在金屬外殼的上面蓋有一透明蓋體。
[0023] 上述發(fā)明利用兩個(gè)壓電陶瓷微調(diào)架同時(shí)精確控制拉動(dòng)軸桿，使軸桿帶動(dòng)圓盤(pán)整體 移動(dòng)，可以使調(diào)節(jié)精度達(dá)到很高，且光纖受力均勻。由于每個(gè)圓盤(pán)都設(shè)計(jì)有軸承結(jié)構(gòu)，在拉 伸光纖的過(guò)程中，每個(gè)圓盤(pán)都可以根據(jù)自己被光纖拉伸時(shí)受到的應(yīng)力的不同，獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，釋 放應(yīng)力。使整個(gè)光纖被均勾的拉伸。每個(gè)圓盤(pán)邊緣中心都有一半圓形凹槽，有利于光纖的自 由滑動(dòng)和應(yīng)力的釋放。
[0024] 假設(shè)微調(diào)架調(diào)節(jié)的長(zhǎng)度是1，每個(gè)軸桿上有k個(gè)圓盤(pán)，則光纖伸長(zhǎng)為2kl，相位改變4 Jikl/λ，時(shí)間延時(shí)為2knl/c。如果微調(diào)架的最小調(diào)節(jié)精度是是〇,金屬外殼上的長(zhǎng)圓形孔槽長(zhǎng) 為L(zhǎng)。時(shí)間延時(shí)的調(diào)節(jié)精度為2nk〇/c，最大延時(shí)為2nkL/c。
[0025] 以上調(diào)節(jié)光纖長(zhǎng)度的現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷是:結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，操作繁瑣。
[0026] 現(xiàn)有技術(shù)中還有一種調(diào)節(jié)光纖長(zhǎng)度的方法是將光纖纏繞于一柱狀壓電陶瓷上，借 由調(diào)節(jié)壓電陶瓷的輸入電壓來(lái)控制柱狀壓電陶瓷的體積變化，從而令纏繞于柱狀壓電陶瓷 上的光纖長(zhǎng)度發(fā)生變化，借此來(lái)測(cè)量光纖延遲數(shù)據(jù)。
[0027] 上述測(cè)量裝置，由于只考慮到精細(xì)調(diào)節(jié)的精度，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大范圍的調(diào)節(jié)，因 此，其應(yīng)用很受限制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0028] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用將光纖直接纏繞在壓電陶瓷來(lái)調(diào)節(jié)光纖長(zhǎng)度時(shí)，存在無(wú)法 實(shí)現(xiàn)較大范圍地調(diào)節(jié)光纖長(zhǎng)度的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種高精度大范圍光纖延遲調(diào)節(jié)裝 置，其技術(shù)方案如下：
[0029] -種高精度大范圍光纖延遲調(diào)節(jié)裝置：
[0030] 包括繞柱，所述繞柱包括呈對(duì)稱(chēng)設(shè)置的左半圓柱體和右半圓柱體；
[0031] 左半圓柱體上具有外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè)平面，右半圓柱體上具有外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè) 平面，左半圓柱體的內(nèi)側(cè)平面與右半圓柱體的內(nèi)側(cè)平面呈相對(duì)設(shè)置；
[0032] 左半圓柱體的內(nèi)側(cè)平面與右半圓柱體的內(nèi)側(cè)平面之間設(shè)置有壓電陶瓷，所述壓電 陶瓷的一端抵在左半圓柱體的內(nèi)側(cè)平面上，壓電陶瓷的另一端抵在右半圓柱體的內(nèi)側(cè)平面 上；
[0033]壓電陶瓷的正極與外接電源的正極連接，壓電陶瓷的負(fù)極與外接電源的負(fù)極連 接。
[0034]優(yōu)選地，所述右半圓柱體固定安裝在滑軌的右端；
[0035]滑軌上套裝有滑塊；
[0036]左半圓柱體安裝在滑塊上，
[0037] 滑塊中部的螺紋孔螺紋連接在絲桿上，所述絲桿與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸聯(lián)接。
[0038] 優(yōu)選地，所述左半圓柱體上安裝有左位移傳感器，右半圓柱體上安裝有右位移傳 感器；
[0039] 左位移傳感器與數(shù)據(jù)處理器連接，右位移傳感器與數(shù)據(jù)處理器連接；
[0040] 數(shù)據(jù)處理器與控制指令輸入裝置連接；
[0041] 數(shù)據(jù)處理器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
[0042] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理器還與數(shù)據(jù)輸出顯示裝置連接。
[0043]優(yōu)選地，所述右半圓柱體通過(guò)連接件固定安裝在滑軌上。
[0044]使用時(shí)，將光纖依次往復(fù)繞設(shè)于所述左半圓柱體和右半圓柱體的外圍，即同時(shí)以 左半圓柱體和右半圓柱體為軸繞設(shè)，也就是纏繞在左半圓柱體的外側(cè)圓弧面和右半圓柱體 的外側(cè)圓弧面上，當(dāng)所述外接電源的輸入電壓變化時(shí)，所述壓電陶瓷體積變化，從而推頂所