一种新型组合插芯光纤阵列及其方法和调芯点胶装置

技术领域

本发明涉及FA光纤阵列技术领域，尤其涉及一种新型组合插芯光纤阵列及其方法和调芯点胶装置。

背景技术

现有FA光纤阵列由光纤、V形槽基板和盖板组成，利用V形槽基片，把一束光纤或一条光纤带按照规定间隔安装在基片上所构成的阵列。Core Pitch是指一根光纤与另一要光纤之间的间距，包括相邻通道间距和不相邻通道间距。因V型槽加工的累计误差，加工的V形槽通道数越多，累计误差越大，pitch精度会大幅下降，无法满足多芯FA的制作要求；另外V型槽与盖板组合结构固定胶水失效后会很大程度影响产品光学性能。

发明内容

为解决上述现有FA光纤阵列V型槽基板上的V型槽受V形槽累计加工误差影响，导致pitch精度下降，无法满足多芯FA的制作要求的问题，本发明提供了一种新型组合插芯光纤阵列，采用高精度陶瓷插芯紧密排列于底板与盖板之间，并通过UV硬胶固定，光纤除去涂覆层后的裸露段插设于陶瓷插芯的中心孔内，由高精度陶瓷插芯保证pitch精度，光纤pitch不再受V型槽的加工累计误差影响，从而保证FA光纤阵列的pitch精度要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型组合插芯光纤阵列，包括光纤，其特征在于：还包括底板、盖板、陶瓷插芯和固定胶，所述陶瓷插芯为中间设有中心孔的圆柱形插芯，外径公差设为±0.5μm，陶瓷插芯的数量与光纤数量一致，所述陶瓷插芯依次紧密连接阵列成一排设于底板与盖板之间，底板、陶瓷插芯组和盖板之间采用固定胶封装固定，所述中心孔孔径与剥除了涂覆层的光纤外径相配合，所述剥除了涂覆层的光纤与陶瓷插芯一一对应相插接，组成新型插芯光纤阵列。

优选的，还包括尾胶，剥除了涂覆层的光纤组分别插入陶瓷插芯后于陶瓷插芯尾端外侧面设有尾胶包裹固定，所述尾胶采用UV软胶。

优选的，所述陶瓷插芯外径设为0.5～3mm，所述中心孔内侧面与剥除了涂覆层的光纤外侧面之间的间隙设为0.3～0.5μm。

优选的，所述固定胶采用UV硬胶。

优选的，所述中心孔用于光纤插入的一端设有圆弧形倒角，所述陶瓷插芯长度设为2～15mm。

本发明还提供了上述新型组合插芯光纤阵列方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将底板放置于调芯点胶工装上，横向靠固定夹紧块定位，将陶瓷插芯依次排成一排置于底板上，并靠固定夹紧块定位，纵向通过限位块定位，使陶瓷插芯端面与底板端面平齐，横向另一侧通过活动夹紧块顶紧，使陶瓷插芯阵列在底板上紧密排列，将盖板放置于陶瓷插芯组上端，盖板四周外侧边均与底板对应外侧边平齐，并通过压紧装置将盖板、陶瓷插芯和底板压紧；

（2）在陶瓷插芯阵列前端面点上UV硬胶，胶水由于毛细现象及表面张力作用，自动渗透填充满整个阵列缝隙，利用光照使UV硬胶固化，将盖板、底板、陶瓷插芯初步固定连接；

（3）拆卸调芯点胶工装，将盖板与底板之间陶瓷插芯的外侧填补适当UV硬胶，，利用光照使UV硬胶完全固化，将盖板、底板、陶瓷插芯完全固定连接，得到陶瓷插芯阵列；

（4）将待阵列的带涂覆层光纤端部均剥除涂覆层，并将剥除了涂覆层的光纤端部一一对应穿过陶瓷插芯阵列，对陶瓷插芯尾端剥除了涂覆层的光纤外侧用UV软胶包裹，光照后固化为尾胶；

（5）将穿过陶瓷插芯的光纤端部研磨成光纤阵列。

作为本技术的进一步改进，所述陶瓷插芯阵列可以分割成多个陶瓷插芯阵列。

本发明可以将较长的陶瓷插芯阵列采用0.2mm切割刀进行分割成多个陶瓷插芯阵列，切割完后成为单独的陶瓷插芯阵列单体（长度≥2mm），陶瓷插芯中心孔清洁后即可与光纤组装成光纤阵列成品，切割不影响阵列精度和可靠性。

本发明还提供了上述新型组合插芯光纤阵列方法中应用的调芯点胶工装，其特征在于：所述调芯点胶工装包括平台、固定座、横向定芯夹具、压紧机构和限位组件；

所述固定座设于平台上后侧，固定座内设有贯穿固定座左、右两侧面的方形通孔，上平面右侧设有开口槽与方形通孔连通；

所述横向定芯夹具包括固定夹紧块、活动夹紧块、滑块、第一压缩弹簧和封板，所述固定夹紧块固定连接于固定座上平面左侧，所述活动夹紧块设于固定座上平面右侧，下底面与滑块上端面固定连接，所述滑块上端穿过开口槽设于方形通孔内，与方形通孔形成可直线移动连接，所述封板设于固定座右侧面上，所述第一压缩弹簧设于封板与滑块之间；

所述平台上固定座的对应侧设有第一通孔，所述第一通孔与固定座中间设有与第一通孔同轴的弧形槽，所述弧形槽底面上设有与第一通孔纵向对齐的第二通孔、与第一通孔横向对齐的第三通孔；

所述压紧机构包括第二压缩弹簧、立柱、横梁、中间支撑杆和压紧杆，所述立柱插设于第一通孔内，中间设有环形凸缘，所述第二压缩弹簧套设于立柱下端外侧，下端与平台固定连接，上端与环形凸缘下平面固定连接，使立柱与平台形成可上下直线移动连接，所述横梁一端与立柱上端固定连接，所述中间支撑杆上端与横梁中间固定连接，下端插入弧形槽内，所述压紧杆上端与横梁自由端固定连接，压紧工作时，中间支撑杆下端插入第二通孔内，通过第二压缩弹簧的弹力使压紧杆将盖板向下压紧陶瓷插芯，松开压紧机构时，向上拉起立柱旋转，使中间支撑杆下端旋转至插入第三通孔内；

所述限位组件包括限位块、Z形撬板、第一L形板和第二L形板，所述第一L形板和第二L形板的一端与固定座前侧面固定连接，另一端相向设置，使第一L形板、第二L形板与固定座之间形成导向槽，所述限位块设于导向槽内，所述限位块内设有第一方槽，所述第二L形板与第一方槽对应位置设有第二方槽，所述Z形撬板一端穿过第二方槽设于第一方槽内，Z形撬板中间与第二L形板通过圆柱销安装连接，Z形撬板与圆柱销形成可旋转移动连接，所述Z形撬板插入第一方槽端厚度与第一方槽高度相配合，所述限位块与固定座对应的一面下端设有永磁铁，所述固定座采用可被永磁铁吸住的铁质材料，工作时，将Z形撬板外端下压时，可将限位块向上顶起，永磁铁吸住固定座将限位块固定，限位块后侧面对陶瓷插芯、底板、盖板进行定位；

优选的，所述Z形撬板插入第一方槽端端头设有朝上、下两侧延伸的半圆形凸头，Z形撬板外端下压时内端半圆形凸头与第一方槽上侧面接触，将限位块顶起。

优选的，所述限位块与固定座对应的一面上端设有塑胶块，塑胶块的后侧面用于对工件进行定位，防止损伤底板、盖板和陶瓷插芯。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：1、本发明采用高精度陶瓷插芯紧密排列在底板上进行组装固定，剥除涂覆层的光纤与陶瓷插芯一一对应插接，光纤间距误差小，精度高，同时可以灵活调整光纤阵列的通道数量，零件结构简单，采用调芯点胶工装组装简单，提高了光纤阵列产品的可靠性和稳定性，解决了现有FA光纤阵列V型槽基板上的V型槽累计加工误差会随着V型槽数量的增加而增大，导致pitch精度下降，无法满足多芯FA的制作要求的问题；2、本发明调芯点胶工装结构简单，操作方便，成本低，提高了光纤阵列的工作效率；3、现有技术中V形槽光纤阵列，长度方面很难做到3mm以下；而本发明陶瓷插芯阵列长度可灵活调控，最短能做到2mm而不影响结构强度及光学性能；4、本发明组装完的陶瓷插芯阵列可按一定长度进行分割，变成多个陶瓷插芯阵列产品使用，大大提高组装效率。

附图说明

图1为本发明实施例陶瓷插芯阵列与底板、盖板连接结构示意图；

图2为本发明实施例工作状态结构示意图；

图3为本发明实施例陶瓷插芯结构示意图；

图4为本发明实施例调芯点胶工装工作状态结构示意图；

图5为本发明实施例横向定芯夹具工作状态剖视结构示意图；

图6为本发明实施例Z形撬板、限位块和L形板连接结构示意图；

图7为本发明实施例平台结构示意图；

图8为本发明实施例固定座结构示意图；

图9为本发明实施例限位块结构示意图。

图中：1、底板，2、盖板，3、陶瓷插芯，301、中心孔，302、圆弧倒角，4、剥除了涂覆层的光纤，5、固定胶，6、尾胶，7、带有涂覆层的光纤，8、平台，801、第一通孔，802、弧形槽，803、第三通孔，804、第二通孔，9、固定座，901、方形通孔，902、开口槽，903、第一L形板，904、第二L形板，905、导向槽，906、第二方槽，10、限位块，1001、第一方槽，1002、塑胶块，1003、永磁铁，11、压紧机构，1101、第二压缩弹簧，1102、立柱，1103、中间支撑杆，1104、横梁，1105、压紧杆，12、横向定芯夹具，1201、固定夹紧块，1202、活动夹紧块，1203、滑块，1204、第一压缩弹簧，1205、封板，1206、把手，13、Z形撬板，14、圆柱销。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～3所示，本发明实施例1为用于光纤外径为0.125mm（剥除了涂覆层）的多芯FA光纤阵列，包括光纤、底板1、盖板2、陶瓷插芯3和固定胶5，陶瓷插芯3为中间设有中心孔301的圆柱形插芯，陶瓷插芯3的外径设为Φ1±0.5μm，长度设为5mm，陶瓷插芯3的数量与光纤数量一致，陶瓷插芯3依次紧密连接阵列成一排设于底板1与盖板2之间，底板1、陶瓷插芯3组和盖板2之间采用固定胶5封装固定，固定胶5采用UV硬胶；中心孔301孔径与剥除了涂覆层的光纤外径相配合，设为Φ0.1253～Φ0.1255mm，剥除了涂覆层的光纤4与陶瓷插芯3一一对应相插接，组成新型插芯光纤阵列。

剥除了涂覆层的光纤4组分别插入陶瓷插芯3后于陶瓷插芯3的尾端外侧面设有尾胶6包裹固定，尾胶6采用UV软胶。

UV软胶耐折弯，方便光纤合束，不易折断。

作为优选，陶瓷插芯3的中心孔301用于光纤插入的一端设有圆弧形倒角，方便光纤插接。

本发明实施例2为新型组合插芯光纤阵列方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将底板1放置于调芯点胶工装上，横向靠固定夹紧块1201定位，将陶瓷插芯3依次排成一排置于底板1上，并靠固定夹紧块1201定位，纵向通过限位块10定位，使陶瓷插芯3端面与底板1端面平齐，横向另一侧通过活动夹紧块1202顶紧，使陶瓷插芯3阵列在底板1上紧密排列，将盖板2放置于陶瓷插芯3组上端，盖板2四周外侧边均与底板对应外侧边平齐，并通过压紧装置11将盖板2、陶瓷插芯3和底板1压紧固定；

（2）在陶瓷插芯3阵列前端面点上UV硬胶，胶水由于毛细现象及表面张力作用，自动渗透填充满整个阵列缝隙，利用光照使UV硬胶固化，将盖板2、底板1、陶瓷插芯3初步固定连接；

（3）拆卸调芯点胶工装，将盖板2与底板1之间陶瓷插芯3的外侧填补适当UV硬胶，利用光照使UV硬胶完全固化，将盖板2、底板1、陶瓷插芯3完全固定连接，得到陶瓷插芯阵列；

（4）将待阵列的带涂覆层光纤7端部均剥除涂覆层，并将剥除了涂覆层的光纤4端部一一对应穿过陶瓷插芯3，对陶瓷插芯3尾端剥除了涂覆层的光纤4外侧用UV软胶包裹，光照后固化为尾胶6；

（5）将穿过陶瓷插芯3的光纤端部研磨成光纤阵列。

值得说明的是陶瓷插芯阵列可以分割成多个陶瓷插芯阵列，用于制作多个光纤阵列成品。切割刀为0.2mm厚，切割精度为0.02mm，切割完后成为单独的陶瓷插芯阵列单体（长度≥2mm），陶瓷插芯中心孔清洁后即可与光纤组装成光纤阵列成品，切割不影响阵列精度和可靠性，可以大大提高组装效率。

本发明采用高精度陶瓷插芯3紧密排列在底板1上进行组装固定，剥除涂覆层的光纤4与陶瓷插芯3一一对应插接，光纤间距误差小，精度高，同时可以灵活调整光纤阵列的通道数量，零件结构简单，采用调芯点胶工装组装简单，提高了光纤阵列产品的可靠性和稳定性，解决了现有FA光纤阵列V型槽基板上的V型槽累计加工误差会随着V型槽数量的增加而增大，导致pitch精度下降，无法满足多芯FA的制作要求的问题。

如图4～9所示，本发明实施例3为新型组合插芯光纤阵列方法中应用的调芯点胶工装，包括平台8、固定座9、横向定芯夹具12、压紧机构11和限位组件；

固定座9设于平台8上后侧，固定座9内设有贯穿固定座9左、右两侧面的方形通孔901，上平面右侧设有开口槽902与方形通孔901连通；

横向定芯夹具12包括固定夹紧块1201、活动夹紧块1202、滑块1203、第一压缩弹簧1204和封板1205，固定夹紧块1202固定连接于固定座9上平面左侧，活动夹紧块1202设于固定座9上平面右侧，活动夹紧块1202下底面与滑块1203上端面固定连接，滑块1203上端穿过开口槽902设于方形通孔901内，与方形通孔901形成可直线移动连接，封板1205设于固定座9右侧面上，第一压缩弹簧1204设于封板1205与滑块1203之间；

活动夹紧块1202右端面上设有把手1206，工作时，手拿把手1206向右拉开，方便放置工件，松开把手1206，通过第一压缩弹簧1204的加弹力使活动夹紧块1202将陶瓷插芯3压紧，将陶瓷插芯3依次紧密排列。

平台8上固定座9的对应侧设有第一通孔801，第一通孔801与固定座9中间设有与第一通孔801同轴的弧形槽802，弧形槽802底面上设有与第一通孔801纵向对齐的第二通孔804、与第一通孔横向对齐的第三通孔803；

压紧机构11包括第二压缩弹簧1101、立柱1102、横梁1104、中间支撑杆1103和压紧杆1105，立柱1102插设于第一通孔801内，立柱1102中间设有环形凸缘，第二压缩弹簧1101套设于立柱1102下端外侧，下端与平台8上平面固定连接，上端与环形凸缘下平面固定连接，使立柱1102与平台8形成可上下直线移动连接，横梁1104一端与立柱1102上端固定连接，中间支撑杆1103上端与横梁1104中间固定连接，下端插入弧形槽802内，压紧杆1105上端与横梁1104自由端固定连接，压紧工作时，中间支撑杆1103下端插入第二通孔804内，通过第二压缩弹簧1101的弹力使压紧杆1105将盖板2向下压紧陶瓷插芯3，松开压紧机构11时，向上拉起立柱1102旋转，带着横梁1104、中间支撑杆1103和压紧杆1105一起旋转，使中间支撑杆1103下端旋转至插入第三通孔803内，方便更换工件；

限位组件包括限位块10、Z形撬板13、第一L形板903和第二L形板904，第一L形板903和第二L形板904的一端与固定座9前侧面固定连接，另一端相向设置，使第一L形板903、第二L形板904与固定座9前侧面之间形成导向槽905，限位块10设于导向槽905内，限位块10内设有第一方槽1001，第二L形板904与第一方槽1001对应位置设有第二方槽906，Z形撬板13一端穿过第二方槽906设于第一方槽1001内，Z形撬板13中间与第二L形板904通过圆柱销14安装连接，Z形撬板13与圆柱销14形成可旋转移动连接，Z形撬板13插入第一方槽1001端端头设有朝上、下两侧延伸的半圆形凸头1301，将Z形撬板13外端下压时，可将限位块10向上顶起，限位块10后侧面对陶瓷插芯3、底板1、盖板2进行定位。

Z形撬板半圆形凸头的设计减小了与第一方槽1001的接触面积，减小摩擦，提高了限位组件的使用寿命。

限位块10与固定座9对应的一面上端设有塑胶块1002，塑胶块1002的后侧面用于对陶瓷插芯3、底板1、盖板2进行定位，防止损伤底板1、盖板2和陶瓷插芯3，限位块10下端设有两件圆形的永磁铁1003，固定座9采用可被永磁铁吸住的铁质材料。永磁铁1003用于Z形撬板外端下压将限位块10顶起时吸住固定座9，防止手松开Z形撬板13后限位块10向下移动，保证限位块10工作时的稳定性。

本发明调芯点胶工装结构简单，操作方便，成本低，提高了光纤阵列的工作效率。

现有技术中V形槽光纤阵列，长度方面很难做到3mm以下；而本发明陶瓷插芯阵列长度可灵活调控，最短能做到2mm而不影响结构强度及光学性能；

本发明组装完的陶瓷插芯阵列可按一定长度进行分割，变成多个陶瓷插芯阵列产品使用，大大提高组装效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。