專利名稱：一種隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)光纖組進(jìn)行密封轉(zhuǎn)接的裝置及其加工方法，尤其涉及一種對(duì)密
封爆炸容器中引出的光纖組進(jìn)行密封轉(zhuǎn)接的裝置及其加工方法。
背景技術(shù)：
在使用密封爆炸容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，爆炸裝置和探測系統(tǒng)均置于爆炸容器內(nèi)，探測 系統(tǒng)捕捉到爆炸瞬間產(chǎn)生的信號(hào)后經(jīng)傳輸線到記錄設(shè)備。 以光纖做為傳輸線的測量系統(tǒng)由于其具有傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸 損耗小等特點(diǎn)，在其它領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。鑒于光纖傳輸?shù)膬?yōu)越性，應(yīng)用于密封爆炸容 器實(shí)驗(yàn)也就勢在必行，但由于光纖引出密封爆炸容器時(shí)的密封問題沒有解決，因而限制了 光纖傳輸?shù)膽?yīng)用。 美國從20世紀(jì)70年代初起就開始研究用于核試驗(yàn)的光纖測量及傳輸系統(tǒng)，到上 世紀(jì)末期，其光纖傳輸系統(tǒng)頻段已經(jīng)覆蓋從低頻到X波段，并多次在常規(guī)核試驗(yàn)中得到廣 泛應(yīng)用，但未見應(yīng)用于密封爆炸容器實(shí)驗(yàn)的報(bào)道。 國內(nèi)其它單位，如中物院和中電集團(tuán)公司的相關(guān)單位，同時(shí)在開展該項(xiàng)技術(shù)研究， 據(jù)其公開的文獻(xiàn)報(bào)道，應(yīng)用于爆炸容器實(shí)驗(yàn)的引出光纖密封方法，采用的密封材料主要是 密封膠，依靠膠填充來實(shí)現(xiàn)密封。也就是說密封主體材料選用的是有機(jī)材料，但有機(jī)材料一 般都存在或長或短的老化期限，隨著有機(jī)材料的老化，就會(huì)影響密封結(jié)構(gòu)的密封性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置及其加工方法，其解決了現(xiàn)有技 術(shù)中使用易老化的有機(jī)材料對(duì)引出光纖進(jìn)行密封以致不能滿足密封時(shí)效性要求的問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 —種隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置，其特殊之處在于包括內(nèi)側(cè)法蘭、外側(cè)法蘭以及玻 璃_金屬封接窗，所述玻璃_金屬封接窗焊接在外側(cè)法蘭上，所述內(nèi)側(cè)法蘭從容器內(nèi)側(cè)與外 側(cè)法蘭固定并將玻璃_金屬封接窗夾在內(nèi)側(cè)法蘭和外側(cè)法蘭之間，所述外側(cè)法蘭用于從容 器外側(cè)與容器接口密封連接；所述內(nèi)側(cè)法蘭上設(shè)置有至少一個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔，所述外側(cè)法 蘭上設(shè)置有相應(yīng)數(shù)量且位置一一對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器安裝孔，所述每個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)分別固定 有光纖準(zhǔn)直器，所述內(nèi)側(cè)法蘭上的光纖準(zhǔn)直器用于將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成平行光射出，所 述外側(cè)法蘭上的光纖準(zhǔn)直器用于接收入射的平行光并將接受到的平行光耦合至光纖內(nèi)進(jìn) 行傳輸；所述玻璃_金屬封接窗包括光學(xué)玻璃和帶翻邊的薄壁金屬筒，所述玻璃_金屬封接 窗用于隔離密封玻璃窗兩側(cè)的介質(zhì)且傳導(dǎo)光信號(hào)。 上述玻璃_金屬封接窗中的薄壁金屬筒的材料為可伐材料；所述薄壁金屬筒的翻 邊為圓盤翻邊。 上述光學(xué)玻璃為JGS3，所述可伐材料為4J29。
—種上述隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的加工方法，包括以下步驟
步驟[1]加工玻璃_金屬封接窗 根據(jù)光纖傳輸?shù)男盘?hào)波長來選擇光學(xué)玻璃，再根據(jù)光學(xué)玻璃的材料來選擇與光學(xué) 玻璃進(jìn)行匹配封接的金屬材料，把金屬材料加工成易于封接的薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，薄壁圓筒的 一端加工成圓盤翻邊，然后將光學(xué)玻璃與薄壁圓筒進(jìn)行封接，對(duì)封接件檢漏；
步驟[2]加工光纖準(zhǔn)直器 根據(jù)光纖傳輸信號(hào)的波長、工作距離確定自聚焦透鏡和相配光纖，根據(jù)使用環(huán)境
和固定方法確定封裝套管材料和外徑，根據(jù)連接形式確定相配光纖的長度和接頭形式，以
上參數(shù)確定后加工光纖準(zhǔn)直器，標(biāo)定要求單模插入損耗< 0. 18dB、回波損耗〉60dB，多
模插入損耗< 0. 25dB、回波損耗〉30dB ; 步驟[3]組裝隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置 玻璃-金屬封接窗2與外側(cè)法蘭4氬弧焊接并檢漏，內(nèi)側(cè)法蘭3和外側(cè)法蘭4配
合校正準(zhǔn)直器安裝孔并固定，光纖準(zhǔn)直器1分別放入位于內(nèi)側(cè)法蘭3和外側(cè)法蘭4相對(duì)應(yīng)
的準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)調(diào)節(jié)，當(dāng)信號(hào)衰減小于ldB時(shí)把該對(duì)光纖準(zhǔn)直器分別固定在各自的準(zhǔn)直
器安裝孔內(nèi)，然后調(diào)節(jié)下一對(duì)光纖準(zhǔn)直器，直至將所有光纖準(zhǔn)直器固定。 上述步驟[3]中所述光纖準(zhǔn)直器采用錫焊的方式固定在準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的光纖準(zhǔn)直器、內(nèi)側(cè)法蘭、玻
璃_金屬封接窗以及外側(cè)法蘭均沒有使用易老化的有機(jī)材料，同時(shí)采用隔斷伴隨光纖的泄
漏通道的密封方式，先把連續(xù)的光纖斷開，再在斷口之間設(shè)置一密封的隔離介質(zhì)，對(duì)窗口兩
側(cè)實(shí)現(xiàn)隔離密封。斷開的光纖在密封隔離窗口兩側(cè)再一一對(duì)應(yīng)，對(duì)傳輸信號(hào)耦合后再進(jìn)行
傳輸，從而延長了密封裝置的使用壽命、提高了密封性能，尤其適用于對(duì)有密封期限要求的
實(shí)驗(yàn)，如密封爆炸容器實(shí)驗(yàn)。


圖1是本發(fā)明隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中A部分的放大圖； 圖3是玻璃_金屬封接窗的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是內(nèi)側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖，4-a為主剖視圖，4-b為左視圖； 圖5是外側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖4-a為主剖視圖，5-b為左視圖； 附圖標(biāo)記l-光纖準(zhǔn)直器，ll-金屬管，2-玻璃-金屬封接窗，20-光學(xué)玻璃，21-封
裝金屬邊，31-內(nèi)側(cè)法蘭，32-外側(cè)法蘭，4-準(zhǔn)直器安裝孔，51-輸入光纖，52-接收光纖，
6_爆炸容器，A-放大部分。
具體實(shí)施例方式
如圖1-圖5所示，隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置包括內(nèi)側(cè)法蘭31、外側(cè)法蘭32以及玻 璃_金屬封接窗2，玻璃-金屬封接窗2焊接在外側(cè)法蘭32上，所述內(nèi)側(cè)法蘭31從容器內(nèi) 側(cè)與外側(cè)法蘭32固定并將玻璃_金屬封接窗2夾在兩法蘭之間，所述外側(cè)法蘭32用于從 容器外側(cè)與容器接口密封連接；內(nèi)側(cè)法蘭31上設(shè)置有多個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔4，外側(cè)法蘭32上 設(shè)置有相應(yīng)多個(gè)且位置一一對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器安裝孔4，每個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔4內(nèi)分別固定有光 纖準(zhǔn)直器1，內(nèi)側(cè)法蘭31上的光纖準(zhǔn)直器1用于將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成平行光射出，所述外側(cè)法蘭32上的光纖準(zhǔn)直器1用于接收入射的光信號(hào)并將接受到的平行光耦合至光纖內(nèi)進(jìn) 行傳輸；所述玻璃_金屬封接窗2包括光學(xué)玻璃20和帶翻邊的薄壁金屬筒，所述玻璃_金 屬封接窗2用于隔離密封玻璃窗兩側(cè)的介質(zhì)且傳導(dǎo)光信號(hào)。 玻璃窗口 由于光纖傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，所以隔離窗口選擇光學(xué)玻璃20，光學(xué)玻璃 20與金屬封接后形成一個(gè)玻璃_金屬封接窗，該窗口是隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的密封主 體。根據(jù)傳輸信號(hào)的波長選擇光學(xué)玻璃20的型號(hào)，再根據(jù)選定的光學(xué)玻璃20確定與之匹 配封接的金屬材料。玻璃_可伐封接結(jié)構(gòu)在各行各業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，其密封性能穩(wěn)定可 靠，是理想的密封結(jié)構(gòu)的光學(xué)窗口 。本發(fā)明中，根據(jù)玻璃、金屬封接的匹配性要求，光學(xué)玻璃 20選擇JGS3，可伐材料選擇4J29。 光纖準(zhǔn)直器1 :光纖準(zhǔn)直器1是將光纖端面出射的發(fā)散光束通過自聚焦透鏡準(zhǔn)直 耦合的小型化光學(xué)器件，由尾纖與自聚焦透鏡精確定位而成。它可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn) 變成準(zhǔn)直光(平行光)，或?qū)⑼饨缙叫?近似平行)光耦合至光纖內(nèi)。根據(jù)光學(xué)準(zhǔn)直器的原 理，光纖轉(zhuǎn)接時(shí)把光纖準(zhǔn)直器1成對(duì)使用，一個(gè)光纖準(zhǔn)直器用作輸入端，把光纖內(nèi)傳輸?shù)男?號(hào)轉(zhuǎn)變成平行光；另一個(gè)光纖準(zhǔn)直器用作接收端，把平行光耦合至光纖內(nèi)。斷開的光纖利用 此原理耦合后對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸。 內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭3232 :隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置與密封容器相連接時(shí)，需 要設(shè)計(jì)法蘭。此處的法蘭有三個(gè)功能，第一，與密封容器的接口密封連接。法蘭與接口之間 密封方式采用O型橡膠密封圈和鋁絲制作的金屬密封圈組合使用；第二，光纖準(zhǔn)直器的固 定支架。由于需要使用光學(xué)玻璃20做隔離封接窗，成對(duì)使用的光纖準(zhǔn)直器在窗口兩側(cè)一一 對(duì)應(yīng)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上把法蘭分成內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭32，內(nèi)側(cè)法蘭31用于固定輸入端光 纖所連接的光纖準(zhǔn)直器，外側(cè)法蘭32用于固定接收端光纖所連接的光纖準(zhǔn)直器；第三，密 封固定玻璃_金屬封接窗。受到玻璃_金屬封接工藝的限制，玻璃不能直接與法蘭封接，而 需要通過首先與可伐制成的薄壁圓筒封接，再和法蘭進(jìn)行密封焊接，然后才能形成密封的 玻璃窗口。
本發(fā)明隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的加工方法為加工內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭、制
作光纖準(zhǔn)直器、加工玻璃_金屬封接窗2，玻璃-金屬封接窗2與外側(cè)法蘭氬弧焊接，內(nèi)側(cè)法
蘭31和外側(cè)法蘭配合固定，光纖準(zhǔn)直器一一對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)、固定。具體加工方法如下 [1]加工光學(xué)玻璃20-金屬封接窗2、內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭，根據(jù)光纖傳輸?shù)男?br> 號(hào)波長來選擇玻璃為JGS3，與其封接的金屬材料選擇可伐4J29，考慮到玻璃-金屬封接窗
2要與外側(cè)法蘭焊接，把金屬材料加工成易于封接的薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，薄壁圓筒的一端加工成
圓盤翻邊，然后將光學(xué)玻璃20與薄壁圓筒進(jìn)行封接，對(duì)封接件檢漏，合格后待用； [2]加工光纖準(zhǔn)直器，指標(biāo)為多模單纖(62.5/125iim)，波長850nm，金屬管ll封
裝，外徑3. 2mm，工作距離10mm，光纖長度lm，接頭形式FC/UPC ; [3]加工內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭，要求內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭上的多個(gè)準(zhǔn)直器安 裝孔4 一一對(duì)應(yīng)，同軸度偏差要求小于0. Olmm ;玻璃-金屬封接窗2與外側(cè)法蘭氬弧焊接 并對(duì)焊縫檢漏合格，內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭配合校正準(zhǔn)直器安裝孔4后固定，光纖準(zhǔn)直器 分設(shè)于內(nèi)側(cè)法蘭31和外側(cè)法蘭上且一一對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)，當(dāng)衰減小于ldB時(shí)把兩端的光纖準(zhǔn)直器 用錫焊的方式固定在準(zhǔn)直器安裝孔4內(nèi)。
本發(fā)明的工作原理
本發(fā)明隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置采用了隔斷伴隨光纖的泄漏通道的密封方法，密封主體中沒有使用有機(jī)材料。斷開光纖也就隔斷了伴隨光纖的泄漏通道，在光纖的斷口間設(shè)置一個(gè)密封的隔離介質(zhì)，可以解決主體密封的問題。本發(fā)明選擇光學(xué)玻璃20做為隔離介質(zhì)，光學(xué)玻璃20與金屬封接形成一個(gè)密封玻璃窗口 ，斷開的光纖在玻璃窗口兩側(cè)通過自聚焦準(zhǔn)直光學(xué)透鏡耦合實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的傳輸。
權(quán)利要求
一種隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于包括內(nèi)側(cè)法蘭、外側(cè)法蘭以及玻璃-金屬封接窗，所述玻璃-金屬封接窗焊接在外側(cè)法蘭上，所述內(nèi)側(cè)法蘭從容器內(nèi)側(cè)與外側(cè)法蘭固定并將玻璃-金屬封接窗夾在內(nèi)側(cè)法蘭和外側(cè)法蘭之間，所述外側(cè)法蘭用于從容器外側(cè)與容器接口密封連接；所述內(nèi)側(cè)法蘭上設(shè)置有至少一個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔，所述外側(cè)法蘭上設(shè)置有相應(yīng)數(shù)量且位置一一對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器安裝孔，所述每個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)分別固定有光纖準(zhǔn)直器，所述內(nèi)側(cè)法蘭上的光纖準(zhǔn)直器用于將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成平行光射出，所述外側(cè)法蘭上的光纖準(zhǔn)直器用于接收入射的平行光并將接受到的平行光耦合至光纖內(nèi)進(jìn)行傳輸；所述玻璃-金屬封接窗包括光學(xué)玻璃和帶翻邊的薄壁金屬筒，所述玻璃-金屬封接窗用于隔離密封玻璃窗兩側(cè)的介質(zhì)且傳導(dǎo)光信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于所述玻璃_金屬封 接窗中的薄壁金屬筒的材料為可伐材料；所述薄壁金屬筒的翻邊為圓盤翻邊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于所述光學(xué)玻璃為JGS3， 所述可伐材料為4J29。
4. 一種權(quán)利要求1所述隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的加工方法，其特征在于包括以下 步驟步驟[1]加工玻璃_金屬封接窗根據(jù)光纖傳輸?shù)男盘?hào)波長來選擇光學(xué)玻璃，再根據(jù)光學(xué)玻璃的材料來選擇與光學(xué)玻璃 進(jìn)行匹配封接的金屬材料，把金屬材料加工成易于封接的薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，薄壁圓筒的一端 加工成圓盤翻邊，然后將光學(xué)玻璃與薄壁圓筒進(jìn)行封接，對(duì)封接件檢漏；步驟[2]加工光纖準(zhǔn)直器根據(jù)光纖傳輸信號(hào)的波長、工作距離確定自聚焦透鏡和相配光纖，根據(jù)使用環(huán)境和固 定方法確定封裝套管材料和外徑，根據(jù)連接形式確定相配光纖的長度和接頭形式，以上參 數(shù)確定后加工光纖準(zhǔn)直器，標(biāo)定要求單模插入損耗< 0. 18dB、回波損耗〉60dB，多模插入損耗< 0. 25dB、回波損耗〉30dB ;步驟[3]組裝隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置玻璃一金屬封接窗2與外側(cè)法蘭4氬弧焊接并檢漏，內(nèi)側(cè)法蘭3和外側(cè)法蘭4配合校 正準(zhǔn)直器安裝孔并固定，光纖準(zhǔn)直器1分別放入位于內(nèi)側(cè)法蘭3和外側(cè)法蘭4相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn) 直器安裝孔內(nèi)調(diào)節(jié)，當(dāng)信號(hào)衰減小于ldB時(shí)把該對(duì)光纖準(zhǔn)直器分別固定在各自的準(zhǔn)直器安 裝孔內(nèi)，然后調(diào)節(jié)下一對(duì)光纖準(zhǔn)直器，直至將所有光纖準(zhǔn)直器固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置的加工方法，其特征在于所述步驟 [3]中所述光纖準(zhǔn)直器采用錫焊的方式固定在準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔離式光纖密封轉(zhuǎn)接裝置及其加工方法，包括內(nèi)側(cè)法蘭、外側(cè)法蘭以及玻璃-金屬封接窗，玻璃-金屬封接窗焊接在外側(cè)法蘭上，內(nèi)側(cè)法蘭從容器內(nèi)側(cè)與外側(cè)法蘭固定并將玻璃-金屬封接窗夾在內(nèi)側(cè)法蘭和外側(cè)法蘭之間，外側(cè)法蘭用于從容器外側(cè)與容器接口密封連接；內(nèi)側(cè)法蘭上設(shè)置有至少一個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔，外側(cè)法蘭上設(shè)置有相應(yīng)數(shù)量且位置一一對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器安裝孔，每個(gè)準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)分別固定有光纖準(zhǔn)直器；玻璃-金屬封接窗包括光學(xué)玻璃和帶翻邊的薄壁金屬筒。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用易老化的有機(jī)材料對(duì)引出光纖進(jìn)行密封以致不能滿足密封時(shí)效性要求的問題，具有延長了密封裝置的使用壽命、提高了密封性能的效果。
文檔編號(hào)G02B6/36GK101697026SQ20091021851
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者宋巖, 岳志勤, 韓長材 申請人:西北核技術(shù)研究所;