自動切換并對準的光纖對接器及對接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動切換并對準的光纖對接器及對接方法，屬于壓電精密致動【技術領域】。該對接器包括電磁鎖緊機構、波導芯片、微動臺，放置有多根光纖的波導芯片安裝于微動臺上，通過給薄型支撐桿上的壓電雙晶片施加適當?shù)碾娫醇?，可以實現(xiàn)多根光纖的自動切換并對準功能，具有高精密度、智能化、多纖化、可拆卸、小型化等優(yōu)點，有良好的社會效益。
【專利說明】自動切換并對準的光纖對接器及對接方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種自動切換并對準的光纖對接器及對接方法，屬于壓電精密致動【技術領域】。
【背景技術】
[0003]壓電陶瓷的逆壓電效應可將電能轉化為機械能，據(jù)此效應設計的微動機構具有結構簡單，精度高和響應快等特點。
[0004]目前市面上的光纖連接器分為兩種:1.固定連接的光纖連接器:這種光纖連接器是永久性連接的，一般用于光纖傳輸線路的兩段光纖的連接。2.活動連接的光纖連接器:這種光纖連接器是可拆卸連接的，通常用活動連接器在光纖與設備或儀表的尾纖之間連接。然而現(xiàn)有技術有以下三個技術難題:
第一，固定連接的光纖連接器是一對一永久性連接的，要想實現(xiàn)多對光纖同時配對的情況時，需要多個光纖連接器，成本較高。且配對光纖中只要有一方損壞了，那么就必須重新進行固定連接，比較麻煩；
第二，活動連接的光纖連接器雖然可以拆卸，但是也無法滿足多對光纖同時配對的情況，且只適用于光纖與設備或儀表的尾纖之間的連接，在光纖的頭部位置和中部位置較難實現(xiàn)連接；
第三，若是遇到多跟光纖與一根光纖配對的情況時，不能進行光纖連接之間的自動切換。
[0005]
【發(fā)明內容】

本發(fā)明的目的在于:提出一種自動切換并對準的光纖對接器及對接方法，其具有高精密度、智能化、多纖化、可拆卸、小型化等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明是通過如下方法實現(xiàn)的:
一種自動切換并對準的光纖對接器，其特征在于:包括電磁鎖緊機構、波導芯片、微動臺；所述電磁鎖緊機構包括固定在基座上的底座；還包括通過安裝柱安裝在底座上的平衡桿；還包括位于安裝柱一側的銜鐵和電磁鐵，其中銜鐵固定在平衡桿上，電磁鐵固定在底座上；還包括位于安裝柱另一側且兩端分別與平衡桿和底座相連的彈簧；所述波導芯片安裝在所述微動臺上，波導芯片中等間距平行排列多根光纖，光纖排列方向與微動臺移動方向垂直；所述微動臺的一端安裝有平動梁；所述微動臺通過兩個薄型支撐桿安裝在基座上；薄型支撐桿上黏貼有用于驅動薄型支撐桿彎曲并帶動微動臺沿平動梁長度方向平移的壓電雙晶片；上述底座上位于彈簧外側一端設有凸臺，上述平衡桿上位于彈簧外側一端設有壓頭，凸臺與壓頭位置相對應；平動梁伸入凸臺和壓頭之間；平動梁與凸臺恰好接觸。
[0007]上述壓頭端面涂覆有摩擦材料。上述凸臺端面可涂可不涂摩擦材料。
[0008]上述的自動切換并對準的光纖對接器的對接方法，其特征在于包括以下過程: 當電磁鐵的線圈引出導線上沒有通電時，由于彈簧的拉力作用，利用摩擦力使平動梁鎖在壓頭和凸臺之間；進而控制微動臺不能來回移動；
當電磁鐵的線圈引出導線上通電時，電磁鐵產生向下的吸引力，當吸引力超過彈簧的拉力時，壓頭離開平動梁，微動臺可以自由移動；此時，若對壓電雙晶片施加適當?shù)碾娫醇?，使兩個薄型支撐桿沿相同方向彎曲，由于兩個薄型支撐桿的末端被固定在基座上，所以兩個薄型支撐桿的另一端相當于自由端，從而帶動微動臺實現(xiàn)移動；
而光纖接頭部位恰好剛剛露出波導芯片的邊緣，波導芯片露出光纖接頭的邊緣面與微動臺的平移方向平行，從而實現(xiàn)光纖的自動切換；當光纖已經切換對接成功時，電磁鐵的線圈引出導線上不通電，從而實現(xiàn)斷電自鎖，達到自動對準的功能。
[0009]有益效果:
根據(jù)以上的技術方案，相應于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明由于采用壓電元件的逆壓電效應作為驅動，故具有高精密度的特點，適用于幾十微米行程的精密微動機構中，波動芯片上每兩根光纖之間的距離屬于幾十微米行程范圍之內，解決了由于光纖的軸心錯位引起的連接損耗問題；
2、本發(fā)明將壓電雙晶片黏貼于薄型支撐桿上，通過對壓電雙晶片施加相應的激勵電源，可以使得微動臺進行左右平移，結構簡單，同時電磁鐵斷電后能鎖住平動梁，保證了該光纖對接器具有自鎖功能；
3、本發(fā)明將波導芯片安裝于微動臺上，波導芯片上放置多根光纖，所有光纖都是等間距平行排列，且光纖接頭部位恰好剛剛露出波導芯片的邊緣，波導芯片露出光纖接頭的邊緣面與微動臺平移方向平行，微動臺左右平動時可以實現(xiàn)光纖通路的切換對接和多化纖功倉泛;
4、本發(fā)明由于采用壓電元件的逆壓電效應作為驅動，且同時實現(xiàn)了自鎖功能，不需要進行手動調節(jié)，故具有智能化的特點；
5、本發(fā)明所述波動芯片上的光纖可以進行拆卸，從而實現(xiàn)活動連接的動能，具有可拆卸的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所述自動切換并對準的光纖對接器的整體結構示意圖。
[0011]圖1中:1-電磁鎖緊機構；2_鎖緊機構底座；3_安裝柱；4_平衡桿；5_電磁鐵；6-銜鐵；7_彈簧；8_凸臺；9-壓頭；10-平動梁；11-微動臺；12-波導芯片；13-薄型支撐桿；14_壓電雙晶片；A，B-電磁鐵線圈供電導線。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖做進一步的說明
如圖1所示，本發(fā)明所述自動切換并對準的光纖對接器，包括電磁鎖緊機構1、微動臺
11、波導芯片(12)。所述電磁鎖緊機構I包括鎖緊機構底座2、安裝柱3、平衡桿4、電磁鐵
5、銜鐵6、彈簧7、凸臺8以及壓頭9，所述電磁鎖緊機構I通過平動梁10與微動臺11接觸。所述波導芯片12安裝在微動臺11上，與微動臺11固定連接，波導芯片12中放置多根光纖，所有光纖都是等間距平行排列，光纖排列方向與微動臺11移動方向垂直。所述微動臺11通過兩個薄型支撐桿13安裝在基座上，薄型支撐桿13上黏貼有用于驅動薄型支撐桿13彎曲并帶動微動臺11沿平動梁10長度方向平移的壓電雙晶片14。
[0013]本發(fā)明的工作原理如下:當由電磁鐵線圈引出的A、B導線上沒有通電時，由于彈簧的拉力作用，壓頭和平動梁之間接觸，并靠摩擦力將平動梁鎖在壓頭和凸臺間，進而控制微動臺不能左右移動；當由電磁鐵線圈引出的A、B導線上通電時，電磁鐵產生向下的吸引力，當吸引力超過彈簧的拉力時，壓頭和平動梁之間脫離接觸，從而微動臺可以左右移動。從四個壓電晶片各引出一條導線，從左至右一次編號為①②③④，給①③兩個導線上施加幅值、頻率、相位均相同的電壓，在②④兩個導線上施加與①③幅值、頻率相同，但相位互差180°的電壓；兩個壓電晶片一個拉伸一個收縮，使得兩個薄型支撐桿可以同時向同一方向彎曲，當由電磁鐵線圈引出的A、B導線上通電時，由于兩個薄型支撐桿的末端被固定住了，兩個薄型支撐桿的另一端相當于自由端，所以微動臺能實現(xiàn)左右移動。而光纖接頭部位恰好剛剛露出波導芯片的邊緣，波導芯片露出光纖接頭的邊緣面與微動臺的平移方向平行，從而實現(xiàn)光纖的自動切換。當光纖已經切換對接成功時，A、B導線不通電，從而實現(xiàn)斷電自鎖，達到自動對準的功能。
[0014]方案設計原則:
當光纖已經切換對接成功時，A、B導線需立即斷電進行斷電自鎖，達到自動對準的功能。若未對接成功，則A、B導線應處于通電狀態(tài)，使得微動臺繼續(xù)平移帶動光纖頭部對接。即A、B導線與四個壓電晶片引出的導線應同時導電和斷電。
【權利要求】
1.一種自動切換并對準的光纖對接器，其特征在于: 包括電磁鎖緊機構(I)、微動臺(11)、波導芯片(12 ); 所述電磁鎖緊機構(I)包括固定在基座上的底座(2 );還包括通過安裝柱(3 )安裝在底座(2 )上的平衡桿(4 );還包括位于安裝柱(3 ) —側的銜鐵(6 )和電磁鐵(5 )，其中銜鐵(6 )固定在平衡桿(4)上，電磁鐵(5)固定在底座(2)上；還包括位于安裝柱(3)另一側且兩端分別與平衡桿(4)和底座(2)相連的彈簧(7)； 所述波導芯片(12)安裝在所述微動臺(11)上，波導芯片(12)中等間距平行排列多根光纖，光纖排列方向與微動臺移動方向垂直；所述微動臺(11)的一端安裝有平動梁(10)；所述微動臺(11)通過兩個薄型支撐桿(13)安裝在基座上；薄型支撐桿(13)上黏貼有用于驅動薄型支撐桿(13)彎曲并帶動微動臺(11)沿平動梁(10)長度方向平移的壓電雙晶片(14)； 上述底座(2 )上位于彈簧(7 )外側一端設有凸臺(8 )，上述平衡桿(4)上位于彈簧(7 )外側一端設有壓頭(9)，凸臺與壓頭位置相對應；平動梁(10)伸入凸臺(8)和壓頭(9)之間；平動梁(10)與凸臺(8)恰好接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動切換并對準的光纖對接器，其特征在于:上述壓頭(9)端面涂覆有摩擦材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的自動切換并對準的光纖對接器的對接方法，其特征在于包括以下過程: 當電磁鐵(5)的線圈引出導線上沒有通電時，由于彈簧(7)的拉力作用，利用摩擦力使平動梁(10)鎖在壓頭(9)和凸臺(8)之間；進而控制微動臺(11)不能來回移動； 當電磁鐵(5)的線圈引出導線上通電時，電磁鐵(5)產生向下的吸引力，當吸引力超過彈簧(7)的拉力時，壓頭(9)離開平動梁(10)，微動臺(11)可以自由移動；此時，若對壓電雙晶片(14)施加適當電源激勵，使兩個薄型支撐桿(13)沿相同方向彎曲，由于兩個薄型支撐桿(13)的末端被固定在基座上，所以兩個薄型支撐桿(13)的另一端相當于自由端，從而帶動微動臺(11)實現(xiàn)移動； 而光纖接頭部位恰好剛剛露出波導芯片(12)的邊緣，波導芯片(12)露出光纖接頭的邊緣面與微動臺(11)的平移方向平行，從而實現(xiàn)光纖的自動切換；當光纖已經切換對接成功時，電磁鐵(5)的線圈引出導線上不通電，從而實現(xiàn)斷電自鎖，達到自動對準的功能。
【文檔編號】G02B6/35GK103472540SQ201310366288
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權日:2013年8月21日
【發(fā)明者】王寅, 黃衛(wèi)清, 王凱 申請人:南京航空航天大學