一种光纤拉伸装置的制作方法

1.本发明涉及单频激光器领域，具体涉及一种光纤拉伸装置。


背景技术：

2.通过控制光纤环路中光栅的长度变化可以来实现对光束中心频率的调谐，此项技术广泛应用于相干光通讯系统、密集波分复用系统、光纤传感和激光雷达等领域。
3.例如，在一种现有的调谐方式中，将多圈光纤缠绕在圆柱形压电陶瓷（pzt）周围以形成光纤环结构，然后向压电陶瓷（pzt）施加电压以使圆柱形的压电陶瓷（pzt）的直径改变，这种变化导致圆柱形结构的周长发生变化，从而改变光纤环上的拉伸长度。但圆柱形pzt促动器因为周长较小，故只能获得有限的扩展和拉伸范围，同时也很难将两个或多个圆柱形pzt促动器组合在一起，以产生超出单个圆柱形pzt促动器范围的更大圆周周长变化，当需要有较大的可调谐量时，便需要有能产生更大长度变化的光纤拉伸器装置。


技术实现要素：

4.基于上述表述，本发明提供了一种光纤拉伸装置，以解决现有技术中光纤拉伸长度变化范围小的技术问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤拉伸装置，其特征在于，包括：拉伸器框架，所述拉伸器框架的一侧形成有向另一侧延伸的至少一个条形的框架槽，所述框架槽的底部为狭小连接段，所述框架槽两侧的部分可通过所述狭小连接段的连接做弹性形变，所述拉伸器框架的外侧壁可缠绕光纤；促动器，所述促动器的两端跨越所述框架槽并连接所述拉伸器框架位于所述框架槽两侧的部分，所述促动器可通过控制信号实现沿其长度方向的尺寸变化，以驱动所述拉伸器框架位于所述框架槽两侧的部分相互靠近或远离。
6.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：本技术提供的光纤拉伸装置，采用拉伸器框架、框架槽和促动器的配合设置，将促动器的长度尺寸变化放大后转换为拉伸器框架的外周长度变化，使得缠绕在拉伸器框架的外侧壁上的光纤的长度发生变化，该放大比例根据促动器安装位置与狭小连接段之间的距离以及框架槽的长度决定，因此，可以将促动器本身可产生的微小拉伸范围转变为一个更大的长度变化范围，进而构成可以产生较现有技术具有更大长度变化的光纤拉伸效果。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步的，所述拉伸器框架的一侧形成有一条框架槽，所述框架槽将所述拉伸器框架分为第一框架和第二框架，所述促动器的两端分别连接于所述第一框架和所述第二框架。
9.进一步的，还包括定位件，所述第一框架上连接有第一支座，所述第二框架上连接有于第一支座对应设置的第二支座，所述促动器的两端分别连接于所述第一支座和第二支
座，所述定位件连接于第一支座并与所述促动器接触。
10.进一步的，所述第一支座形成有第一安装槽，所述第二支座上形成第二安装槽，所述促动器的两端分别设置于所述第一安装槽和所述第二安装槽，所述定位件包括从所述第一安装槽的外侧可调节的伸入所述第一安装槽的定位螺钉。
11.进一步的，所述促动器为压电促动器、电致伸缩促动器、磁致伸缩促动器、磁机械促动器或线性电机致动的任一种，所述促动器包括多个叠加使用的同一种促动器。
12.进一步的，所述框架槽靠近所述狭小连接段的一端为圆孔状结构。
13.进一步的，所述拉伸器框架的外侧壁为平滑曲面，所述平滑曲面的截面为圆形、椭圆形或者由两个圆弧段与两个直线段围合形成的跑道形。
14.进一步的，所述拉伸器框架的外侧壁截面为跑道形，所述框架槽对应跑道形的直线段的中部设置，所述拉伸器框架的外侧壁对应所述框架槽的槽开口的两侧形成有凹槽。
15.进一步的，还包括粘合剂，所述粘合剂可将缠绕于所述拉伸器框架的外侧壁的光纤粘贴于所述拉伸器框架对应所述直线段的端部。
16.进一步的，所述拉伸器框架上形成有镂空通孔，以减轻其重量。
附图说明
17.图1为本发明提供的光纤拉伸装置的原理性结构示意图；图2为本发明实施例的拉伸变化量的放大原理图；图3为本发明实施例提供的光纤拉伸装置的立体结构示意图；图4为本发明实施例提供的光纤拉伸装置的使用状态示意图。
具体实施方式
18.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
20.可以理解，空间关系术语例如“在
……
下”、“在
……
下面”、“下面的”、“在
……
之下”、“在
……
之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
……
下面”和“在
……
下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90
°
或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
21.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
22.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上
下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
23.为了理解本技术的结构设计原理，如图1和图2所示，首先介绍该光纤拉伸装置的原理设计，该光纤装置主要用于单频光纤激光器的波长调谐，其包括拉伸器框架1和促动器2。
24.其中，拉伸器框架1上开有从一侧向另一侧延伸的框架槽10，当框架槽10为一个时，框架槽10就将拉伸器框架1分成第一框架11和第二框架12两个部分，可以理解的是，当框架槽10为n个时，拉伸器框架1就会被分成n 1个的小框架部分，这是一个简单的数学叠加关系，在此不做赘述。
25.其中框架槽10的底部为狭小连接段101，可以理解的是，狭小连接段101可以是原拉伸器框架1的一部分，也可以是框架槽10贯穿整个拉伸器框架1，将拉伸器框架1完全分离为两个独立的框架部分（即第一框架11和第二框架12完全分开），然后再采用狭小连接段101将两个框架部分连接起来，例如，可用厚度在0.5mm~5mm之间的金属板将两个框架部分连接起来，以形成狭小连接段101及两侧的第一框架11和第二框架12。
26.采用了上述结构后的拉伸器框架1，其中第一框架11和第二框架12两个部分可以以狭小连接段101为旋转点扩张或者夹紧，以产生弹性形变；为了保证狭小连接段101具有更好的机械性能，可通过钻孔或其它工艺在框架槽10端部靠近狭小连接段101的位置周围形成圆形孔，以便拉伸器框架1更顺利的产生弹性形变。
27.促动器2的两端跨越框架槽10并连接第一框架11和第二框架12，促动器2可通过控制信号实现沿其长度方向的尺寸变化，以驱动第一框架11和第二框架12相互远离或靠近。
28.具体的，促动器2长度变化在第一框架11和第二框架12之间施加力，以使它们围绕框架槽10的狭小连接段101相对彼此转动，将促动器2的尺寸变化放大转换为拉伸器框架1的外周长度变化，使得缠绕在拉伸器框架1的外表面13上的光纤的长度发生变化。
29.优选的，为便于促动器2的安装，第一框架11上连接有第一支座111，第二框架12上连接有于第一支座111对应设置的第二支座121，其中，第一支座111和第二支座121，可以分别与第一框架11和第二框架12成形为一个整体部分，也可以是独立的部件，然后用螺钉紧固，本实施例中，如图3所示，第一支座111和第二支座121与第一框架11和第二框架12成形为一个整体部分，在本实施例中，第一支座111形成有第一安装槽，第二支座121上形成第二安装槽，促动器2的两端分别设置于第一安装槽和第二安装槽。
30.其中，可选的，促动器2为压电促动器、电致伸缩促动器、磁致伸缩促动器、磁机械促动器或线性电机致动的任一种，促动器包括多个叠加使用的同一种促动器，例如在本实施例中，促动器2为pzt线性促动器2，pzt线性促动器2由堆叠在一起的多个pzt单元制成，以实现相对较高的膨胀系数，并且每个pzt单元可以在相对较低的电压下操作。这种pzt线性促动器2因为被广泛使用，并且被大量商用，所以具有较低的制造成本。
31.优选的，第一支座111连接有定位件且定位件并与促动器2接触，定位件包括从第一安装槽的外侧可调节的伸入第一安装槽的定位螺钉6，定位螺钉6安装在第一支座111的螺纹孔上，并压在pzt线性促动器2的一个端面，转动定位螺钉6可以对pzt线性促动器2进行压紧。定位螺钉6还可以向pzt线性促动器2施加和调整预加载力，适当的预加载力可以影响
pzt线性促动器2的性能和操作，使其具有最佳压电促动器性能。
32.通过图2中可以看出，拉伸器框架1可以放大线性促动器2产生的位移。槽开口102处的位移变化量随促动器2沿狭小连接段101和槽开口102之间的框架槽10的位置而变化。假设促动器2位于离狭小连接段101距离为l1的位置，且狭小连接段101与槽开口102之间的间距为l2，则促动器2在框架槽10上产生的位移变化量d1与槽开口102处的产生的变化位移量d2满足关系式：d2/d1=l2/l1。因此，l1越小（即促动器2离狭小连接段101越近），插槽开口102处的位移量d2越大，但前提条件是线性促动器2能够产生足够大的推力来克服拉伸器框架1和其周围的拉伸光纤的反力。在一种确定的实施方案中，当促动器2位于框架槽10中心位置时，放大倍数为2。
33.为了便于光纤在拉伸器框架1的外侧壁的缠绕，拉伸器框架1的外侧壁为平滑曲面，可选的，该平滑曲面的截面为圆形、椭圆形或者由两个圆弧段与两个直线段围合形成的跑道形，在本实施例中，拉伸器框架1的外表面13被设计成跑道形，用于缠绕固定具有光纤入口端8和光纤出口端9的光纤环。
34.更优选的，框架槽10对应跑道形的直线段的中部设置，为便于光纤的拉伸形变，拉伸器框架1的外侧壁对应框架槽10的槽开口102的两侧形成有凹槽。
35.拉伸器框架1上形成有镂空通孔，以减轻其重量，更优选的，其内部的两侧部分全部被掏空，仅有中间部分连接。
36.拉伸会在光纤光栅中产生光学双折射，这种双折射会改变光的偏振。为了使通过光纤拉伸器中光纤环路信号的光偏振最小化，可以采用粘合剂将光纤粘贴到跑道形拉伸器框架1的每个直段部分的末端，从而当pzt线性促动器2拉伸或收缩时，拉伸器框架1上仅有直段光纤部分经受拉伸或收缩，而弯曲的光纤部分则可以不经受拉伸胀或收缩。直光纤段的拉伸不会改变光纤各主轴的方向，因此不会改变光的偏振。如图4所示，跑道拉伸器框架4包括两个平行的直线段，可在图4中四个标记位置涂覆粘合剂固定光纤，使得pzt线性促动器2的作用仅适用于光纤的直线部分，以让光的偏振尽量最小。
37.当需要对单频激光器的频率进行调谐时，给pzt线性促动器2发送控制信号，使其产生一个线性位移，从而对第二支座121产生推力，进而迫使第二框架12绕狭小连接段101进行偏转，使得在框架槽10的末端槽402开口处产生一个更大的位移，这样便可以使缠绕粘接在拉伸器框架4的外表面43上的光纤沿周长方向产生一个拉伸位移，不同的拉伸量对应不用的光束中心频率调谐量，最终实现单频可调谐。当连续不断给pzt线性促动器2发送控制信号时，便可以实现单频激光器的快速调谐。
38.以上实施例详细介绍了如何通过pzt线性促动器2来实现光纤光栅的拉伸，达到最终实现光束中心频率的可调谐，可以将促动器2本身可产生的微小拉伸范围转变为一个更大的长度变化范围，进而构成可以产生较现有技术具有更大长度变化的光纤拉伸效果。
39.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。