[发明专利]多功能光纤端面光学加工微型机床

说明书

技术领域

    本发明涉及光纤端面光学加工的技术领域，特别是涉及一种多功能光纤端面光学加工微型机床。 

背景技术

20世纪80年代初出现了扫描进场光学显微镜（SNOM），它在物理学、化学、材料科学、光学微加工及光谱测量等诸多领域得到了广泛应用。当时在SNOM上使用的传感是将光纤用氢氟酸腐蚀和加热拉伸方法制备成的光纤探针。此后各种用化学腐蚀，加热拉伸制备光纤探针的方法得到了很大的发展。

归纳起来，目前制备光纤探针的典型方法是，热拉伸方法：将一对光纤装卡器装在五维调节架上，调节激光束对光纤的垂直性及两个光纤装卡器的同轴度，装在光纤卡器外端的两个直流电机用同一个电流源驱动，以确保两端的拉力相同。

选择Φ125Um单模通讯光纤用乙醇擦拭处理，将其装卡在两个光纤装卡器上，保持间距为10-15mm。控制直流电机的电流为0.4-0.5A，使光纤获得一定的轴向拉力。将激光出摄方向调节到稍高于光纤。调节激光预定输出功率（5-6W）。缓慢降低光束的高度，光班逐渐靠近光纤。当光纤出现三个亮点时，将光束反向调节，光束偏离光纤，光纤得到冷却。按60-90秒时间内升降激光束10-15次的加热速度，重复上述过程直到光纤被拉断，光纤探针形成。

    用热拉伸法制备光纤探针，重复性相当低，通过调整参数，将得到的光纤探针再在40％氢氟酸中进行快速腐蚀，得到双曲线形光纤探针约占50％，锥角在30-60度的锥形光纤探针约占10％.能满足一般应用目的分辨率要求。

变温腐蚀法：将40％浓度的氢氟酸腐蚀液注入透明的塑料管中，同时将比重较小的异辛烷注入管中，在腐蚀液上方形成3mm厚的密封层，防止腐蚀液挥发。塑料管置放于温度可调的恒温水浴中，选择Φ125um的单模光纤，经三氯乙烯浸泡处理，使光纤一端形成10mm长的裸露段。用五维调节架固定光纤，同时使光纤裸露段垂直插入腐蚀液中，插入深度约为5mm。裸光纤在20℃腐蚀10min后迅速换成40℃腐蚀55min，即获得圆锥型光纤探针，探针最大的锥角可达到74℃。将该探针用于扫描全息光栅（500线/mm）获得的样品图像分辨率与全息光栅的标定结果相符。

    自SNOM的应用深入发展以来，研究人员对光纤探针的多种制备方法进行了研究，以期获得大锥角，高透光率，高分辨率光纤探针的制备方法。化学腐蚀法，加热拉伸法制备的光纤探针在锥角方面达到了74℃，虽不能说这是该法制备大锥角探针的极限值，但也难有更大的增加了。

由于化学腐蚀法存在腐蚀液浓度、温度，及腐蚀时间等工艺参数的控制问题；热拉伸法也存在拉力，加热温度，加热速度，加热停留时间等工艺参数的控制问题，这两种方法都存在诸多工艺参数控制困难，就产生了制备光纤探针几何形状的一致性差，表面光洁度稳定性差的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能制备大锥角光纤探针，并能控制表面光洁度及角度精度的制备光纤探针的光学加工微型机床。

本发明的技术方案是：一种多功能光纤端面光学加工微型机床，包括主机底座（24）、设置在主机底座（24）上部一端的主轴动力箱（1），其特征是：可回转床身导轨（11）通过回转轴（26）与主机底座（24）连接； 

扇形板圆导轨（15），位于可回转床身导轨（11）与主机底座（24）之间。扇形板圆导轨（15）的圆心通过回转轴（26）；用四个圆柱螺钉将扇形板圆导轨（15）固定在主机底座（24）上；

床身导轨回转锁紧装置（10），安装固定在可回转床身导轨（11）的右侧。床身导轨回转锁紧装置（10）下方的T型铁装入扇形板圆导轨（15）的T型槽之中，两者为动配合；床身导轨回转锁紧装置（10）上的两个紧定螺钉用于锁定或放开可回转床身导轨在扇形板圆导轨上的运动； 

高速磨头（23），通过V型支架（20）与中拖板（21）联接，并保持高速磨头（23）的转轴与主轴（3）的转轴在同一水平面内；单相串激电动机（7）通过支柱（22）与拖板（21）联接，通过皮带及联接在高速磨头（23）轴上的皮带轮（9）带动高速磨头（23）旋转；

中拖板（21）装在大拖板（19）的燕尾导轨上；通过操纵中拖板横向进给手轮（16），转动横向进给丝杆（18），使中拖板带动金刚砂磨具获得横向进给运动；大拖板（19）安装在可回转床身导轨（11）上，通过操纵大拖板纵向进给手轮（14），转动纵向进给丝杆（12），使金刚砂磨具获得纵向进给运动；

工件夹具（4）是高精度捷合夹头0.15-4mm,通过JTO锥柄安装在主轴（3）上构成的；