光纤石英玻璃基板微V槽阵列的精密磨削.docx

第23卷第8期2015年8月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.23No.8Aug.2015

文章编号1004-924X(2015)08-2243-07

光纤石英玻璃基板微V槽阵列的精密磨削

谢晋*,冯彦科，程剑，吴可可

(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)

摘要：针对脆性石英玻璃的微加工，利用自主研发的金刚石砂轮微尖端修整工艺，研发了光纤阵列石英玻璃微V槽磨削技术。分析了60°的微V槽形状偏差对光纤耦合损耗的影响，然后，研究了砂轮微尖端的误差补偿修整工艺。最后，实验分析了微V槽的磨削精度。理论分析显示：微V槽角度、间距和宽度的偏差分别控制在±0.42°、±1.04μm和±1.2μm以内时，耦合损耗小于0.5dB。实验结果表明：开发的数控磨削工艺可加工高精度的60°微V槽阵列；采用数控轨迹和角度补偿修整后，砂轮微尖端半径可平均达到10.46μm,角度精度为(60±0.22)°;对石英玻璃进行微磨削后，微V槽的角度偏差达到0.4°,尖端半径为10.5μm,宽度偏差为0.3μm,间距偏差为0.5μm,可保证光纤阵列的精密对接。

关键词：光纤石英玻璃；光纤阵列；微V槽；微磨削；金刚石砂轮；微尖端；耦合损耗

中图分类号：TQ171.731;TN305.2文献标识码：Adoi:10.3788/OPE2243

PrecisiongrindingofmicroV-groovearrayonopticalfiberquartzglasssubstrate

XIEJin*,FENGYan-ke,CHENGJian,WUKe-ke

(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,

SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641,China)

*Correspondingauthor,E-mail:jin.xie@

Abstract:Asquartzglassishardtobemicro-machined,aself-researchedtruingtechniqueofdiamondwheelmicro-tipwasutilizedtodevelopthegrindingtechniqueofmicroV-groovearraysonthequartzglass.Theinfluencesofprofileerrorsof60°microV-groovesonthecouplinglossesofopticalfiberswereanalyzed.Then,theerrorcompensationtruingforgrindingwheelmicro-tipwasresearched.Fi-nally,thegrindingaccuracyformicroV-groovesonquartzglasswasexperimentallyinvestigated.Thetheoreticalanalysisindicatesthatwhentheangle,intervalandthewidthofmicroV-grooverange±

0.42°,±1.04μmand±1.2μm,respectively,thecouplinglossislessthan0.5dB.Theexperimen-talresultsshowthattheNumericalControl(NC)precisegrindingtechniqueproposedcanmachinehigherprecisearrays,andthetheV-tipangleandtheradiusoftrueddiamondwheelmayreach10.46μmand(60±0.22)°byNCpathandanglecompensationtruing,respectively.Aftermicro-grindingofquartzglass,them