面向光纖相位對準(zhǔn)操作的復(fù)合式微夾鉗研究.pdf

1、光纖裝配與光纖相位對準(zhǔn)是MEMS光開關(guān)裝配的重要工藝也是關(guān)鍵難點(diǎn)，傳統(tǒng)的微夾鉗可完成光纖夾持操作，但難以實現(xiàn)光纖相位對準(zhǔn)操作。論文針對該問題，在分析光纖特點(diǎn)及其操作過程特性的基礎(chǔ)上，提出了面向光纖相位對準(zhǔn)操作的復(fù)合式微夾鉗的方案，并對該復(fù)合式微夾鉗的構(gòu)型、力及行程特性、光纖拾取和搓動時的受力模型、控制方法等進(jìn)行了分析與研究。論文主要包括以下內(nèi)容:
　　首先，針對光纖輕、細(xì)微、脆等不適于采用硬接觸式夾持方法的特點(diǎn)，提出了采用真空吸附

2、式方法對其進(jìn)行柔性夾持操作；針對光纖相位對準(zhǔn)操作，提出了采用壓電陶瓷驅(qū)動的手指搓動對準(zhǔn)操作方法?；谌嵝糟q鏈的微位移放大機(jī)構(gòu)，將光纖夾持與對準(zhǔn)兩種操作集成到一個微夾鉗上，設(shè)計了該復(fù)合式微夾鉗的構(gòu)型，并研究了復(fù)合式微夾鉗微構(gòu)件的操作過程。
　　其次，對該微夾鉗進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和力學(xué)特性分析。通過對復(fù)合式微夾鉗輸出位移特性、力行程、微夾鉗機(jī)構(gòu)的剛度以及光纖拾取和搓動時的受力模型等性能進(jìn)行綜合分析與建模，得出微夾鉗手指1和手指2的放大倍數(shù)分別

3、為5.4倍和12倍，末端最大位移量分別為189μm和216μm，驗證了微夾鉗的可實現(xiàn)性。進(jìn)而利用ANSYS有限元軟件對微夾鉗的這些特性進(jìn)行仿真分析與優(yōu)化，得出了微夾鉗手指1和手指2的放大倍數(shù)分別為5.04倍和11.1倍，末端位移行程分別為176.5μm和198.3μm，進(jìn)一步驗證了所設(shè)計的微夾鉗對光纖吸附夾持與搓動的可行性，為復(fù)合式微夾鉗的研制提供了理論依據(jù)。
　　然后，基于對復(fù)合式微夾鉗各種特性的綜合分析、建模與優(yōu)化，開發(fā)了一種

4、基于真空吸附與壓電效應(yīng)的雙手指結(jié)構(gòu)的復(fù)合式微夾鉗。對微夾鉗樣機(jī)進(jìn)行選材及制備，并根據(jù)該微夾鉗所需實現(xiàn)的操作功能進(jìn)行驅(qū)動單元、真空吸附單元和控制單元的設(shè)計與制備。
　　最后，搭建微操作實驗平臺，進(jìn)行了微操作實驗與結(jié)果分析。通過對復(fù)合式微夾鉗性能的測試，得出了復(fù)合式微夾鉗手指1和手指2的末端實際位移量分別為173μm和194μm，滿足對微夾鉗的設(shè)計要求。論文以直徑為90μm和120μm的兩種光纖為對象，利用微夾鉗進(jìn)行光纖夾持和搓動等實