面向光纖相位對準操作的復合式微夾鉗研究.pdf

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

2、式方法對其進行柔性夾持操作；針對光纖相位對準操作，提出了采用壓電陶瓷驅動的手指搓動對準操作方法。基于柔性鉸鏈的微位移放大機構，將光纖夾持與對準兩種操作集成到一個微夾鉗上，設計了該復合式微夾鉗的構型，并研究了復合式微夾鉗微構件的操作過程。
　　其次，對該微夾鉗進行運動學和力學特性分析。通過對復合式微夾鉗輸出位移特性、力行程、微夾鉗機構的剛度以及光纖拾取和搓動時的受力模型等性能進行綜合分析與建模，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。進而利用ANSYS有限元軟件對微夾鉗的這些特性進行仿真分析與優(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，進一步驗證了所設計的微夾鉗對光纖吸附夾持與搓動的可行性，為復合式微夾鉗的研制提供了理論依據(jù)。
　　然后，基于對復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的雙手指結構的復合式微夾鉗。對微夾鉗樣機進行選材及制備，并根據(jù)該微夾鉗所需實現(xiàn)的操作功能進行驅動單元、真空吸附單元和控制單元的設計與制備。
　　最后，搭建微操作實驗平臺，進行了微操作實驗與結果分析。通過對復合式微夾鉗性能的測試，得出了復合式微夾鉗手指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，利用微夾鉗進行光纖夾持和搓動等實