论文摘要：基于RCC理论的光纤微装配系统误差被动补偿技术研究

 

新一代的光通信网络中，MEMS（微机电系统）光开关作为实现光信号间的交换器件，是光信号传输设备的重要组成部分。因此研究MEMS光开关中的光纤装配，具有极其重要的应用价值。

由于既能降低装配成本，又便于大批量装配的优点，复合式装配方法成为研究光纤装配的热点。在该种装配方式中，误差被动补偿技术的研究是其中的重点，也是难点。本文针对目前研究现状中并无全误差分析这一空白，对复合式装配中的误差被动补偿技术进行研究。

出于装配精度高和避免溢胶的考虑，本文研究的光纤槽选型为U型槽。通过对光纤装入U型槽过程进行分析，文中提出光纤装配过程存在3种误差。而这3种误差可能导致7种不同形式的误差组合，这些误差组合，将导致光纤损坏和光纤从真空吸头滑脱。通过有限元仿真和空间静力学平衡分析，文中提出避免光纤损坏和光纤滑脱需要满足的边界条件，并提出避免光纤滑脱，最佳的真空吸头半角为45°。

通过对7种误差组合形式下光纤与光纤槽之间的单点（包括线接触）、两点接触分析，本文提出误差被动补偿机构需满足5自由度要求，且各自由度方向的刚度需满足一定的设计指标，以避免光纤损坏或滑脱。同时，本文还提出一种基于RCC（远程柔顺中心）原理的5自由度柔性机构构型，并采用伪刚体模型的方法，对各自由度方向的刚度进行理论分析。

为了验证柔性机构RCC性能，以及机构刚度是否满足要求，本文采用仿真分析和样机实验两种方法，进行说明。结果证明，该机构能够成功应用于光纤装配的误差被动补偿过程。

本文主要创新点包括：

1）对光纤装配过程中的3种装配误差进行被动补偿技术研究。

2） 扩大误差被动补偿范围。本文研究的误差被动补偿方法，最大能补偿水平误差30μm，航偏角误差0.2°，倾角误差0.5°。

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