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33所光纖耦合器10年研制結碩果側記

發布時間:2011-05-27    信息來源: 中國航天科工集團公司

  
  圖:技術人員正在制作光纖耦合器

  從無到有,從大到小,從學習到創新、從成品率不足20%到超過70%……在33所,被稱之為“發絲上的舞蹈”的光纖耦合器研制工作走過了10年曲折探索之路。

  光纖耦合器是一種用于傳送和分配光信號的無源器件,是光纖陀螺的重要部件,其性能直接影響到陀螺的輸出特性與精度,在整個導航系統中起著至關重要的作用。

  “它的外形看起來像英文字母‘X’,左、右兩邊各代表一根光纖,中間交點代表光纖結點,兩根光纖會聚后再分開,這就是光纖耦合器。”技術人員說。

  
一波幾折 從無到有

  為了加快光纖陀螺的研究工作,滿足陀螺生產的應用,降低光纖陀螺成本,同時徹底擺脫對外協單位的依賴,33所從2001年開始著手光纖耦合器的研發工作。

  當時,由于國際相關的禁運限制及國內廠家設備的落后,研制要求很難得到滿足,科研人員只能對購買來的單模光纖耦合器設備進行升級。

  據科研人員回憶,這項工作只能在一個完全漆黑的屋里進行,為了更好地觀看光纖火焰的大小,還必須關窗避風。在南方夏天濕熱的天氣里,從早上8點一直干到晚上10點多,大家身上的衣服被汗水浸透了。

  功夫不負有心人。經過700多個日夜的不懈努力和堅持守候,設備改造這項最重要的基礎工作終于被33所科研人員完成了。這臺設備是當時國內唯一一臺可以兼做保偏耦合器和單模耦合器的設備,實現了不同用途的耦合器在一臺設備上制作,且各項性能都達到制作要求。這樣一來不但大大降低了成本,也為后續科研生產奠定了良好的硬件設施基礎。

  設備的問題解決了。可當科研人員終于開始耦合器的研制時,又有一堆技術難題擺在面前。

  “單模光纖纖芯非常脆弱,而且操作窗口小,要把兩根纖芯融到一起,就如同在頭發絲上跳舞一樣,操作難度極大。”科研人員告訴記者。另外,封裝膠的選擇、配制比例都是保密的信息,他們必須自己“摸著石頭過河”。

  不僅如此,據科研人員介紹,做溫度試驗時,性能參數的急劇變化有時會讓所有準備工作,包括近兩個月的理論分析和數據推算完全宣告失敗,進而再從頭開始制作、試驗。不過,這些都沒有阻礙他們前進的腳步。終于,經過200余次的試驗,耗費了近兩年的時間,光纖耦合器研制成功了。

  
執著“瘦身” 由大變小

  解決了“從無到有”的問題后,33所研制人員又把精力投入到“從大到小”的研究中來。

  據他們介紹,為了保證光纖陀螺的裝配工藝和性能指標的穩定,光纖耦合器的體積需要不斷縮小,各項指標性能繼續提高,可在這個過程中,光的傳導性能會變差,研制難度也更大。

  因此,全體科研人員又投入到這場光纖耦合器“瘦身戰”中。經過不斷的技術摸索和工藝改進,在大量理論分析和科學試驗的基礎上,該所技術人員成功找到了外形尺寸和光傳導性能的平衡點,將光纖耦合器的尺寸縮小了近一半,成為國內體積最小的光纖耦合器。

  日前,該所光纖耦合器研制工作又取得了重要進展。生產過程中的關鍵技術被順利攻克,光纖耦合器的成品率從研制初期的不到20%提高到了超過70%,這意味著它將被更好地應用在光纖陀螺上,使光纖陀螺的研制生產更具靈活性。

  隨著光纖耦合器研制不斷取得突破,性能不斷提高,其應用領域也在不斷拓寬。它可以用于鐵路軌道的檢測,及時發現道路問題,為鐵路軌道提供安全保障;在石油勘探鉆井行業,小陀螺結構能夠安置到尺寸更小的鉆頭上,克服了以前用機械陀螺時內部活動部件易損壞、難以運輸、抗振動性差、抗沖擊力弱等缺點,且光纖陀螺應用壽命也是機械陀螺的數倍,可大大加快工程進度,有效降低工程應用的成本。此外,光纖陀螺還可以應用在光纖傳感器、艦船、民用飛機的慣性導航和汽車導航儀、各種極限作業的控制裝置等領域。

  目前,33所制作的光纖耦合器已成功應用在多個型號的光纖陀螺中,成功打破了耦合器依靠外協外購的局面。今后,耦合器的尺寸有望進一步縮小,陀螺的結構性能也將進一步優化。為把這支“發絲上的舞蹈”跳得更精彩,科研人員們仍在不斷地改編著“舞曲”、探索著“舞步”。
 (文/程獻影 唐新培)

  

  (責任編輯:郝婧)

  

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