專利名稱：折射率光柵制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在可至少部分為自動的多重處理操作過程中，用來方便地處理呈光纖(optical fiber)形式的細(xì)絲用的加工工藝和設(shè)備。更具體來說，本發(fā)明涉及在制造操作過程中，緊湊地處理光纖，通過包括機械剝離、酸洗剝離、布拉格光柵(線柵)寫入(Bragg grating writing)以及光纖重新涂覆和測試在內(nèi)的一系列制造操作，來包括在它們的長度的至少一部分內(nèi)的諸布拉格光柵(線柵)。
背景技術(shù)：
玻璃作為在各種科學(xué)應(yīng)用和民用中的一種材料的選擇，已經(jīng)歷時幾個世紀(jì)了。從早期利用棱鏡玻璃來分離光的組元色起，玻璃就已廣泛地用于光學(xué)儀器，用來控制或調(diào)整光束的特性。近年來，對玻璃結(jié)構(gòu)的光修正特性應(yīng)用的迅速擴展涉及到拉拔高純度玻璃的纖細(xì)的細(xì)絲，細(xì)絲被普遍稱為光纖，它在光的發(fā)射部位和接收部位之間引導(dǎo)光信號。
在上世紀(jì)的七十年代末，公用事業(yè)公司開始使用光纖裝置用于內(nèi)部的通訊，到了八十年代初，建立起許多小型的光纖網(wǎng)。從此，這種光纖網(wǎng)的使用日益增長，不斷地取代現(xiàn)有的同軸電纜系統(tǒng)。由光纖通訊網(wǎng)提供的諸多優(yōu)點包括較低的成本、使用較少的信號中繼器來糾正信號的失真以及比同軸電纜網(wǎng)有更高的信號承載能力。
纖維光束(fiber optic)系統(tǒng)的容量繼續(xù)在增長。在1980年，最初的系統(tǒng)能發(fā)射每秒45兆比特。當(dāng)今的系統(tǒng)能發(fā)射高達(dá)每秒5吉比特。光纖網(wǎng)的現(xiàn)代應(yīng)用之廣泛，致使纖維光束網(wǎng)基本上已取代了所有橫貫大陸的銅電纜網(wǎng)，并且許多全新的網(wǎng)正在不斷地建立。有預(yù)言聲稱全世界的每個洲將成為全球纖維光束網(wǎng)的一部分。
一個纖維光束系統(tǒng)包括三個主要部分發(fā)射線路和光源、光探測器和接收器線路以及光纖。為了發(fā)射，發(fā)射線路轉(zhuǎn)換電子信號以調(diào)制產(chǎn)生光信號的光源。從光源到一長度的光纖的連接促成由光纖覆蓋距離內(nèi)的光信號的傳輸。光探測器和接收器線路在一光纖終端的連結(jié)形成一通訊連接。多路通訊連接的使用提供了發(fā)射器和接收器的擴展網(wǎng)。
纖維光束網(wǎng)的互連要求有高精度的裝置，這種裝置呈光學(xué)連接器的形式，它連接光纖至外圍設(shè)備和其它的光纖，并同時保持足夠的信號強度。在操作中，一光纖連接器對中于小光纖，以使光收集芯直接位于光發(fā)射源或其它的光纖的上方并與其對齊。光纖的各部分也可采用機械連接或熔合連接技術(shù)而連接在一起。
連接到纖維光束網(wǎng)內(nèi)的選定的相對短長度的光纖可包括一些特殊的特性。一光纖布拉格光柵(線柵)表示一種光的修改特性，這種特性可通過簡單地在紫外光線下曝光，即可引入或?qū)懭氲焦饫w中。能寫入這樣的光柵(線柵)的能力引入到多種設(shè)備中。例如，布拉格光柵(線柵)可應(yīng)用于長途通訊系統(tǒng)中，以便控制激光的波長，引入散播的補償，以及以長周期的光柵(線柵)修正光纖放大器的增益。除了長途通訊的用途之外，布拉格光柵(線柵)的光纖應(yīng)用還包括光譜學(xué)和遙感技術(shù)。
將諸如布拉格光柵(線柵)的特性引入到一光纖的工藝過程包括在一系列的制造操作過程中要求處理相對短長度的光纖的許多步驟。一光纖通常在改變其物理特性以包括一布拉格光柵(線柵)之前，要求除去保護涂層。在寫入一布拉格光柵(線柵)之后，光纖可被退火和重新涂覆。
關(guān)于改變光纖的特性以提供一折射率光柵(refractive index grating)的工藝過程的自動化，未見有公開的資料。有些資料顯現(xiàn)個別的加工步驟，但沒表明可容易地納入到自動化順序的加工類型。例如，在美國專利U.S.5,988,556中有關(guān)于光纖裝載的描述。該專利涉及將連續(xù)長度的光纖從光纖供應(yīng)盤上自動卷繞到一運輸盤的第一和第二部分上。該卷繞機包括一第一裝置和一第二裝置，第一裝置收集連續(xù)長度的光纖的第一部分，并將其卷繞到運輸盤的第一部分，而第二裝置用來將連續(xù)的光纖的第二部分卷繞到運輸盤的第二部分。沒有資料表明卷繞在盤上的光纖用于運輸包裝之外的用途。美國專利U.S.6,027,062描述一種自動卷繞機，其包括光纖供應(yīng)和收集裝置，它們將光纖移動到一自動地將光纖卷繞到盤上的卷繞裝置。這類似于美國專利U.S.4,511,095所述的目的，即，形成卷繞在一繞線筒或類似結(jié)構(gòu)上的光纖線圈。
使用用來處理和組織光纖的可堆疊的盒是眾所周知的，特別是用于儲存多段連接的光纖。諸光纖盒通常包括淺碟形的保持器和容納松散線圈的光纖的殼體。松散的光纖線圈不具有如盤卷的光纖那樣緊湊的結(jié)構(gòu)。在美國專利U.S.5,894,540中描述的線圈光纖的一種中間形式是通過采用一種以一最小彎曲半徑而卷繞的構(gòu)形保持一段細(xì)絲材料用的組件而形成的。該細(xì)絲或光纖可卷繞在附連在支承板上的繞線盤上。調(diào)整繞線盤之間的間隔可去除卷繞在其上的光纖的松弛。通常在將幾段光纖互連之后，光纖盒和對應(yīng)的光纖保持組件將松散的光纖放置成一整齊的狀態(tài)以便于儲存。美國專利U.S.6,088,503確認(rèn)在光纖連接之前、之中和之后采用光纖盒作為光纖保持器。該專利描述一種夾持工具，以用于在光纖連接的準(zhǔn)備中對齊和保持一對光纖的端頭。
該光纖盒和相關(guān)的組織光纖用的組件(fiber organizing assembly)為卷繞和連接的光纖部分四周的光纖提供整齊的儲存。沒有出現(xiàn)關(guān)于在光纖裝置制造過程中用來處理組織好的許多段光纖的這樣的儲存容器的資料。一種制造工藝要求去除保護的緩沖層和涂層，以致露出光纖的裸露表面。已知有好幾種工藝過程，用來從光纖的表面去除諸如緩沖層和涂層的保護層。它們包括機械剝離、化學(xué)剝離和熱剝離。
對光纖和相關(guān)的涂覆細(xì)絲的機械剝離，要求仔細(xì)地對調(diào)質(zhì)的鋒利金屬刀片進行定位，以暴露光纖的裸露表面部分，而不切割或刮傷光纖表面或其它的對光纖表面的物理損傷。已知的機械剝離的方法涉及到切割刀片的設(shè)計以及如何從光纖的表面去除涂層。機械剝離的主要用途包括在將兩個細(xì)絲連接在一起之前，從光纖端頭、絕緣導(dǎo)線和對應(yīng)的細(xì)絲上去除保護層。美國專利U.S.4,434,554介紹一種光纖剝離裝置，其包括一具有多個深度合適的光纖接納通道的平基座，以確保當(dāng)?shù)镀迦氲酵繉訒r，從各光纖中只去除一緩沖的涂層。刀片平行于一光纖或一組光纖的軸線移動，利用一剝削的動作去除保護材料。由光纖直徑?jīng)Q定的通道尺寸確定了對平基座的選擇，以便提供一剝離光纖端頭而不損壞光纖本身的裝置。
一種避免損壞一光纖裸露表面的方法要求使用設(shè)計成只插入到保護緩沖和光纖涂層而不會到達(dá)光纖表面的刀片。合適的刀片基本上具有半圓形的鋒利的刃口，其半徑略大于裸露光纖的半徑，兩個相對的刀片插入到光纖周圍的保護層，在切割刃口到達(dá)光纖表面之前它們互相抵觸。在插入到保護層之后靠近光纖的端頭，刀片平行于光纖軸線的運動移動一段保護層，以提供一未被刀片觸及的裸露的光纖端。包括美國專利U.S.4,630,406、U.S.5,269,206、U.S.5,481,638和U.S.5,684,910在內(nèi)的諸美國專利介紹了用于從絕緣的導(dǎo)線和光纖中割去絕緣的刀片的制造和設(shè)計。使用這種刀片成功地進行機械剝離可要求有附加的處理，其中包括如美國專利U.S.5,481,683所述的軟化保護層，其要求一充滿化學(xué)品的腔室，首先軟化密封的保護層，然后，在剝離之后從刀片上清除塑料。美國專利U.S.5,684,910公開一種具有改進的機械剝離性能的光纖。這種改進包括使用一介于光纖涂層和緩沖層之間的易碎邊界層，以便于從裸露的光纖上分離。現(xiàn)有技術(shù)包括垂直于細(xì)絲軸線的刀片的初始運動，以插入到一涂層中，其后進行平行于細(xì)絲軸線的運動，通過在保護層上的移動暴露出裸露的細(xì)絲端。
作為對機械剝離的替代，可使用化學(xué)剝離來準(zhǔn)備裸露的光纖端頭。美國專利U.S.4,865,411和U.S.4,976,596涉及有控制地去除涂層，其中，從一化學(xué)品槽中逐步地拖拉出涂覆的光纖，以在鄰于近裸露的玻璃纖維表面處形成一具有特定形狀的淺錐形。根據(jù)美國專利U.S.5,451,294，一固定裝置提供支承，同時，將涂覆的光纖的端頭浸入到化學(xué)品槽內(nèi)，以從端頭溶解涂層?；瘜W(xué)剝離法包括涉及處理化學(xué)品的共同的問題，特別在化學(xué)剝離劑包含有腐蝕液體時的情形時。
可采用熱氣體剝離法來替代機械或化學(xué)剝離。描述于美國專利U.S.6,123,801的該工藝的一實例使用一熱惰性氣體來熔化緩沖層，并從一光纖的表面吹走。該工藝要求高壓氣體流和在800℃范圍內(nèi)的溫度，以便從光纖中剝離涂層。美國專利U.S.5,939,136介紹了一用于準(zhǔn)備光纖用的裝置的工藝過程，其包括從一光纖中熱除涂層，較佳地采用加熱的氣體流。
從光纖中去除保護的緩沖層和相關(guān)的涂層的理由在于改變光纖特性的需要，例如，通過在一光纖的內(nèi)芯寫入折射率光柵(線柵)(也被稱之為布拉格光柵(線柵))。在將裸露的光纖暴露在由紫外線激光或類似的曝光裝置發(fā)出的輻照下，則發(fā)生折射率的改變。用于光纖的大多數(shù)保護涂層吸收修改光纖用的輻照(fiber modifvingradiation)。這就解釋了寫入折射率光柵(線柵)之前需去除涂層的理由。
不作其它的處理，一包括折射率光柵(線柵)的光纖還具有一在用于光纖裝置之前要求涂覆保護涂層的裸露部分。重新涂覆光纖裸露部分的廣泛認(rèn)可的方法涉及專用的涂覆方法。已描述過類似于在其制造過程中用于涂覆拉拔纖維的諸種方法。
在美國專利U.S.4,410,561中所述的一再涂覆模具利用一剖開的模具結(jié)構(gòu)提供一涂覆的光纖。由關(guān)閉的模具形成的腔室的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一空間，使在注入可固化的保護的流體再涂覆組分的過程中該空間變得被填滿。要求避免在模具內(nèi)夾帶空氣，因為這會導(dǎo)致有缺陷的再涂覆光纖部分。為使模具腔被完全填滿，可有意地施加壓力。美國專利U.S.5,022,735采用一螺旋型柱塞來加壓再涂覆流體，以注入到傳統(tǒng)的再涂覆模具中。有些再涂覆模具包括固化裝置，以提供完成的光纖再涂覆部分。例如，美國專利U.S.4,662,307采用一包括注入口和UV光線口的對開模(splitmold)，光線可通過UV光線口固化再涂覆的組分。固化過程要求多個光源。
將涂層涂覆到從預(yù)成形中拉拔出來的光纖上，通常將脫出的光纖放置在垂直的方向上。當(dāng)它向下移動時，光纖可通過盛有涂覆流體的槽子，然后通過尺寸與涂覆光纖所要求的外直徑一致的孔口。如美國專利U.S.,069,988所傳授的，應(yīng)用這樣的工藝過程可對包括布拉格光柵(線柵)的光纖的裸露部分進行再涂覆。從孔口一出來，光纖移動通過一固化輻射源(source of curing radiation)。固化輻射不同于寫入布拉格光柵(線柵)用的輻射，以便不損壞或改變光柵(線柵)的特性。
日本專利JP60-122754和JP61-40846有資料表明，對從拉拔塔中出來的光纖噴涂保護的塑料涂層。光纖全外周緣的涂覆要求使用多噴涂頭或?qū)Ｓ玫膰娡空?。使用多噴涂頭，在拉拔出的光纖表面上僅沉積一部分的噴涂物，而使用專用的罩殼則涉及復(fù)雜的光纖的卷繞過程。
在光纖剝離、修改和再涂覆的工藝過程中的每一點上，均要求小心操作防止損壞易碎的光纖。通過物理的接觸或受到拉伸、扭曲、扭轉(zhuǎn)和彎曲的應(yīng)力，都可發(fā)生光纖的損壞。過度的彎曲可改變光纖的光學(xué)特性。不滿足所要求的光學(xué)特性導(dǎo)致光學(xué)器件的報廢，并增加器件制造的成本。要求有一種改進裝置，用于處理拉拔加工后的光纖，以減少損壞的發(fā)生，從而降低成本和增加光纖器件的產(chǎn)量。
發(fā)明概要本發(fā)明滿足在制造操作過程中有效地和緊湊地加工細(xì)絲材料的需求，其中包括在細(xì)絲中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的和相關(guān)的變化的諸工藝步驟。當(dāng)應(yīng)用于光纖時，一物品(本文中也描述為細(xì)絲組織器(filamentorganizer))能提供對一光纖的緊湊的包容。該細(xì)絲組織器允許對一光纖的至少一部分實施相對精確的定位，以利于與光耦合器、融合耦合器和錐形光纖器件相關(guān)的光纖的加工。光纖修改也可指，為改變光纖固有特性或?qū)⒐饫w容納到一功能組件(functional assembly)中所采取的行為。光纖的固有特性隨調(diào)整其折射率特性而改變，就如形成多種光纖布拉格光柵(線柵)的情形那樣。將光纖容納到功能組件中的做法，提供諸如溫度補償?shù)墓饫w布拉格光柵(線柵)之類的有用的器件。根據(jù)本發(fā)明的折射率改變和功能組件的形成，采用一細(xì)絲組織器(filamentorganizer)，它在可鎖定的繞線盤和可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間分配光纖，以暴露被修改的光纖的中心部分。
一計算機控制的，或者編程的光纖分配器，可被用來裝載規(guī)定量的、安裝在一公共軸線上的一對繞線盤之間的基本上無扭轉(zhuǎn)的光纖。裝載光纖裝載之后，諸繞線盤分離，使光纖在其間延伸，并安裝到細(xì)絲組織器上，以便進行光纖的儲存和進一步的加工。結(jié)合細(xì)絲組織器使用計算機控制的分配，可確保精確一致的裝載和在細(xì)絲組織器的邊界內(nèi)對選擇長度的光纖的組織。裝載過程的控制使形成包含大致相等長度的、以類似方式組織的光纖的多個夾持器。在一光纖成功地裝載之后，一細(xì)絲組織器提供一方便的物品，以便通過制造光纖器件所要求的工藝操作處理光纖。較佳地，細(xì)絲組織器包括一施加拉力的裝置，其對夾持在其中的細(xì)絲施加50克至100克的拉力。
有多種器件使用的光纖已被進行了結(jié)構(gòu)上的修改，以在它們的長度的至少一部分內(nèi)包括串接的諸光導(dǎo)折射率光柵(線柵)。諸光柵(線柵)的物理特性的變化允許它們適應(yīng)于專門的應(yīng)用。在一實施例中，本發(fā)明提供一通過一系列制造操作而獲得的光纖布拉格光柵(線柵)，所述制造操作包括光纖的機械剝離、化學(xué)剝離、引出線、光纖布拉格光柵(線柵)寫入、退火和光學(xué)測量，其后進行再涂覆和測試。最后步驟的測試，包括光纖考驗測試，確認(rèn)是否保持光纖布拉格光柵(線柵)所要求的特性要求。
制造過程的各操作或步驟要求將一個或多個細(xì)絲組織器附連到專為完成指定步驟設(shè)計的一個或多個細(xì)絲處理器或裝置上。這要求細(xì)絲組織器的尺寸和形狀包括諸方面的設(shè)計能允許方便地與若干個細(xì)絲處理器連接。同與若干類型的細(xì)絲處理器(filament processor)實現(xiàn)合適的連接一樣，一細(xì)絲組織器的一重要的要求在于包容長度可長達(dá)好幾米的一規(guī)定長度的細(xì)絲。較佳地，在光纖的情形中，一細(xì)絲組織器夾持成對的繞線盤上的細(xì)絲的大部分長度，留下一細(xì)絲部分供加工處理。一繞線盤保持光纖的兩個部分，這兩部分沿相同的方向卷繞在分開的繞線盤芯的分離的各側(cè)。光纖的一部分延伸在一對繞線盤之間，而光纖的另一部分提供可容易地從各繞線盤上纏開的引出線部分。在一連續(xù)段光纖的每個端部處有一引出線部分。
在一對繞線盤之間卷繞一連續(xù)段的光纖并將繞線盤定位在支承板上之后，可以在期望減少光纖損壞的情形下進行光纖處理。使用細(xì)絲組織器還使容易地進入到光纖的一部分。容易地進入到光纖的該部分，可使其被修改，首先從其表面去除保護涂層，其后使其承受改變其物理和光學(xué)特性的諸操作，如將光纖的布拉格光柵(線柵)寫入到光纖的裸露部分。一細(xì)絲組織器允許再生地對將被修改的光纖的那部分進行定位?？稍偕囟ㄎ粚?dǎo)致通過諸操作得到細(xì)絲或光纖修改的可預(yù)見的結(jié)果，所述操作可采用至少若干個步驟可自動化的工藝過程來進行。
如上所述，細(xì)絲組織器提供合適地定位以便加工的細(xì)絲或光纖的一部分。根據(jù)本發(fā)明的光纖布拉格光柵(線柵)的形成，要求任何的聚合物的保護涂層(這里也稱之為緩沖涂層)應(yīng)在寫入光纖布拉格光柵(線柵)之前被移去。涂層的去除可采用液體的、或機械的或熱的剝離法。
一涂覆有單一聚合物層(這里稱之為“初級緩沖層”)的光纖可僅要求液體剝離，即，采用有濃度的酸來去除緩沖層。去除多層的保護涂層(其中包括根據(jù)本發(fā)明的初級和次級緩沖層)可較佳地采用機械剝離后接著酸洗剝離的組合方法。酸洗剝離這里是指，在酸介質(zhì)中溶解殘余的涂層材料，并采用水沖洗和對光纖的至少一部分施行溶媒清洗來去除酸。涂層的初步去除要求特別設(shè)計的機械剝離設(shè)備，該設(shè)備與細(xì)絲組織器合作，以便精確地對保護涂層將從其上去除的光纖的部分進行定位。機械剝離設(shè)備可設(shè)計成方便地處理一個細(xì)絲組織器或若干個組合在一單一堆疊結(jié)構(gòu)中的細(xì)絲組織器。這樣，就根據(jù)細(xì)絲組織器的數(shù)量決定同時處理一個或多個光纖。通過機械剝離去除涂層對裸露光纖形成間隙，其后，酸可通過間隙滲透較快地從光纖部分上溶解掉涂層。
通過酸洗剝離去除涂層較佳地要求一裝置，該裝置對包括在堆疊結(jié)構(gòu)中的每個細(xì)絲組織器形成一細(xì)絲的環(huán)。該裝置構(gòu)造成形成具有大致相同大小的各個細(xì)絲組織器環(huán)。各環(huán)的平面平行于其最近鄰接的平面。通過將一環(huán)的弧形部分沉浸在酸液槽中，即可發(fā)生一個或多個光纖環(huán)的酸剝離。各環(huán)沉浸到酸液槽中的深度控制著從光纖中去除保護涂層的長度，以提供一具有剝離到光纖的硅石表面的裸露部分的光纖。酸剝離提供一裸露的、基本上無污染物的光纖表面。
在堆疊結(jié)構(gòu)中的所有的光纖全部地經(jīng)機械剝離和酸洗剝離之后，各光纖的引出端使用引出端連接器，用手工纏開并組織到諸組中去。引出端的尾部離細(xì)絲組織器的各端大約1米。
作為進一步的精制，根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器可包括一傳統(tǒng)的光纖連接器，用以將光纖端頭終止在表面上并在細(xì)絲組織器的邊界內(nèi)。光纖的光學(xué)連接器的終止減小了光纖引出線部分的長度，而仍提供對外部光纖器件的方便的連接點。這類光纖的緊湊的組織將該段光纖分布在細(xì)絲組織器的表面上，而光纖無任何部分下垂到組織器的邊緣上。任何各種光纖器件的互連，通過縮短引出線端，可用來減少一光纖的總長度。光纖總長度的減少轉(zhuǎn)換為成本的節(jié)約，其與裝備有連接到光纖連接器終端的引出線的各光纖組織器有關(guān)。
在通過對諸引出線的端頭的分組組織之后，在一堆疊的結(jié)構(gòu)里的每個細(xì)絲組織器提供了準(zhǔn)備好在一光纖布拉格光柵(線柵)寫入裝置中定位用的一干凈的、干燥的、裸露的光纖部分。從一被細(xì)絲組織器夾持的細(xì)絲上釋放拉力之后，布拉格光柵(線柵)寫入裝置(Bragg grating writing apparatus)對光纖的部分施加一可選擇的拉力，然后，其修改而形成布拉格光柵(線柵)。形成具有基本上相同波長響應(yīng)的多個光纖布拉格光柵(線柵)要求精確的對齊并對裝載到光纖布拉格光柵(線柵)寫入裝置的各光纖部分施加相同大小的拉力。光纖部分與布拉格光柵(線柵)寫入裝置的精確對齊依賴于細(xì)絲組織器和光柵寫入裝置的特征，它們分別與一個對另一個的相對定位相一致。一致的裝載和光纖部分的拉緊依賴于一音頻線圈驅(qū)動機構(gòu)和空氣懸置軸承的使用，它們便于基本上無拖曳的精確的細(xì)微調(diào)整。
在將光纖的一合適的部分在拉力狀態(tài)下放置在光纖布拉格光柵(線柵)寫入裝置之后，通過觀察由寫入過程產(chǎn)生的波長包絡(luò)(wavelength envelope)的顯示，可監(jiān)控布拉格光柵(線柵)寫入的進程。信號信息通過設(shè)備和一光纖的引出線端之間的連接，從光纖前進到合適的監(jiān)控設(shè)備。這在寫入的時刻提供對光柵(線柵)質(zhì)量的反饋，并顯示一接受或拒絕寫入的光纖布拉格光柵(線柵)的方便的決定點。
光纖的退火發(fā)生在熱退火裝置中，并在寫入光纖布拉格光柵(線柵)完成后滿足若干要求。工藝過程的該步驟在大約300℃的溫度下持續(xù)三分鐘以上。退火工藝穩(wěn)定布拉格光柵(線柵)，其在超過20至25年的時間里防止波長的漂移。
在退火和光學(xué)確認(rèn)光柵中心波長滿足要求之后，光纖和相關(guān)的布拉格光柵(線柵)在最終測試前準(zhǔn)備再涂覆。再涂覆操作使用用于根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器或較佳地堆疊的細(xì)絲組織器的設(shè)備?？刹捎脗鹘y(tǒng)的模制中再涂覆(in-mold die recoating)、噴涂再涂覆或擠入模涂層工藝，以再涂覆各光纖先前被剝離的部分。注入模涂層這里指傳統(tǒng)的在模具中的再涂覆。噴涂再涂覆使用多個光纖通過一噴涂頭和一輻射固化源之間。擠入再涂覆工藝使用一對開的模具，其可定位在光纖的周圍，以便當(dāng)擠出頭橫向于一未涂覆光纖部分的長度時，將固化的涂層組分涂覆到光纖周緣的周圍。較佳地，模具頭包括一輻射源，擠出的涂層經(jīng)曝光在輻射源下而固化。這使再涂覆材料涂覆之后立即固化。
涂覆再涂覆的材料以保護形成在一光纖上的布拉格光柵(線柵)，表明可用于長途通訊和相關(guān)應(yīng)用的布拉格光柵(線柵)的生產(chǎn)進入最后的加工操作。最終產(chǎn)品的最后檢查確定其是否通過拉伸強度和目測檢查的要求。在成功地滿足這些要求之后，保持有完成的光纖布拉格光柵(線柵)的繞線盤可從細(xì)絲組織器上拆卸，并用來方便地保持、包裝和運輸最終的產(chǎn)品。用于運輸?shù)姆奖愕陌b形式要求在其從細(xì)絲組織器上移下之后，將全連續(xù)段的光纖布拉格光柵(線柵)傳送到一繞線盤上。繞線盤的設(shè)計在于在將全長度的光纖傳送到一繞線盤之后，對光纖布拉格元件提供一保護的包裝。
更具體地來說，本發(fā)明提供一種用來制造光纖折射率光柵的方法。一合適的方法包括如下諸步驟提供一段基本上無扭轉(zhuǎn)的、介于第一繞線盤和第二繞線盤之間的光纖，將第一繞線盤和第二繞線盤附連到一支承上。該支承具有一相對于第二表面的第一表面，以提供一細(xì)絲組織器，它包括第一繞線盤作為一可鎖定的繞線盤以及第二繞線盤作為一可轉(zhuǎn)動的繞線盤。該細(xì)絲組織器還包括一連接到可轉(zhuǎn)動的繞線盤的拉伸器，以對可鎖定的繞線盤和可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間設(shè)置的一段光纖的至少一中心部分施加拉力。光纖在拉力下的其它的加工處理包括在對一光纖的中心部分施加控制的拉力之前，從光纖的中心部分去除至少一緩沖涂層。然后，在將中心部分暴露在高強度的光化學(xué)輻射的干擾圖形(interference pattern)下的過程中，可通過改變中心部分的折射率特性產(chǎn)生折射率光柵(線柵)，從而寫入折射率光柵(線柵)。形成光柵(線柵)之后可進行退火，并對成品的光纖器件進行考驗測試，以確認(rèn)所要求的特性。
上述方法使用一細(xì)絲組織器，它包括一具有一相對于第二表面的第一表面的支承，還包括與所述第一表面連接的諸組織架(organizing mount)，以及，連接到所述第二表面的墊片塊。該細(xì)絲組織器具有一鄰近支承的第一表面的可鎖定的繞線盤、一鄰近支承第一表面的可轉(zhuǎn)動的繞線盤以及一附連在支承第二表面的拉伸器。該拉伸器包括一連接到可轉(zhuǎn)動的繞線盤上的張拉線，以對其施加拉力，并將拉力傳輸?shù)皆O(shè)置在可鎖定的繞線盤和可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間的細(xì)絲上。拉力卸荷組件使可選擇地減小施加在細(xì)絲上的拉力。拉力卸荷組件包括拉伸線，其提供拉伸器和可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間的連接、一拉伸線通道以及至少一個用于對齊拉伸線和拉伸線通道的滑輪。細(xì)絲組織器的其它部分包括至少一個安裝板，它與支承一體地形成并從其中向外延伸；以及，至少一個形成在可鎖定的繞線盤和可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間的細(xì)絲通道的導(dǎo)向器。此外，該導(dǎo)向器可轉(zhuǎn)動地安裝在安裝板上靠近支承的第一表面，以提供細(xì)絲通道與支承的間距。
在制造折射率光柵過程中，通過在細(xì)絲的相對端之間形成一可移去的套筒部分，一機械剝離裝置從樹脂覆蓋的呈光纖形式的細(xì)絲中去除樹脂。該機械剝離裝置包括一基座，它具有一連接在基座上的第一夾具，用來將一細(xì)絲保持在第一部位。一第二夾具附連在基座上并與第一夾具分離，且與其沿軸向?qū)R，以將一細(xì)絲保持在第二部位。該裝置包括一第一組切割刀片，它靠近第一夾具安裝在基座上。第一組切割刀片包括一第一上刀片和一第一下刀片。上刀片和下刀片各包括一弧形的鋒利刀刃，用來切入到圍繞靠近第一部位的樹脂覆蓋的細(xì)絲的樹脂中。第二組切割刀片安裝在靠近第二夾具的基座上，這樣，第一組切割刀片和第二組切割刀片分割開一距離。兩切割刀片之間的距離小于兩夾具之間的間隔。第二組切割刀片包括一第二上刀片和一第二下刀片，各刀片包括一弧形刀刃，用來切入到圍繞靠近第二部位的樹脂覆蓋的細(xì)絲的樹脂中。一固定在基座上并連接到第一組切割刀片和第二組切割刀片的刀片致動器，以一起移動第一上刀片和第一下刀片。在此運動過程中，鋒利刀刃切入到圍繞靠近第一部位的樹脂覆蓋的細(xì)絲的樹脂中。刀片致動器還一起移動第二上刀片和第二下刀片，以使刀刃切入到圍繞靠近第二部位的樹脂覆蓋的細(xì)絲的樹脂中。在從一樹脂覆蓋的細(xì)絲中去除樹脂以形成可移動套筒部分的過程中，也在基座上的一偏壓部件移動第一組切割刀片和第二組切割刀片彼此朝向?qū)Ψ健?br> 可采用從介于相對的光纖端頭之間的樹脂覆蓋的光纖中去除樹脂的方法，來形成可移動的套筒部分。該方法提供一機械剝離裝置，它包括一用來將光纖夾持在第一部位的第一夾具；以及，一沿軸向?qū)R的、與第一夾具分開的第二夾具，它用來將光纖夾持在第二部位。該機械剝離裝置的第一組切割刀片靠近第一夾具，用來切入到圍繞靠近第一部位的樹脂覆蓋的細(xì)絲的樹脂中。第二組切割刀片靠近第二夾具，用來切入到圍繞靠近第二部位的樹脂覆蓋的細(xì)絲的樹脂中。第一組切割刀片和第二組切割刀片分割開一距離。該距離小于第一和第二夾具之間的隔開距離。在從樹脂覆蓋的光纖中去除樹脂以形成可移動的套筒部分的過程中，第一組切割刀片和第二組切割刀片適于彼此朝向?qū)Ψ揭苿印Ｈコ龢渲€包括在第一夾具中夾緊一光纖，和在第二夾具中夾緊一光纖，以使光纖處于拉力狀態(tài)中。操作第一組切割刀片和第二組切割刀片以切入到樹脂中，從而產(chǎn)生在其各端具有間隙的可移動的套筒。在切割樹脂的過程中，隨著第一組和第二組切割刀片彼此朝向?qū)Ψ揭苿訒r，在各端的間隙暴露裸露細(xì)絲部分，所述細(xì)絲部分從形成在樹脂中的一錐形過渡部分分離可移動的套筒部分。
在根據(jù)本發(fā)明的另外方面，在從一光纖中化學(xué)剝離樹脂之前，可用一裝置來在一細(xì)絲的一部分形成一環(huán)。該裝置包括一容器，它包括一具有形成在其中的前導(dǎo)向狹槽的前壁，以及一具有形成在其中的后導(dǎo)向狹槽且與前導(dǎo)向狹槽共面和平行的后壁。該容器還包括一底板，它包含至少一個形成在前壁和后壁之間并平行于前、后壁的狹縫。一第一細(xì)絲夾持器包括一固定的彈性體和一在其間夾持細(xì)絲的、在其第一部位的可定位的圓柱。該固定的彈性體滾子可轉(zhuǎn)動地從前壁安裝到后壁，這樣，可定位的圓柱靠近固定的彈性體滾子，安裝在前導(dǎo)向狹縫和后導(dǎo)向狹縫之間，以便在其中再定位。一第二細(xì)絲夾持器包括一可移動的彈性體滾子和一在其間夾持細(xì)絲的、在第二部位的可移動的圓柱。第二細(xì)絲夾持器與第一細(xì)絲夾持器間隔開，并基本上沿軸向與其對齊。第二細(xì)絲夾持器朝向第一細(xì)絲夾持器移動，以減小其間的間隔，使第一部位更靠近第二部位，由此在第一細(xì)絲夾持器和第二細(xì)絲夾持器之間形成一細(xì)絲環(huán)。該細(xì)絲環(huán)延伸通過一狹縫并低于所述的容器的底板，其中，它可引入到具有溶劑的一槽中，包圍細(xì)絲環(huán)的至少一部分，以便從環(huán)的部分中溶解樹脂。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形成容器，其尺寸可容納一個或多個細(xì)絲組織器，它在可鎖定的繞線盤和可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間具有一細(xì)絲。采用環(huán)形成容器來形成一個或多個細(xì)絲環(huán)的諸步驟可包括在從樹脂涂覆的細(xì)絲(較佳地為光纖)中化學(xué)剝離樹脂的工藝過程中。
根據(jù)本發(fā)明的加工細(xì)絲的加工要求使用一細(xì)絲夾持固定器，它包括一具有一打開位置和一關(guān)閉位置的夾持器。該夾持器還包括一下鉗夾座和連接到下鉗夾座上的下鉗夾，下鉗夾具有一平表面和一張開端的、形成在其中的V形通道以通向平表面，而接納細(xì)絲的至少一部分。細(xì)絲夾持固定器還具有一上鉗夾座和一上鉗夾組件。上鉗夾組件包括一附連到上鉗夾座上的支承突緣。支承突緣包括一支承表面，它具有一基本上錐形的下陷部分。一包括在上鉗夾組件內(nèi)的光纖鉤子具有一與結(jié)構(gòu)表面相對的接觸面。結(jié)構(gòu)表面包括一呈大致矩形截面的張開端的槽。在光纖鉤子的接觸面內(nèi)形成有基本上為錐形的下陷部分。張開端的槽和V形通道沿縱向?qū)R，當(dāng)夾持器處于關(guān)閉位置時，其接觸細(xì)絲的至少一部分。多個彈簧連接器將光纖鉤子保持在支承突緣上。再者，通過由多個彈簧連接器產(chǎn)生的力，一角度補償器被限制在支承表面的下陷部分和接觸表面的下陷部分之間。角度補償器保持支承突緣與光纖鉤子的分離，以允許它們獨立地移動。這導(dǎo)致光纖鉤子的細(xì)微的調(diào)整，以便在張開端的槽和V形通道與細(xì)絲(較佳地為一光纖)的接觸點上施加基本上相等的力，所述細(xì)絲在夾持器從打開到關(guān)閉位置的移動之后被夾持在其間。
本發(fā)明還提供一細(xì)絲拉緊裝置，用來可釋放地固定拉力下的細(xì)絲。拉緊裝置包括一拉緊保持器和一對夾持器。拉緊保持器包括至少一個支承桿以及一可移動地安裝在支承桿上的第一部位的第一滑架。該第一滑架包括一具有一第一夾具的上表面和安裝在其上以便相對于支承桿移動的音圈。一第二滑架可移動地安裝在支承桿上的第二部位，這樣，在第一部位和第二部位之間存在一間隔。該第二滑架包括一具有第二夾具的上表面以及一安裝在其上用來相對于支承桿移動的裝載單元。第二夾具與第一夾具沿軸向?qū)R，以確保測量的細(xì)絲部分包括一位于第一邊界和第二邊界內(nèi)、介于第一夾具和第二夾具之間的裸露的部分。一導(dǎo)向桿從音圈延伸，以便接觸裝載單元來調(diào)整第一部位與第二部位的間隔，從而在致動音圈的過程中改變施加在測量的細(xì)絲部分上的拉力。拉緊裝置的成對的夾持器沿軸向與第一夾具和第二夾具對齊，以便基本上固定測量的細(xì)絲部分的裸露部分。根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲拉緊裝置可包括一附連細(xì)絲組織器的連接器，以定位一細(xì)絲(較佳地為一光纖)保持在第一夾具和第二夾具之間。細(xì)絲組織器將一細(xì)絲保持在一可鎖定的繞線盤和一可轉(zhuǎn)動的繞線盤之間。
已從其上移去樹脂的樹脂覆蓋細(xì)絲可要求借助于使用根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲再涂覆裝置的方法進行涂覆。這樣的細(xì)絲再涂覆裝置包括一框架，它可釋放地固定一細(xì)絲和安裝在框架上的滑架，以便在第一位置和第二位置之間擺動。再涂覆裝置具有一安裝在滑架上的第一細(xì)絲夾持固定器。一第二細(xì)絲夾持固定器還安裝在滑架上，沿軸向與第一細(xì)絲夾持固定器對齊。諸固定器確保一包括其裸露部分的測量的細(xì)絲部分位于第一邊界和第二邊界內(nèi)，介于第一細(xì)絲夾持固定器和第二細(xì)絲夾持固定器之間。至少一個噴射頭附連在第一位置的框架上。一輻射源附連在第二位置的框架上。在滑架在第一位置和第二位置之間擺動以放置裸露部分而從噴射頭接納固化的涂層的過程中，測量的細(xì)絲部分在噴射頭和輻射源之間移動。噴射頭從第一邊界到第二邊界涂覆固化的涂層。通過暴露于來自輻射源的輻射，使可固化的涂層發(fā)生固化。可固化的涂層的組分的液滴可使用一導(dǎo)向器，例如，一空氣刀進行偏導(dǎo)，以便有選擇地引導(dǎo)涂層組分朝向圍繞噴射頭分組的細(xì)絲(較佳地為光纖)的多個裸露細(xì)絲部分。不同的涂層組分可涂覆到裸露的細(xì)絲部分，以使用第一組分提供再涂覆的細(xì)絲，以及通過在第一涂層組分上涂覆第二涂層組分提供重涂覆的細(xì)絲。最后形成的細(xì)絲包括一多層的涂層。
根據(jù)本發(fā)明的另一細(xì)絲再涂覆裝置包括一平表面和一附連在該平表面上的擠出的涂層組件。該擠出的涂層組件包括一第一細(xì)絲夾持夾具和與該第一細(xì)絲夾持夾具相對的第二細(xì)絲夾持夾具。一測量的細(xì)絲部分包括其位于第一邊界和第二邊界內(nèi)的裸露的部分，測量的部分位于第一細(xì)絲夾持夾具和第二細(xì)絲夾持夾具之間。一涂覆頭包括一具有形成在其中的一張開端通道的模具板，所述通道包括一具有一流體入口的壁和靠近輻射源的形成在其中的氣體端口。該涂覆頭還包括一其中形成一敞開端的細(xì)長的狹槽的蓋模具板(cover die plate)。該蓋模具板具有一連接到模具板(dieplate)上的鉸鏈接，以便使蓋模具板在打開位置和關(guān)閉位置之間轉(zhuǎn)動。在關(guān)閉位置上，蓋模具板位于模具板附近，且通道與細(xì)長狹槽對齊，以形成一通過涂覆頭的管形開口而環(huán)繞裸露部分的一部分。一鄰近涂覆頭的線性傳輸機構(gòu)包括一導(dǎo)向桿和一可滑動地安裝在其上以便沿該導(dǎo)向桿移動的滑架。在該滑架從第一邊界到第二邊界移動涂覆頭的過程中，一從滑架到涂覆頭的連接桿提供涂覆頭的線性位移。固化流體可從流體入口擠入，同時，來自輻射源的能量固化可固化的流體，以再涂覆一細(xì)絲的裸露部分。
一用于擠入再涂覆一細(xì)絲的方法包括下列諸步驟提供一細(xì)絲組織器，它具有一在一固定繞線盤和一可轉(zhuǎn)動繞線盤之間延伸的細(xì)絲，以提供一測量的細(xì)絲部分和一細(xì)絲(較佳地為一光纖)的裸露的細(xì)絲部分。光纖的裸露部分的再涂覆，跟隨細(xì)絲組織器連接到一擠出涂覆固定器，所述擠出固定器包括一導(dǎo)向桿，一可移動地安裝在該導(dǎo)向桿上的滑架。一涂覆模具包括一涂覆頭和一輻射源，該涂覆模具與滑架相連接。涂覆頭具有一開口，它用來將可固化的涂覆組分引導(dǎo)到定位在一通道內(nèi)的裸露的細(xì)絲部分，該通道形成在涂覆模具內(nèi)并延伸通過其間。一可固化的涂覆組分涂覆到裸露的細(xì)絲部分上，以提供一再涂覆的細(xì)絲部分，其后，將再涂覆的細(xì)絲部分暴露在輻射源下，以便輻照固化涂覆在裸露部分上的可固化的涂層組分。定義術(shù)語“裸露光纖”或“裸露光纖部分”或“剝離的光纖”或涉及這樣的術(shù)語的詞組，在本文中是指光纖的一部分，保護涂層已從其上去除從而暴露出光纖的硅石表面。
如本文中所采用的，術(shù)語“覆層”是指拉拔的光纖的外層。
術(shù)語“緩沖層”或“初級緩沖層”在本文中是指鄰近裸露光纖的聚合物或樹脂層。
一“涂層”或“次級緩沖層”在本文中用來描述鄰近緩沖層或初級緩沖層的聚合物或樹脂層。
如本文中所用的術(shù)語“樹脂”是一通用術(shù)語，用來描述覆蓋細(xì)絲(特別是光纖)的聚合物覆層。用作上述定義的緩沖層和涂層的材料都落入樹脂通用術(shù)語范圍內(nèi)。
本文中的術(shù)語“細(xì)絲”是指一光纖結(jié)構(gòu)，較佳地是“硅石細(xì)絲”。一光纖是根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲的優(yōu)選的形式。
“錐形過渡”描述一涂覆的光纖根據(jù)本發(fā)明經(jīng)受機械剝離之后，最靠近裸露光纖部分的緩沖層的部分的較佳的漸進的錐形形狀。
術(shù)語“帶狀化”是指光纖的單層的形成，并排地形成如帶形結(jié)構(gòu)，其便于多光纖的連接的端頭插入到光纖帶形連接器的一端內(nèi)。
本文中使用的術(shù)語“角度補償器”或“球連接校平器”是指插入在一夾持器的至少一個鉗夾的諸部分之間的自調(diào)整連接，以便在鉗夾的接觸表面和物體之間達(dá)到最佳的位置關(guān)系，從而在物體的表面上施加均勻的壓力。
采用“無接觸”法來再涂覆光纖的裸露部分，是指光纖沒有一部分接觸再涂覆設(shè)備的任何部分。其好處在于，懸置細(xì)絲組織器中的光纖，細(xì)絲組織器可方便地連接到再涂覆裝置，并使光纖與噴射頭精確地對齊。
“對開的上漿模具”是一種多部分的光纖再涂覆頭，它打開而接納一光纖，關(guān)閉而在一段光纖的表面周圍擠出可固化的再涂覆材料，然后，再打開而釋放涂覆過的光纖。
術(shù)語“罩”是指在一超聲波噴射頭上的屏障，以引導(dǎo)一惰性氣體流夾帶和移動再涂覆組分的液滴的云霧朝向目標(biāo)的表面，諸如一光纖的裸露的部分。
本發(fā)明已研究和提供一種工藝和設(shè)備，它在多重處理操作(至少部分是自動的)過程中用來方便地處理呈光纖形式的細(xì)絲，至少部分地自動化帶給用戶又一好處。下面將根據(jù)本發(fā)明的幾個方面和變化的實施例，對這些改進和益處作更為詳細(xì)的描述。
附圖的簡要說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器的立體圖。
圖2以分解的立體圖的方式示出根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器的詳細(xì)的諸部分。
圖3示出用來對包含在根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器內(nèi)的細(xì)絲施加拉力的組件的立體圖。
圖4是一細(xì)絲組織器的側(cè)視圖。
圖5提供呈堆疊結(jié)構(gòu)的多個細(xì)絲組織器的立體圖。
圖6是通過雙涂覆的光纖截面圖。
圖7是經(jīng)酸洗剝離后的雙涂覆的光纖截面圖。
圖8提供經(jīng)機械剝離而提供一錐形過渡之后的雙涂覆的光纖截面圖。
圖9示出經(jīng)機械剝離而提供一分離的中心緩沖套筒之后的一光纖的側(cè)視圖。
圖10是一截面圖，示出一定位作機械剝離的涂覆的光纖。
圖11是一截面圖，示出一錐形過渡形成之后的涂覆的光纖。
圖12示出用于從一光纖中機械剝離涂層過程中的根據(jù)本發(fā)明的一切割刀片的立體圖。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明的一切割刀片的切割刃的詳細(xì)視圖。
圖14是示出一涂覆的光纖和根據(jù)本發(fā)明的切割刀片的切割刃的相對定位的詳細(xì)視圖。
圖15是一截面圖，示出一切割刃的切割深度以及已經(jīng)切入到一光纖周圍的次緩沖層的上刀片的定位。
圖16提供一截面圖，示出在從一光纖中機械剝離次緩沖層的過程中上刀片和下刀片的切入深度。
圖17是一側(cè)視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器和機械剝離裝置的相對定位。
圖18提供一涂覆的光纖在通過沉浸在一酸槽中的酸液內(nèi)以去除涂層的過程中的一涂覆的光纖環(huán)的截面圖。
圖19是一局部截面圖，示出一在形成光纖環(huán)之前的根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器和容納酸的槽的相對定位。
圖20是一局部截面圖，示出一根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器的相對定位，其中，包括一環(huán)從細(xì)絲組織器中懸置，以將環(huán)的一弧形部分沉浸在酸的液面以下。
圖21是包括局部剖切部分的立體圖，示出一用于細(xì)絲組織器的堆疊結(jié)構(gòu)的環(huán)形成器的內(nèi)部細(xì)節(jié)。
圖22提供根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器的側(cè)視圖，其中，細(xì)絲的引出線部分已經(jīng)從儲存卷軸中纏開。
圖23是根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器的側(cè)視圖，其中，在一光纖的剝離部分的修改過程中細(xì)絲組織器定位在音圈拉緊裝置中。
圖24提供一鉗夾的截面圖，該鉗夾用來呈現(xiàn)一光纖的一部分的運動，而其同時經(jīng)受修改。
圖25是圖24所示的鉗夾的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)的截面圖。
圖26是根據(jù)本發(fā)明的一鉗夾組件的立體圖。
圖27是通過圖26的線″27-27″截取的截面圖。
圖28是定位在一噴射再涂覆裝置中的根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器的側(cè)視圖。
圖29是定位在一對開模具的再涂覆裝置中的根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器的側(cè)視圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述參照諸附圖，其中，在所有的幾個視圖中相同的標(biāo)號表示相同的零件。圖1是一細(xì)絲組織器10的立體圖，它包括一具有相對側(cè)的基本上為平面的支承板12。支承板12在其第一側(cè)14(這里也稱之為其上側(cè))具有用于可鎖定的繞線盤16和可轉(zhuǎn)動的繞線盤18的連接點。這些繞線盤16、18具有卷繞在其上的和介于它們之間的一段細(xì)絲20。支承板12可包括用于一個或多個導(dǎo)向器24的安裝板22，導(dǎo)向器用來為從可鎖定繞線盤16到可轉(zhuǎn)動繞線盤18延伸的細(xì)絲20的一部分建立一較佳的位置。導(dǎo)向器24與安裝板22的連接使導(dǎo)向器響應(yīng)于細(xì)絲20的運動而作合適的運動。
根據(jù)本發(fā)明，一支承板12可選擇地包括形成在其中的至少一個開孔26，用作手拿支承板12的一個方便的部位。開孔26最好占據(jù)足夠離開光纖20的部位，以防止不留意接觸到細(xì)絲(諸如一光纖)20的表面，特別是細(xì)絲20的裸露表面。當(dāng)開孔26位于可鎖定的繞線盤16和可轉(zhuǎn)動的繞線盤18之間并如圖1所示與細(xì)絲20的暴露部分相對時，開孔26的定位保持與細(xì)絲合適的分離。
圖2采用部分分解的視圖來示出根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)絲組織器10的一實施例的細(xì)節(jié)。該視圖示出一可鎖定繞線盤16、一可轉(zhuǎn)動繞線盤18以及一對導(dǎo)向器24是如何地連接到基本上為平的支承板12上的。如前面所提到的，可采用一計算機控制的光纖分配器來裝載一對繞線盤16、18之間的規(guī)定量的光纖。一連續(xù)段的光纖較佳地具有三個部分，其中包括一主部分或中心部分，它在分離端之間的長度達(dá)若干米，或引出線部分，每個部分約1米長。通常中心部分的長度從1米至6米。每個繞線盤16、18為光纖引出線提供儲存。代表引出線部分的細(xì)絲匝數(shù)沿與中心部分的細(xì)絲匝數(shù)相同的方向卷繞在繞線盤16、18上，。繞線盤16、18各包括一芯分隔器(參見圖4)，以從光纖20的中心部分中分離出引出線，從而在細(xì)絲加工過程中利于纏開引出線。
光纖裝載之后，繞線盤16、18被分開并安裝到一支承板12上，以便將一段細(xì)絲儲存在繞線盤16、18之間。在繞線盤16中的軸向通道28和固定在支承板12上的短柱30之間進行滑動嚙合的過程中，繞線盤16、18中的一個成為一可鎖定繞線盤?？涉i定繞線盤16的各面板32包括位于軸向通道28的各側(cè)的至少一對開孔34。開孔34為嚙合而與剛性地連接在支承板12上的一對銷36對齊。當(dāng)軸向通道28和開孔34坐落在短柱30和銷36上時，可鎖定繞線盤16不能轉(zhuǎn)動，因為銷36限制其運動。如上所述，安裝可鎖定繞線盤16之后，在可鎖定繞線盤16和可轉(zhuǎn)動繞線盤18之間的細(xì)絲20的長度的變化，要求通過轉(zhuǎn)動可轉(zhuǎn)動繞線盤18來調(diào)整細(xì)絲20?？赊D(zhuǎn)動繞線盤18的轉(zhuǎn)動依賴于一軸承38，該軸承借助于摩擦保持在形成于細(xì)絲組織器10的支承板12中的轂通孔(hub orifice)40中。軸承38利于在一側(cè)的繞線盤轂42和在另一側(cè)的拉緊轂44的轉(zhuǎn)動。繞線盤轂42具有一心軸46和一對銷48，用來與在轉(zhuǎn)動繞線盤18的面板54上的軸向開孔50和接納孔52對齊。盡管以固定的關(guān)系保持住，但可轉(zhuǎn)動繞線盤18和繞線盤轂42具有由軸承38提供的轉(zhuǎn)動自由度。
示于圖2的本發(fā)明的實施例包括一對導(dǎo)向器24，各呈圍繞軸56轉(zhuǎn)動的惰輪形式。軸56的一端連接到支承板12的第一側(cè)14。通過轉(zhuǎn)動可轉(zhuǎn)動繞線盤18纏開細(xì)絲20，在可鎖定繞線盤16和可轉(zhuǎn)動繞線盤18之間形成足夠長的細(xì)絲20，這樣，從可鎖定繞線盤16至可轉(zhuǎn)動繞線盤18細(xì)絲20的行程圍繞各惰輪24而通過。如圖1所示，當(dāng)細(xì)絲20是一光纖時，包括細(xì)絲20在內(nèi)的合成的組件提供一優(yōu)選的定向。例如，在制造光纖布拉格光柵(線柵)的過程中，這個定向?qū)⒁还饫w20放置在一容易進入的精確的空間位置上，以便于加工。
一光纖布拉格光柵(線柵)的形成通常要求對由根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10夾持的細(xì)絲20(即，光纖)施加拉力。參照圖3，圖中示出一利用附連在支承板12的下側(cè)60上的拉緊器58對細(xì)絲20施加拉力的裝置。該拉緊器58對細(xì)絲20或光纖施加一恒定的力，以使細(xì)絲20保持輕度的拉力。通過包括連接在拉緊器58和拉緊轂44之間的拉力線62在內(nèi)的一系列部件，來自拉緊器58的力可傳輸?shù)郊?xì)絲20。拉力轂44作用在繞線盤轂42上，因為兩者之間存在有直接的連接。繞線盤轂42的運動導(dǎo)致相應(yīng)的可轉(zhuǎn)動繞線盤18的轉(zhuǎn)動，可轉(zhuǎn)動繞線盤18對中在心軸46上，并被連接在繞線盤轂42上的銷48的運動所驅(qū)動?？赊D(zhuǎn)動繞線盤18的運動在細(xì)絲20或光纖內(nèi)產(chǎn)生拉力，其正比于由拉緊器58產(chǎn)生的恒定力。
在拉緊器58內(nèi)的拉力以20克至200克的力作用在拉力線上。通過拉力線62和拉緊轂44的力的分布，導(dǎo)致夾持在細(xì)絲組織器10內(nèi)的細(xì)絲20內(nèi)的合力為50克至100克拉力。拉緊轂44通常約為可轉(zhuǎn)動繞線盤18的直徑的一半。
拉力線62可不受阻地在拉緊器58和拉緊轂44之間通過。然而，較佳地，拉力線62的部分的位置允許拉力線62的進入和定位的調(diào)整，以便從細(xì)絲20中去除拉力。去除恒力拉緊器58的作用，可使用一減力組件，它包括一對形成在支承板12的一邊緣上的槽66的各側(cè)上的滑輪64。繞滑輪64和跨過槽66通過的拉力線62可在槽66的附近被夾住，并平行于板12的邊緣朝向最近的導(dǎo)向器24略微地延伸。1.0mm至2.0mm的移動可釋放由拉緊器58施加在細(xì)絲20上的拉力。拉力的釋放松弛了一呈光纖形式的細(xì)絲20，以準(zhǔn)備再拉緊光纖。一光纖20的松弛和再拉緊施加了在布拉格光柵(線柵)吸入過程所要求的一已知的重復(fù)的拉力量，這樣，形成的光纖布拉格光柵(線柵)將顯示基本上相同的波長響應(yīng)。
在將拉力下的細(xì)絲20安裝在細(xì)絲組織器10上之后，一段為好幾米長的細(xì)絲可方便地被承載在保護的卷起的狀態(tài)中，在細(xì)絲加工過程中介于處理工位之間。早期的細(xì)絲加工的方法要求一操作者手持諸段超過六米長的細(xì)絲。要求小心地避免細(xì)絲的尾部接觸底板和其它會造成污染的表面，并減少產(chǎn)出制造的細(xì)絲的器件。根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10可使用在支承板12內(nèi)的開孔26來進行處理。開孔26的位置可以盡可能減少手與細(xì)絲20的暴露部分不希望有的不小心的接觸。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10的側(cè)視圖，圖中表示在支承板12的上側(cè)14和下側(cè)60上的諸部件的相對定位。圖中示出拉緊器58、間隔塊70、拉緊轂44、拉力線62以及在支承板12下側(cè)上的滑輪64。支承板12的上側(cè)提供一表面，用來連接組織座72、一可鎖定的繞線盤16和一可轉(zhuǎn)動的繞線盤18，兩繞線盤之間具有如上所述的保持在輕微拉力下的細(xì)絲或光纖20。用于儲存一段光纖20的繞線盤16和18被分為諸繞線盤，因為可鎖定繞線盤16包括一分開壁15，而可轉(zhuǎn)動繞線盤包括一隔壁17。位于繞線盤16、18之間的光纖20的部分占據(jù)位于各分開壁15和隔壁17下面的繞線盤16、18的下芯19。這可留下各繞線盤的上芯部分21，即，在分開壁14和隔壁17的上方以接納一連續(xù)段的光纖20的引出線端。使用儲存繞線盤16、18的下芯部分19和上芯部分21，以從光纖20的端頭或引出線分離出中心長度，利于在光纖的加工過程中只纏開光纖20的引出線部分。
采取合適的設(shè)計，兩個或多個細(xì)絲組織器10可組合而形成一細(xì)絲組織器10的組合件。術(shù)語“堆疊的結(jié)構(gòu)68”，在這里描述的是如圖5所示的細(xì)絲組織器10的組合件。設(shè)計上的考慮包括將穩(wěn)定間隔塊70放置在支承板12的下表面上，以與定位在支承板12的上表面14上的組織器安裝座72嚙合配準(zhǔn)(mating registration)。間隔塊70可具有不充分的高度來保持拉緊器58，在其上形成堆疊結(jié)構(gòu)68之前，清理出一個可將細(xì)絲組織器10放置其上的平表面?？衫迷谥С邪?2的下表面60和平表面之間的合適外形的間隔來克服這個問題。正確的堆疊68的成形要求細(xì)絲組織器10一個加在另一個的頂上通過細(xì)絲組織器10之間的嚙合配準(zhǔn)，以使面向下的間隔塊70和面向上的組織器座72合適的對齊，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的堆疊結(jié)構(gòu)68。間隔塊70和組織器座72的組合高度在細(xì)絲組織器10之間提供足夠的間距。間隔塊70和組織器座72的對齊提供了以一預(yù)定關(guān)系整齊組織的、其數(shù)量與細(xì)絲組織器10的數(shù)量相對應(yīng)的細(xì)絲20彼此堆疊的結(jié)構(gòu)68。這種關(guān)系有利于一堆疊的結(jié)構(gòu)68與細(xì)絲加工設(shè)備的最佳的定向。在堆疊結(jié)構(gòu)68中的細(xì)絲20之間的間距，從12.5毫米(0.5英寸)至27.5毫米(1.2英寸)，較佳地為18毫米(0.7英寸)至23毫米(0.9英寸)。
間隔塊70和組織器座72可以看作一細(xì)絲組織器10相對于其最近的鄰居對齊的主要部件。實際的光纖20的定位和間隔取決于在支承板12上的間隔塊70和組織器座72的部位和相對高度。這意味著，支承板12的設(shè)計確定一段細(xì)絲20的位置，這樣，它可容易地位于堆疊的結(jié)構(gòu)68內(nèi)。除此之外，細(xì)絲20占據(jù)在支承板12上的一已知的位置，使細(xì)絲與支承板12的其它部分保持一致的間距，例如，安裝板22和支承板12的上側(cè)14和下側(cè)60。這些特征為細(xì)絲組織器10、68和裝置的不同的部件的聯(lián)合提供參考點，使一個或多個細(xì)絲10容易被定位，以便加工。這提供細(xì)絲組織器10和堆疊的結(jié)構(gòu)68適用于自動化的細(xì)絲加工，而無需操作者的干預(yù)。
用于處理堆疊結(jié)構(gòu)68中的多細(xì)絲組織器10的裝置包括一堆疊連接器74的安裝臺，該堆疊連接器可選擇地包括一承載手柄76。較佳地，一堆疊連接器74包括插入到包含在支承板12中的通孔80內(nèi)的一個或多個桿78(參見圖1)。一桿78可包括一作為用作堆疊結(jié)構(gòu)68中的最下細(xì)絲組織器10的支承的突緣?；蛘撸?dāng)一堆疊的連接器74包括旋入到多細(xì)絲組織器10內(nèi)的附加桿78時，一支架可用來連接鄰近堆疊結(jié)構(gòu)68中的最下細(xì)絲組織器10的下表面的桿78的端部。一承載手柄76可通過多種連接方法中的任何一種連接到一堆疊的連接器74上。從堆疊結(jié)構(gòu)68突出的桿78可包括螺紋的端部，它可接納在一承載手柄76中的管形開孔內(nèi)(不可見到)。一螺母或類似的保持件82可將手柄76固定到堆疊連接器74。這提供一穩(wěn)定的多細(xì)絲組織器10的堆疊結(jié)構(gòu)68，它輕而易舉地承載在各工位之間，以便以單批的或自動的操作加工多個細(xì)絲20。
呈光纖形式的細(xì)絲20一旦安裝在細(xì)絲組織器10內(nèi)，其要求一系列的步驟在一選定部分的光纖20內(nèi)形成折射率的修改特征。采用一拉拔塔制造光纖，通常包括在光纖的長度內(nèi)涂覆保護涂層。為識別光纖的保護涂層，可使用多種術(shù)語，其中包括緩沖涂層和涂層。術(shù)語緩沖涂層通常標(biāo)識直接涂覆在裸露光纖上的一種材料。涂層通常表示涂覆在緩沖層上的一種保護材料。
圖6是示出保護涂層的諸層的光纖的截面圖。這里所用的術(shù)語“初級緩沖涂層”是指緩沖涂層100，而術(shù)語“次級緩沖涂層”102是指涂覆到初級緩沖涂層100上的涂層。光纖布拉格光柵(線柵)制造要求從儲存在細(xì)絲組織器10上的一光纖20的中心部分中去除初級緩沖涂層100和次級緩沖涂層102。剝離一緩沖涂層的一種方法要求將一光纖浸在熱的濃硫酸槽內(nèi)。較佳地，在加熱和從光纖剝離緩沖涂層100、102之前硫酸的濃度至少為95％。酸洗剝離發(fā)生在約150℃的溫度。與用來去除緩沖涂層100、102的其它方法相比，采用酸洗剝離較少可能發(fā)生玻璃芯106的破損，因為玻璃是耐酸的。
一熱酸槽為去除單一的緩沖層提供有效的介質(zhì)，但某些類型光纖具有以不同速率溶解的多個涂層。這些類型的光纖可包括一在較軟的保護初級涂層100上的相對不溶的、硬的次級緩沖涂層102(如圖6和7所示)。在熱酸洗剝離過程中，較軟的初級緩沖層100可比次級緩沖層102溶解得快。通過因濃硫酸的酸蝕引起的磺化的解聚致使的分解，可實現(xiàn)從一裸露光纖106上溶解聚合物層的過程。聚合物分解產(chǎn)物可損害根據(jù)本發(fā)明修改的光纖的外貌和性能。
初級緩沖涂層100放置在次級緩沖涂層102的下面，可導(dǎo)致通過酸優(yōu)先地去除初級緩沖涂層100。初級緩沖涂層100的優(yōu)先去除，在可向內(nèi)朝向裸露光纖106下陷的次級緩沖涂層102的下面形成一凹割(undrcut)104。由于次級緩沖涂層102下陷，所以，鄰近裸露光纖106，其可捕獲酸或空氣氣泡。捕獲的材料包括酸和其它的液體或氣體，材料的捕獲可產(chǎn)生導(dǎo)致用于企盼的應(yīng)用的光纖20的過早失效的條件。
如上所述，過早失效的因素可能是強酸處理之后存在著分解的聚合物品類。使用中間的機械剝離方法，在初級涂層100和一裸露的光纖106之間通過一如圖8所示的切割的錐形過渡部分108，這種情形即可避免。錐形的過渡108防止如上所述的次級緩沖涂層102的下陷。當(dāng)采用機械剝離時，根據(jù)本發(fā)明，先于酸洗剝離之前形成一錐形端108可在初級緩沖涂層100和光纖106的裸露表面之間的連接處呈現(xiàn)一較佳的幾何形。
圖9示出如何使用一對切割刀片，沿其長度從兩端剝離一光纖20的中間、中心部分。被剝離中間部分較佳地位于根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10內(nèi)。一機械光纖剝離裝置容納細(xì)絲組織器10，為從一光纖20中剝離緩沖層100、102提供正確的定向。裝置控制刀片(未示出)切入到次級緩沖涂層102，以在一對錐形過渡108之間形成一分離的緩沖套筒110，當(dāng)初級緩沖涂層100和次級緩沖涂層102已移去時，該錐形過渡108形成裸露光纖的長度。緩沖套筒110的各端包括一剝離的軸環(huán)112，其提供一進入到光纖106的裸露表面的間隙。
圖10和圖11澄清諸基本部件和提供剝離一涂覆光纖20的中心部分所要求的諸步驟。一第一夾具120夾持一部分涂覆光纖20的一端。涂覆光纖20包括外涂一個或多個保護樹脂涂層100、102的光纖芯106。一第二夾具122夾持一涂覆光纖20的一部分的另一端。兩個夾具120、122夾持相對硬的次級緩沖涂層102的外表面。這防止損壞下面的光纖芯106。較佳地，夾具120、122包括諸如橡膠的摩擦夾持表面，或彈性體的夾持表面，在機械剝離過程中它們阻止光纖的移動。
固定不動的涂覆的光纖存在在輕度的拉力下，較佳地為50克。第一夾具120和第二夾具122之間的通常的分離從50.0毫米(2.0英寸)至100毫米(4.0英寸)，較佳地為75.0毫米(3.0英寸)至90毫米(3.5英寸)。在限制光纖20在一對夾具120、122之間的運動之后，至少一組切割刀片124可鄰接涂覆的光纖20放置，使上切割刀片126的鋒利的刀刃擱置在包圍光纖20的涂層102的表面上。所要求的位置由相對于被夾持的涂覆的光纖20的第一組切割刀片124的部位示出。一第二組切割刀片130示于圖10中，位于由切割刀片130在切割入一光纖20的次級緩沖涂層102之后所采納的一位置。各組切割刀片包括一上刀片126和一下刀片128。各切割刀片126、128的鋒利的刀刃包括至少一個槽，它具有一與涂覆到一裸露光纖106上的任何初級緩沖涂層100公共的半徑。在光纖剝離過程中，上刀片126和下刀片128向內(nèi)移動，如對第二組切割刀片130所示，切割到次級緩沖涂層102直到它們互相接觸，然后，切割到初級緩沖涂層100。第一組切割刀片124和第二組切割刀片130之間的距離，在這一點上通常為30毫米(1.2英寸)至40毫米(1.5英寸)。在切割通過一外的或次級的緩沖涂層102之后，施加合適的力來移動第二組切割刀片130靠近第一組切割刀片124，并平行于光纖20的軸線。第二組切割刀片130的橫向運動產(chǎn)生一剝離動作，其導(dǎo)致圍繞光纖芯106的涂層中的一間隙132。該剝離動作暴露間隙132中的裸露光纖部分106。該間隙132的一側(cè)具有一從裸露的光纖106到次級緩沖涂層102的、在初級緩沖涂層100中的有外形的錐形過渡108。間隙的另一端包括被剝離涂層100、102的壓迫的剝離的軸環(huán)112。當(dāng)切割和剝離操作在涂覆的光纖部分的一端完成時，通過啟動第一組切割刀片124的切割動作可剝離光纖20的相對端。這形成圍繞裸露光纖106的涂層中的第二間隙134(如圖9所示)。第二間隙134包括一類似的錐形過渡108，其由第二組切割刀片130的切割動作形成。
如圖9所示，對機械剝離的光纖進行酸洗剝離，較佳地，僅將緩沖套筒110暴露在酸蝕中。只要錐形端108(這里也稱之為錐形過渡)仍保持在強酸的水溶液之外，則它們保持免受酸蝕，并在化學(xué)上無改變。在這種條件下，錐形過渡108具有一與再涂覆組分更相容的表面能量(surface energy)。這在細(xì)絲的中心部分修改之后使再涂覆組分容易地濕潤錐形過渡108的表面。表面的相容性和易于被再涂覆的組分濕潤的特征，在光纖先前涂覆的和再涂覆的部分之間形成無缺陷的連接。存在于光纖過渡區(qū)域內(nèi)的諸如空氣氣泡的缺陷，可對光纖器件的機械強度和光傳輸特性帶來不利的影響，致使其不能適應(yīng)所要求的用途。
圖12示出刀片組件的設(shè)計，其用來切割次級緩沖涂層102和位移初級緩沖涂層100，以使初級緩沖涂層100與裸露的光纖106分離。如圖12所示，一刀片140提供可包括在兩組切割刀片124、130內(nèi)的特征的細(xì)節(jié)。刀片包括同步剝離若干個光纖20用的結(jié)構(gòu)?？梢哉J(rèn)識到，同一個刀片140可用于剝離單一或多個光纖20，視插入到剝離裝置(見圖17)內(nèi)的細(xì)絲組織器10的個數(shù)而定。
根據(jù)本發(fā)明的剝離刀片140包括作為刀片140一部分的至少一個斜面142，刀片140包括在其表面上經(jīng)金加工的若干個通道144。通道144通向作為鋒利槽的斜面142的邊緣146，當(dāng)從與斜面142相對的一側(cè)觀察時該鋒利槽148具有近似的圓形截面(如圖14所示)。示于圖13的詳圖澄清了包括其上有經(jīng)金加工的通道144的斜面142的結(jié)構(gòu)。涂覆的光纖20包括在圖14中，表明由切割刀片140的鋒利槽148切割入次級緩沖涂層102之前的較佳的位置。鋒利槽148的刀刃最好僅到達(dá)朝向光纖20的初級涂層100的外表面，而不會切割到它。當(dāng)用于從光纖20剝離涂層時，如圖15和圖16所示，槽148切割圍繞光纖芯106的圓形通道。如圖15所示，在一上切割刀片126切割入光纖20的次級緩沖涂料102之后出現(xiàn)一鋒利槽148。這涉及到如圖10所示的第二組切割刀片130的位置。第二組切割刀片130的上刀片126和下刀片128之間的關(guān)系顯現(xiàn)在如圖16中。上刀片126和下刀片128的鋒利槽148切割入次級緩沖涂層102，而未到達(dá)初級緩沖涂層100的表面。由于刀片126、128的前進的刃口146已經(jīng)接觸，所以兩個刀片126和128不會再前進一步。
根據(jù)本發(fā)明的剝離刀片126、128執(zhí)行雙軸向運動。當(dāng)一刀片切割入光纖20的次級緩沖涂層102時，刀片126朝向一光纖芯的初始的運動形成一切割。在行進了等于次級緩沖涂層102的厚度的距離之后，刀片開始平行于其軸線朝向光纖20的中心移動。該運動破壞涂層100、102，形成一在較軟的初級緩沖涂層100中清晰可見的錐形108。在某些情形中，如圖11所示，錐形還可延伸入次級緩沖層。錐形108提供一從重疊的緩沖涂料(結(jié)構(gòu))100、102中分離裸露光纖106的錐形邊界。
如上所述，機械剝離裝置包括兩組垂直打開和關(guān)閉的切割刀片124、130，它們適于作垂直的然后水平的運動，或者獨立地運動或者同步地運動。在切割刀片124、130的各側(cè)上的一對夾具120、122在剝離的過程中以所述的條件夾持一可剝離細(xì)絲。機械剝離裝置的另一實施例在切割過程中改變切入角，以修改錐形過渡108的形狀。當(dāng)?shù)镀?24、130朝向圍繞一夾持的光纖20的涂層100、102關(guān)閉時，一傾斜的表面或偏置的凸輪表面偏移刀片的路徑，到達(dá)一進入到涂層102的規(guī)定的進入角，以便提供一有控制的錐形過渡。這通過對角地移動刀片124、130進入到涂層而產(chǎn)生有意的傾斜切割。凸輪表面角度的任何變化產(chǎn)生了一在錐形過渡108中的角度的對應(yīng)的變化，以使一致地再生的涂層100、102的外形貼緊于一光纖裸露部分的各側(cè)。凸輪角的合適的選擇產(chǎn)生了具有利于基本上無缺陷地對裸露的光纖部分進行再涂覆的外形和尺寸的錐形的過渡部分108。成功的機械剝離提供一錐形過渡，這可在如上所述的室溫的條件下進行。然而，對于某些緩沖涂層，緩沖樹脂(buffer resin)的模數(shù)(modulus)是在使錐形過渡的形成復(fù)雜化的范圍內(nèi)。在這種情形中，可在試圖進行機械剝離過程形成所要求的錐形過渡之前，通過加熱或化學(xué)反應(yīng)進行必要的軟化。
光纖剝離的機械過程的完成留下一具有保護緩沖涂層100、102的中心套筒110的光纖20的中心部分，所述保護緩沖涂層已從在光纖芯106上的緩沖涂層100、102的其余部分上分離。在套筒110和緩沖涂層100、102的其余部分之間的相對的間隙132、134為熱酸滲透到中心套筒110下面提供諸點，以利于去除溶解在熱酸中的套筒110。較佳地，酸不達(dá)到先前機械剝離的涂覆的光纖20的錐形的過渡108上。在去除如溶解在熱酸中的中心套筒110之后，經(jīng)在水和酒精溶液中沖洗，留下在合適條件下的光纖的一干凈的裸露部分106，以備進一步加工。根據(jù)機械剝離的有效性，許多破壞的緩沖套筒110可從裸露的光纖部分提取。這在酸洗剝離的過程中，可減少從光纖20中溶解的緩沖涂層的量。
從一光纖20剝離保護的緩沖涂層可采用為此任務(wù)合適設(shè)計的設(shè)備，在自動化或半自動化的過程中進行。較佳地，設(shè)備的設(shè)計允許在單一的操作中加工多個光纖20。圖17示出一細(xì)絲組織器10相對于一機械剝離裝置150的定位。根據(jù)本發(fā)明的一機械剝離裝置150包括一作為安裝平臺的底板152，該平臺用于安裝光纖夾具120、122和成組的切割刀片124、130。光纖夾具120、122可相對于底板152移動或固定在其上?？蛇x擇地固定夾具120、122有利于在由細(xì)絲組織器10設(shè)定的其原始的拉力下或在由移動的夾具120、122產(chǎn)生的拉力下對光纖20進行機械剝離。
諸組切割刀片124、130可滑動地嚙合于底板152的表面。諸組切割刀片124、130的滑動嚙合便有利于刀片124、130的軸向運動，以形成如上所述的一錐形過渡108。假定細(xì)絲20，夾具120、122和切割刀片124、130已經(jīng)對齊在一公共軸線上，可通過合適的方法相對于機械剝離裝置150懸置一細(xì)絲組織器10。
在進行機械剝離一光纖20的中心部分的初步的步驟之后，酸洗剝離可要求形成一從細(xì)絲組織器10懸置的環(huán)。懸置的環(huán)可浸在熱的濃硫酸中。酸洗是從耐酸的玻璃中去除緩沖涂層的一種方便和干凈的方法。
一已知的方法使用酸來從光纖中去除保護涂層。該方法要求處理的光纖的單根長度為6至8米長。由于細(xì)絲結(jié)構(gòu)的小直徑和透明性，要求小心處理這樣的光纖。如果在處理過程中光纖阻礙上一物體，則玻璃纖維芯可產(chǎn)生裂縫，而不立即顯示損壞的跡象。
一用來形成環(huán)的手工方法包括在具有約6英寸間隔距離的兩個塊體上延伸一光纖。一第一塊體160折疊在第二塊體162上，如圖18所示，形成一環(huán)164。該圖還包括一酸槽166，其能將塊體160、162和環(huán)164懸置在酸168的合適位置上，酸168最好是硫酸，以便從U形環(huán)164中溶解保護緩沖涂層100、102。從一光纖20去除的涂層100、102的長度將取決于光纖環(huán)164延伸到酸液面170下面的深度。
具有基本上要求的尺寸和形狀的環(huán)比較容易形成，但需要小心地處理各個光纖，以避免損壞暴露的玻璃表面。光纖20的“U形”環(huán)164位于一對塊體160、162的一側(cè)上，使相對長的尾部光纖端172從塊體160、162的相對側(cè)延伸。在此結(jié)構(gòu)中，環(huán)164和光纖端部172處于被破碎或損壞的風(fēng)險。損壞可以不同的方式發(fā)生，其中包括不留心的接觸或在光纖加工操作過程中受撞擊，所述加工操作包括從光纖20中去除緩沖涂層100、102、光纖布拉格光柵(線柵)寫入、光纖的退火、光纖的再涂覆以及諸如此類的操作。使用根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10可避免此類問題。呈光纖20形式的細(xì)絲可無損壞地容易地裝載到細(xì)絲組織器10上。細(xì)絲組織器10的設(shè)計還允許堆疊多個組織器，以增加加工產(chǎn)量。細(xì)絲組織器的堆疊結(jié)構(gòu)68以合適地間隔開的關(guān)系放置細(xì)絲(即，光纖20)，以便進行從光纖剝離到光纖布拉格光柵(線柵)的再涂覆(將在下文中進一步描述)的加工。
圖19示出使用一裝置進行酸洗一剝離的細(xì)絲組織器10的結(jié)構(gòu)，所述裝置將重新定位在細(xì)絲組織器10內(nèi)的一光纖20，以產(chǎn)生一與如上所述的在塊體160、162之間形成的環(huán)164類似的一懸置的光纖環(huán)。如圖19所示，該裝置沿其長度在兩點處夾持涂覆的光纖20。當(dāng)這兩點互相朝向?qū)Ψ揭苿訒r形成一環(huán)。光纖被夾持在第一對滾子180之間的某一點上以及第二對滾子182之間的第二點上。一層彈性體覆蓋了各對滾子180、182的下滾子184、188。各滾子直徑基于建議的最小光纖彎曲半徑，以避免在操縱光纖以形成一環(huán)的過程中產(chǎn)生損壞的彎曲應(yīng)力。。彈性體提供對下接觸應(yīng)力的順從性，減小光纖滑動，并同步地保持多個光纖。
各對滾子180、182聚合而夾緊光纖20。接下來，各對滾子的上滾子186、190引起在光纖20內(nèi)的淺度的彎曲。當(dāng)成對的滾子180、182互相朝向?qū)Ψ揭苿訒r，淺度彎曲形成一由機器形成的環(huán)來占據(jù)的平面。通過使用兩個可移動的上滾子186、190以及兩個非移動的下滾子184、188，成環(huán)的方法可使用光纖盤10。
本發(fā)明在其諸多實施例中的一個實施例中，在一單一的操作中有利于多光纖的酸洗剝離的工藝過程。多光纖的成功的加工處理，要求能夠使用根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器的若干特征。特別重要的是使用一工具，它將光纖形成為環(huán)，而同時盡可能減小光纖損壞的可能性。一合適的環(huán)形成工具以重復(fù)的尺寸和形狀形成諸環(huán)。一旦形成，諸環(huán)較佳地不彎出平面。這后一個特征對于多光纖的加工是重要的，如果發(fā)生彎出平面的彎曲，則多光纖可趨于互相干擾。再者，使用多光纖的堆疊結(jié)構(gòu)而形成的環(huán)，具有基本上與自動化和/或半自動化加工所要求的相同的尺寸和形狀。
圖21示出根據(jù)本發(fā)明的一環(huán)形成器200的立體圖，它包括在環(huán)形成容器(loop-forming container)202內(nèi)的細(xì)絲組織器10的一堆疊結(jié)構(gòu)68的位置的細(xì)節(jié)。該環(huán)形成容器202基本上是一封閉盒，它包括一底板204、一前壁(未示出)、一后壁206和第一側(cè)壁208和第二側(cè)壁210。在容器202內(nèi)，一第一壁架212占據(jù)鄰近第一側(cè)壁208和底板204之間的連接處的一位置。一第二壁架214占據(jù)鄰近第二側(cè)壁210和底板204的連接處的一類似的位置。底板204包括多個縱向狹縫216，它們垂直朝向第一壁架212和第二壁架214設(shè)置。各前壁和后壁206包括一大致U形的導(dǎo)向槽218，它在圖21中以虛線的形式表示。較佳地，該導(dǎo)向槽218包括一水平槽220，在一端上它連接于斜槽222，在另一端上它連接于相對的斜槽。一固定輥子226包括一軸228，它接合環(huán)形成容器202的前后壁206上的水平槽220的一端。該固定輥子226較佳地具有一彈性體材料的覆蓋層。一可移動的輥子230包括兩軸端232，它們延伸進入在前后壁206上的水平槽220內(nèi)。該可移動輥子230沿水平槽220的長度可重新定位，以便于從定位在環(huán)形成容器202內(nèi)的細(xì)絲組織器10的堆疊的結(jié)構(gòu)68中形成多個延伸的環(huán)234。
環(huán)形成器200提供對細(xì)絲組織器10的堆疊結(jié)構(gòu)68的包容。堆疊結(jié)構(gòu)68安裝在環(huán)形成容器202內(nèi)，要求對堆疊結(jié)構(gòu)68定向，以提供細(xì)絲20與在容器202的底板204中的多個狹縫216對齊。這可通過在支承板12上的開口26的對齊來保持堆疊結(jié)構(gòu)68而得以實現(xiàn)，具體做法是，如圖21所示，通過下降堆疊的結(jié)構(gòu)68進入到環(huán)形成容器202內(nèi)，直到細(xì)絲組織器10的安裝板22坐落在第一壁架212和第二壁架214。堆疊結(jié)構(gòu)68的安裝使固定輥子226和可移動輥子230位于水平槽220的相對端。堆疊結(jié)構(gòu)68相對于固定輥子226和可移動輥子230的正確定位提供了各細(xì)絲20和輥子226、230的表面之間的柔和的接觸。在這種情況下，細(xì)絲20應(yīng)仍處于拉力下并無彎曲。
堆疊結(jié)構(gòu)68定位在環(huán)形成容器202內(nèi)，使細(xì)絲20接觸于完全分開的輥子226、230，插入通過前壁的斜槽222的第一桿236橫貫容器202地延伸進入環(huán)形成容器202的后壁206內(nèi)的斜槽222。插入之后，第一桿236占據(jù)斜槽222的一臺階238。一第二桿240同樣位于相對斜槽224的槽242中，完成第一對卷180和第二對卷182。第一桿236和第二桿240循著斜槽222和相對斜槽224的外形的運動初步建立了桿236、240和細(xì)絲20之間的接觸。伸展超過各對卷180、182的一彈性體帶將諸卷曳拉在一起，以增加在細(xì)絲20上的夾持力。通過連續(xù)的柔和地推壓，桿236、240繼續(xù)朝向水平槽220運動。該運動使桿236、240與在水平槽220的各端的對應(yīng)的輥子230、226并排放置。在此運動過程中，細(xì)絲20響應(yīng)由桿236、240施加的向下力，開始卷繞輥子226、230。施加的力還從各轉(zhuǎn)動的繞線盤18曳拉細(xì)絲，其結(jié)果，形成其高度近似等于桿236、240的直徑的操作的環(huán)。通過第一對卷180朝向第二對卷182的運動，操作環(huán)變?yōu)楦叨雀蟮难由飙h(huán)234。這形成一突出通過環(huán)形成容器202的底板204中的各槽縫216的暴露的環(huán)。通過設(shè)計，槽縫216限制細(xì)絲20的彎出平面的彎曲量。各槽縫216的設(shè)計特征包括一環(huán)入口244，其寬度為15.0毫米(0.625英寸)，以及一狹窄環(huán)工位246，其寬度為1.6毫米(0.064英寸)。該環(huán)入口244比環(huán)工位246寬，在暴露的延伸環(huán)234形成的初始階段中，這可防止光纖20的機械剝離光纖部分與槽縫216的邊或其它部分相接觸。隨著環(huán)234高度的增加，光纖的機械剝離部分出現(xiàn)在環(huán)形成容器202的底板204的下面。駐留在槽縫216中的任何光纖20，在此點上具有一緩沖涂層的覆蓋，以保護光纖避免與任何槽縫216的表面相接觸。因此，受保護的環(huán)形的光纖234進入狹窄環(huán)工位246，在去除殘余的初級和次級緩沖涂層的過程中，通過酸洗剝離光纖將停留在該工位上。環(huán)入口224朝向環(huán)形成容器202的底板204的上和下表面。較佳地，朝向底板204的上表面的開口寬度(15.0毫米)大于朝向底板204的下表面的開口寬度(12.5毫米)。該描述表明，各槽縫216的環(huán)入口244略具有V形截面，以有助于控制各暴露的延伸環(huán)234的空間定位。由各狹窄環(huán)工位246提供的環(huán)的控制平衡了在制造呈光纖形式的細(xì)絲20的過程中引入的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力?？梢匀菀椎卣J(rèn)識到，如圖20所示，各延伸環(huán)234懸置在環(huán)形成容器202的底板204的下面，以備浸入到酸槽166內(nèi)。
圖22示出經(jīng)過機械剝離和酸洗剝離諸加工步驟之后的光纖20的情形，經(jīng)加工后提供具有一無緩沖的裸露的中心部分250的一段光纖20，以便適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備與布拉格光柵(線柵)寫入相關(guān)的折射率修改。在實際的寫入光柵產(chǎn)生之前，光纖端部的纏開提供了一光纖引出線252，它適于在光纖20之間形成接合或連接。在加工過程的該點上，裝載在細(xì)絲組織器10上的光纖各端的引出線252提供了一連接點，這樣，在寫入過程中光柵寫入的進程和精度在光學(xué)上得到監(jiān)控。
光纖布拉格光柵(線柵)可在多個各具有一裸露中心部分250的光纖20上寫入?？墒褂酶鶕?jù)本發(fā)明的呈堆疊結(jié)構(gòu)68的細(xì)絲組織器10方便地處理這些光纖20。各光纖20的引出線252要求使用固定器來定位，以使光纖端與監(jiān)控光纖布拉格光柵(線柵)寫入的進程的設(shè)備精確地對齊。該固定器是一光纖連接器，它包括帶有相對光纖接納端的中心體。監(jiān)控設(shè)備可使用光纖或與引出線端不接觸的連接來完成光學(xué)線路。從呈堆疊結(jié)構(gòu)68的各細(xì)絲組織器10到光纖20的連接使用了適于插入連接器的引出線端。一連接器可容納單一光纖20或多光纖20的諸引出線端，所述多光纖20具有先前終止在多光纖連接器的要求上的諸引出線端。術(shù)語“帶狀化”已應(yīng)用于一種形式的終端上，其中，光纖引出線部分的端頭并排地排列，以形成一具有扁平帶狀外貌的單層光纖。諸引出線的端頭的定位允許它們與多光纖連接器相匹配。
圖23示出用于進一步加工由根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10夾持的光纖20的細(xì)絲拉緊裝置260。如上所述，在光纖20放置在支承板12上之后，位于細(xì)絲組織器10的安裝板22之間的部分處在由拉緊器58施加拉力的狀態(tài)下。在準(zhǔn)備寫入光柵的過程中，一選定的細(xì)絲組織器10(見圖3)的拉力線62可在槽66附近處被夾緊，并平行于板12的邊緣略微延伸，且朝向最近的導(dǎo)向器24。由拉緊器58作的1.0毫米至2.0毫米的移動可釋放施加到細(xì)絲20上的拉力。較佳地，細(xì)絲組織器10是定位在一指示單元的平臺上的一堆疊結(jié)構(gòu)68中的一個。該指示單元可采用多種機械和液壓結(jié)構(gòu)中的任何一種來提升和下降堆疊結(jié)構(gòu)68。在一實施例中，平臺和一個或多個垂直柱或梁的滑動接合允許平臺和其支承的堆疊結(jié)構(gòu)的上、下運動。平臺可包括用來與在最下面細(xì)絲組織器上的間隔塊嚙合接合的組織座，這樣，堆疊結(jié)構(gòu)68合適地與進入到光纖拉緊裝置260中的各細(xì)絲組織器的光纖20對齊。
在光纖拉緊裝置260趨近以對堆疊結(jié)構(gòu)68中的各光纖20的中心部分使用夾具和夾持器的過程中，該指示單元仍保持不動。光纖拉緊裝置260的趨近可通過一對齊機構(gòu)(alignment mechanism)方便地實行，以便在光纖20和光纖拉緊裝置的夾具262、264之間達(dá)到最佳的定位。最佳的定位不必要求指示單元附連到光纖拉緊裝置260上。
附連在中心無裝載的光纖部分20的各端處的夾具262、264在光纖承受一選定的拉力之前，使中心部分保持其無裝載的狀態(tài)。夾具包括一光纖布拉格光柵(線柵)拉緊保持器(fiber Bragg grating tensioning holder)266的諸部件，在光纖布拉格光柵(線柵)寫入的過程中，一拉緊保持器266用來在規(guī)定的載荷下伸展光纖20。一根據(jù)本發(fā)明的拉緊保持器266包括一作為載荷施加器的音圈268，它對一裝載單元270施裝載荷，該裝載單元270測量施加在夾持光纖20的中心部分的成對夾具262、264之間的載荷。在精確地施加所要求選擇的拉力之后，一對夾持器272、274隔離夾具262、264之間的已測量的部分，設(shè)定獨立于外拉力變化(outside tension variation)的拉力區(qū)域。這在測得的光纖部分276上保持一規(guī)定的載荷，并防止光纖相對于夾持器272、274以及隨之的夾具262、264發(fā)生任何滑動。光纖布拉格光柵(線柵)可寫入到隔離的、被測得的夾持在成對夾持器272、274之間的光纖部分276的裸露部分250。在一光柵已寫入之后以及在一被沿軸向拉緊測得的光纖部分276已從成對的夾持器272、274上釋放之后，施加到被夾緊的光纖20上的拉力予料到將發(fā)生的收縮，改變光柵部件之間的分離。
一音圈驅(qū)動的拉緊保持器266可選用若干種可能的載荷施加單元中的任何一種，其中包括直流侍服電動機和編碼器的組合、精密氣動缸、高精密度微定位線性步進電機(micro-positioning linear stepper motor)和一機械平衡梁。例如，一精密氣動缸提供不足的光纖拉力和微調(diào)的壓力控制，以對光纖施加精確的規(guī)定的拉力量。高精度微定位線性步進電機同樣地不能提供所要求的精確拉力的調(diào)整。與使用機械平衡梁(mechanical balance beam)相關(guān)的問題包括有這樣的事實，即，它主要是一手動的過程，而不是特別有助于自動化過程。
音圈致動的夾緊結(jié)構(gòu)是眾所周知的。例如，美國專利U.S.4,653,681描述了用于線粘結(jié)涂覆器中的一音圈致動細(xì)線夾具(voice coil activated fine wire clamp)。通過使用在微處理器控制下的一音圈電機，夾具的鉗夾可從正常的關(guān)閉位置移動到打開位置。見諸于美國專利U.S.5,114,066的一音圈編程線拉緊器(voice coil programmablewire tensioner)也便于線的粘合。這就表明,將一音圈應(yīng)用于線粘合用途是眾所周知的做法。然而，對于具有基本上相同的波長響應(yīng)(wavelength response)的光纖布拉格光柵(線柵)的一致性的生產(chǎn)，使用計算機控制的音圈電機看來還未用于對光纖施加反復(fù)的、精確量的拉力。
音圈致動器268的有利的使用提供了對應(yīng)于可細(xì)微控制的輸入電流的線性輸出力。一帶有音圈致動器268的高精度電源提供一穩(wěn)定的信號，導(dǎo)致一非常恒定的輸出力。這允許選擇一寬范圍的輸出力，僅在一音圈和一磁體之間的能量傳輸?shù)臄?shù)量上有限制。與直流電動機類似，致動器268的輸出力與輸入電流成正比。一種基于音圈致動器268的拉緊方法響應(yīng)于無軸承情況下的音圈和磁體之間能量通過而發(fā)生。使用這種方法對拉力的調(diào)整，較之使用附加的和去除的凈重以增加或減小在一光纖上的拉力的現(xiàn)有方法，其具有明顯的優(yōu)點。
圖23表示，用于音圈和裝載單元的基座278、280包括空氣軸襯滑架282、284，以將相對于支承桿286的摩擦力減到最小?？諝廨S承滑架282、284將系統(tǒng)內(nèi)的靜摩擦減小到低的、幾乎不明顯的水平。在軸襯282、284內(nèi)的摩擦的減小使精確施加對應(yīng)于作用在裝載單元270上的力的光纖拉力。這導(dǎo)致改進對由音圈致動器268產(chǎn)生的力的控制，并更一致地施加一光纖20的拉力。各個滑架282、284包括一用來連接光纖20的中心部分的夾具262、264。夾具262、264之間的分離可識別出被拉緊光纖20的中心部分。一連接在音圈致動器268的移動音圈上的延伸的導(dǎo)向桿288推壓裝載單元270，從而增加兩個滑架282、284之間的分離。增加滑架282、284之間的分離可通過夾具262、264進行操作，以將它們互相移離，從而對光纖20添加應(yīng)變。一達(dá)到要求的應(yīng)變之后，一對夾持器272、274夾持光纖20的一內(nèi)部測得的光纖部分276。測得的光纖部分276比夾具262、264之間的中心部分略短。將力精確地保持在選定的水平上，允許可接收的光纖布拉格光柵(線柵)的寫入。力的選擇和控制涉及到使用高精度裝載單元270來測量和顯示初步施加到光纖20上的拉力，并在寫入的過程中予以保持。在計算機控制的自動化光纖布拉格光柵(線柵)寫入過程中，裝載單元270還可提供反饋。
一寫入一光纖光柵(線柵)的重要方面在于需要在整個過程中將測量的光纖部分276保持在固定不動的狀況下。這要求使用特別連接在夾持器272、274上的鉗夾組件290，以便可拆卸地將測量的光纖部分276固定在要求不動的狀態(tài)下。附連在細(xì)絲拉緊裝置260上的夾具262、264可使用相同的鉗夾組件290，或其它對光纖20的中心部分提供充分夾緊力的夾具。
圖24示出一帶有附連的合適設(shè)計的鉗夾組件290的光纖部分夾持器(fiberportion gripper)272。該鉗夾組件290包括一附連在夾持器272的端部上的下鉗夾292以及用來接合下鉗夾292的上鉗夾294，夾持和固定一測量的光纖部分276，(如圖24的截面圖所示)。
圖25提供了形成在下鉗夾292的上表面內(nèi)的V形通道296和在上鉗夾294的下表面內(nèi)的矩形截面槽298的詳圖。鉗夾組件290的各個通道296和槽298的尺寸對應(yīng)于保持在固定不動狀態(tài)下的測得的光纖部分276的直徑。
一鉗夾組件290的設(shè)計要求光纖20的尺寸與V形通道296和矩形槽298的尺寸相匹配。尺寸的匹配對于根據(jù)本發(fā)明的布拉格光柵(線柵)的寫入，可在圍繞夾持不動的測量光纖部分276的圓周的接觸點上施加基本上相等的壓力。較佳地，一光纖20保持在V形通道296和矩形槽298之間，以相等的壓力施加在圍繞其圓周的接觸點上。在圖25中清楚地表明，光纖20與V形通道296的兩個接觸點以及光纖與槽298的接觸點，它們離裸露光纖106的距離相等?？紤]到將測量的光纖部分276保持在不動的狀態(tài)對夾持器272、274所要求的壓力量，均勻作用的壓力導(dǎo)致橫貫測量光纖部分276的直徑上的應(yīng)力的均勻分布，從而將光纖的損壞減小到最小。用于光纖部分夾緊的V形槽卡盤是眾所周知的，正如美國專利U.S.4,623,156和U.S.5,340,371中所介紹的。在任一種情形中，均不出現(xiàn)考慮平衡施加到圍繞一光纖圓周的點上的壓力量。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，圍繞一光纖20的圓周的壓力平衡要求使用如圖26所示的浮動的上鉗夾組件295。自調(diào)整的浮動上鉗夾組件295包括一光纖夾300、一支承突緣302以及一從支承突緣302分離光纖夾300的角度補償器304(見圖27)。一光纖夾300在這里也可稱之為細(xì)絲夾。在這種情形下，各夾持器272、274包括一上鉗夾座306和一下鉗夾座308。通過支承突緣302一下鉗夾292連接到下鉗夾座308，而一上鉗夾組件295連接到上鉗夾座306。光纖夾300從支承突緣302懸置，較佳地使用一彈簧裝載的連接器310。彈簧拉力在光纖夾300和支承突緣302之間的作用，在它們之間保持一角度補償器304。光纖20被捕獲在夾持器272、274的下鉗夾292和上鉗夾294之間的過程中，使用浮動上鉗夾組件295允許對細(xì)絲20施加夾緊力，而細(xì)絲20基本上無位移或轉(zhuǎn)動。夾具262、264也可包括一浮動的鉗夾組件。
圖27示出浮動的鉗夾組件295和下鉗夾292之間的細(xì)絲20夾緊的結(jié)果。當(dāng)浮動的鉗夾組件295朝向下鉗夾292移動時，細(xì)絲夾持器292、294的矩形槽298與位于下鉗夾292的V形通道296內(nèi)的細(xì)絲接觸。當(dāng)接觸發(fā)生時，細(xì)絲夾300可略作調(diào)整以對細(xì)絲20施加均勻的夾緊力，而不擾動它。細(xì)絲夾300的調(diào)整依賴于因與支承突緣302分離的角度補償器304引起的獨立的運動。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選的角度補償器304包括一球形元件，它防止細(xì)絲夾300和支承突緣302之間的接觸。較佳地，角度補償器304坐落在基本上在細(xì)絲夾300內(nèi)的錐形下陷部分301與基本上在支承突緣302內(nèi)的錐形下凹303之間。角度補償器304保持支承突緣302與細(xì)絲夾300的分離，以使它們獨立移動。此外，角度補償器304的球形結(jié)構(gòu)好似繞細(xì)絲夾300的周緣有效地改變角度。
上述討論提供這樣的一個描述，即描述使用包括在寫入布拉格光柵(線柵)過程中對光纖20施加拉力的拉緊保持器的裝置260進行定位、夾緊和夾住一單一的光纖20。該描述涉及細(xì)絲組織器10和拉緊保持器266之間的相對定位。當(dāng)一細(xì)絲組織器10代表在堆疊結(jié)構(gòu)68中的多個細(xì)絲組織器中的一個時，則布拉格光柵(線柵)寫入可以各種方式完成。例如，光纖布拉格光柵(線柵)可在采用一步驟時寫入，并重復(fù)過程以移動承載在選定的細(xì)絲組織器10內(nèi)的光纖20進入到正確的位置，相對于拉緊保持器266執(zhí)行布拉格光柵(線柵)的寫入。在布拉格光柵(線柵)寫入過程中，可如上所述監(jiān)控一光纖20的波長響應(yīng)。對于連續(xù)寫入布拉格光柵(線柵)的另一種方法是，可使用一排拉緊保持器266和相關(guān)的裝置，以便同步地生產(chǎn)多個布拉格光柵(線柵)。
使用一分度器來重新定位一堆疊結(jié)構(gòu)68的步驟和重復(fù)過程，例如，較佳地通過向上和向下運動對布拉格光柵(線柵)寫入裝置提供一新的光纖。堆疊結(jié)構(gòu)68配裝入一分度器的平臺，所述分度器適于與在一堆疊結(jié)構(gòu)68和使用間隔塊70和組織器座72之間的對齊的平臺之間的一已知的定位關(guān)系相匹配。堆疊結(jié)構(gòu)68相對于分度器的較佳的定位已確立，并且光纖引出線252已連接到光纖探測系統(tǒng)之后，對各光纖進行掃描以證實可靠的光學(xué)連接的存在。
放置一分度器內(nèi)的堆疊結(jié)構(gòu)68與光學(xué)探測系統(tǒng)進行光纖的光學(xué)連接，可進行連續(xù)的布拉格光柵(線柵)寫入過程，其中，分度器最初使用一光學(xué)傳感器來掃描細(xì)絲組織器10計算堆疊結(jié)構(gòu)68的數(shù)量。這個過程指示在堆疊結(jié)構(gòu)68中的第一細(xì)絲組織器10。一連串的操作可修改夾持在該第一細(xì)絲組織器10上的光纖20。在修改光纖本身之前，如上所述，除去恒定力拉緊器58的作用外使用一減力組件(force reductionassembly)，它包括在形成在支承板12一邊緣上的槽66的各側(cè)上的一對滑輪64。拉力線62繞滑輪64通過，并橫貫槽66，該拉力線可在槽66附近被夾持，并平行于板12的邊緣朝向最靠近的導(dǎo)向器24略微延伸。這釋放細(xì)絲組織器10的可轉(zhuǎn)動繞線盤18上的拉力，從而釋放細(xì)絲或光纖20內(nèi)的拉力。
為修改呈一光纖形式的細(xì)絲20的準(zhǔn)備工作要求使用一裝置來固定光纖的無拉力部分，所述裝置組合細(xì)絲拉緊裝置260和干擾圖形發(fā)生器(未示出)。各細(xì)絲拉緊裝置260和干擾圖形發(fā)生器可首先分離地移動，如上所述，固定和定位一光纖20，然后，修改光纖的結(jié)構(gòu)。
如上所述，使用第一夾具262和第二夾具264，細(xì)絲拉緊裝置260夾持光纖20。兩夾具262、264之間作用的力對它們之間的那部分光纖20施加拉力。該拉力可使用一音圈致動器268來產(chǎn)生。該拉力量是預(yù)定的和使用裝載單元270來進行測量。在這一點上，光探測系統(tǒng)提供光纖20的一參照掃描，包括夾持在夾具262、264之間的拉力下的那部分。
為了再生地修改一光纖20，較佳地，光纖20的測量部分276被夾持光纖和保持光纖的第一夾持器272和第二夾持器274夾持而保持于一固定狀態(tài)。一旦光纖的測量部分276被固定，一干擾圖形發(fā)生器緊靠光纖20的測量部分276移入。從一自帶的激光源發(fā)出的光通過一打開的快門和一光學(xué)系統(tǒng)，其中包括干涉圖形發(fā)生器(interference pattern generator)，以產(chǎn)生一干涉圖形。靠近光纖20的干涉圖形發(fā)生器提供了足夠的能量，以較佳地在測量的光纖部分276內(nèi)再生光纖20的芯106內(nèi)的干涉圖形或干涉圖(interferogram)的線特征。由一紫外線激光器產(chǎn)生的光化學(xué)輻射形成一光纖的布拉格光柵(線柵)，其結(jié)果，在輻射的影響下改變光纖芯106的部分的折射率。折射率的調(diào)制對應(yīng)于由干涉圖形發(fā)生器產(chǎn)生的干涉圖形?？墒褂脭?shù)據(jù)采集的光學(xué)探測系統(tǒng)監(jiān)控在一光纖芯內(nèi)再生干涉圖的進程。在通過隨時間演變布拉格光柵(線柵)所產(chǎn)生的傳輸光譜變化之后進行數(shù)據(jù)采集。一旦探測到要求的傳輸光譜之后，光學(xué)探測系統(tǒng)即關(guān)閉快門，以防止光纖進一步暴露于激光下。
在完成光纖修改和從測量光纖部分附近移去干涉圖形發(fā)生器之后，夾持器272、274和夾具262、264從光纖20撤回，以允許細(xì)絲拉緊裝置移動到堆疊結(jié)構(gòu)68內(nèi)的下一個細(xì)絲組織器10。一旦細(xì)絲組織器10從布拉格光柵(線柵)寫入設(shè)備中分離，減力組件釋放光纖，并將其再一次放置在由細(xì)絲組織器10的拉緊器58所產(chǎn)生的拉力下。這就完成了一給定光纖的修改，這樣，分度器可再次調(diào)整，以在重復(fù)布拉格光柵(線柵)寫入循環(huán)之前將在堆疊結(jié)構(gòu)68中的下一個細(xì)絲組織器10內(nèi)的光纖20與細(xì)絲拉緊裝置和干涉圖形發(fā)生器對齊。
使用一退火爐在300℃溫度下持續(xù)10分鐘進行退火，這樣可穩(wěn)定由光纖折射率改變產(chǎn)生的布拉格光柵(線柵)。一退火后的布拉格光柵(線柵)可要求通過再涂覆光纖的中心部分而得以保護，該部分的保護涂層被先前剝離掉了。可使用多種方法中的任何一種來對光纖布拉格光柵(線柵)實施保護性的再涂覆，包括采用固化的液體涂料對光纖進行模具內(nèi)涂覆、擠出涂覆和噴射涂覆。所用的設(shè)備可采用適用于液體再涂覆配方的模具內(nèi)涂覆的市購設(shè)備。模具內(nèi)光纖部分的再涂覆的質(zhì)量，隨操作者小心定位模具腔內(nèi)的光纖的熟練程度而變化。此外，因為涂覆的缺陷和與光纖處理和局部再涂覆相關(guān)的光纖的強度問題，降低了產(chǎn)品產(chǎn)量。作為另一種做法，可采用噴射涂覆和擠出涂覆，來對包括根據(jù)本發(fā)明的布拉格光柵(線柵)的光纖進行再涂覆。
一根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10可有利地用來定位在光纖再涂覆模具內(nèi)的光纖20的未涂覆部分250。由于細(xì)絲組織器10還對光纖20施加拉力，所以，一附連在由位于新澤西州的Vytran Corporation of Morganville提供的模具再涂覆器上的對齊板，是用來糾正定位在諸如對開的模具裝置的半圓形或V形槽之類的槽內(nèi)光纖的唯一的要求。該對齊板在關(guān)鍵地方可使用定位柱頭螺栓來接合細(xì)絲組織器10的平面支承12的通孔80。這就不需使用微操縱器平臺(micromanipulator platform)等對模具定位。槽的有效直徑略大于光纖的其余涂覆部分的直徑。由于通過細(xì)絲組織器對光纖預(yù)拉緊，所以，可取消對外拉緊的普通需求。一旦光纖20的易受影響的未涂覆部分250已經(jīng)懸置而未及槽表面，鉸接的模具被關(guān)閉，再涂覆材料注入到槽內(nèi)，直到其延伸到光纖的涂覆部分。然后，模制材料固化而產(chǎn)生一再涂覆的部分，其尺寸特征基本上與原來涂覆的光纖相同。
上述類型的光纖再涂覆器包括一剖分的鋼模，其各部分包含一匹配的半圓形槽以容納光纖。當(dāng)被夾緊在一起時，槽形成一略大于涂覆光纖外直徑的圓柱形孔，以便在注入涂覆材料的過程中使空氣逃逸。在該結(jié)構(gòu)上的原始涂層使未涂覆部分懸置在孔中。短的未涂覆段光纖通常不大于半英寸，將通過與孔的接觸引起的損壞的可能性減到最小。此外，附連在中心光纖部分各側(cè)的一系列夾具防止了未涂覆部分與孔的接觸。在注入涂覆材料之前，模具的上半部夾緊在位置上以形成圓柱形孔。固化的再涂覆流體可以是室溫下固化的環(huán)氧樹脂或其它在提高的溫度下或響應(yīng)于合適的諸如紫外線輻照的輻射能進行固化的樹脂。
圖28示出使用細(xì)絲組織器10來儲存一具有已經(jīng)修改而包括布拉格光柵(線柵)的光纖20。在將細(xì)絲組織器10定位在一合適的噴涂再涂覆裝置320內(nèi)之后，一曝光過的布拉格光柵(線柵)可進行再涂覆。對于相對于噴射再涂覆裝置320正確定位的細(xì)絲組織器，光纖250的裸露部分位于從再涂覆噴頭射出的噴涂路徑中。這種正確的定位可通過多種方法和裝置中的任何一種得以實現(xiàn)。其中一種這樣的方法使用一相對于噴射再涂覆裝置合適定位的板，并包括一對齊柱頭螺栓來嚙合細(xì)絲組織器10內(nèi)的通孔，從而將光纖20的裸露部分250放置在最佳的位置上，以便應(yīng)用再涂覆噴涂。
一噴涂再涂覆裝置320包括至少一個再涂覆噴涂頭322和一輻射源324。一細(xì)絲組織器10適于將光纖的裸露部分在再涂覆噴涂頭322和一輻射源324之間擺動。較佳地，再涂覆噴涂頭322的位置離光纖20的距離為1厘米至2厘米，以防止再涂覆噴涂頭322和一沉積的涂層彼此接觸。噴涂再涂覆(spray recoating)方法提供受控的局部的再涂覆，其獲得從傳統(tǒng)的模具內(nèi)再涂覆工藝中得不到的性能特征。它是一種無接觸方法，因為包括裸露部分250的光纖20不接觸到再涂覆設(shè)備的任何部分。這給出細(xì)絲組織器10內(nèi)懸置的光纖20的另一好處，即，可容易地附連到再涂覆裝置上，而使光纖20與噴射頭322精確地對齊。噴涂再涂覆的另一好處包括以另一顯示不同特性的組分涂覆在再涂覆的組分上，以在光纖周圍形成一多層的緩沖結(jié)構(gòu)，包括在諸如模量、耐久性和硬度之類的特性上不同的各涂層。
使用噴涂再涂覆工藝過程允許將單個細(xì)絲和多個細(xì)絲靈活地放置在離再涂覆的噴涂頭的噴涂或霧氣的途徑中。在一細(xì)絲組織器10提供處理一光纖20的較佳的裝置的地方，若干個細(xì)絲組織器10可以不同的定向緊密地排列，以將多個光纖放置在單個噴頭或定向的霧氣路徑中。相對于傳統(tǒng)的腔式模具的再涂覆，噴涂再涂覆的另外的優(yōu)點在于可提供被調(diào)整或平移到的不同段裸露光纖部分250的再涂覆噴頭322。當(dāng)光纖20的裸露部分250來回移動于再涂覆噴頭322的位置時，裸露部分250的一側(cè)接受來自于一固化再涂覆組分的霧氣的液滴的輕度沉積。然后，細(xì)絲組織器的運動將液滴的沉積放置到輻射源324的照明路徑上。該輻照固化再涂覆組分層。返回到再涂覆噴頭322，細(xì)絲組織器10翻轉(zhuǎn)，以將先前裸露的光纖部分250的相對側(cè)暴露到固化的再涂覆組分的噴涂中。這使再涂覆組分的細(xì)微霧氣涂覆到暴露的光纖表面。該涂層可如上所述進行固化。通過細(xì)絲組織器10的往復(fù)擺動和翻轉(zhuǎn)進行涂覆和固化的反復(fù)非加工處理，從而以多層再涂覆組分保護光纖。再涂覆的光纖表面具有一因形成連續(xù)的涂料層而造成的無光澤的外表?？刹捎糜蒚encor Corporation公司購得的ELFA STEP機械觸筆表面光度儀，在顯微鏡表面上滑動地進行表面掃描，即可顯示高達(dá)15μm的涂層形貌。
再涂覆組分大約經(jīng)五十次的涂覆，每經(jīng)過一次，然后進行固化，這樣，在光纖20的其它部分上提供一類似于原始緩沖涂層的、具有在再涂覆長度上的一厚度的涂層。這種技術(shù)允許再涂覆組分的諸層涂覆到光纖的表面，以在裸露光纖106上形成一厚度在10微米至100微米之間的保護的再涂層。噴涂法再涂覆的光纖的直徑，可采用顯微鏡和從新罕布什爾州，Bedford的Metronics公司購得的QUADRA-CHEK2000進行測量。涂層厚度可根據(jù)涂覆而變化。
本發(fā)明的另一實施例提供一第二再涂覆噴頭326以及一可選擇的第二輻射源328，它們位于與上述再涂覆噴頭322和輻射源324相對的位置。對占據(jù)相對位置或交叉相對位置的多噴涂頭326和輻射源328的描述還包括諸位置的對齊，但不局限于此。在關(guān)鍵部位定位的多個噴射頭可用于光纖的再涂覆工藝過程。將噴射頭和輻射源布置在光纖20的兩側(cè)，便于裸露光纖部分250兩側(cè)的再涂覆，而細(xì)絲組織器不需通過180°的翻轉(zhuǎn)。如上所述，使用附加的輻射源328是供選擇的，因為從單一輻射源328發(fā)出的射線束可被引導(dǎo)，以在再涂覆光纖的周緣上實施固化。
涂覆到裸露光纖106上的液滴的沉積的外形，可反映從噴射頭322射出的液滴云霧的大小和形狀。如果需要的話，一用來成形液滴云霧的裝置可在光纖20的表面上產(chǎn)生理想圖形的液滴。合適的成形裝置包括鏤花模板、其它各種類型的掩罩裝置以及諸如氣刀的流體折流器。
一根據(jù)本發(fā)明的較佳的再涂覆工藝采用一氣刀以不同的與光纖20的接觸角度來引導(dǎo)霧化的流體。氣刀調(diào)整液滴云霧的形狀及撞擊到光纖20上的角度，這樣，可使用最少的噴射頭322、326來達(dá)到最佳的光纖再涂覆均勻性和同心度。此外，使用氣刀來偏移少量的再涂覆組分，當(dāng)較之于日本專利JP60-122754所述的控制相對大量的噴射頭的發(fā)散的流體時，上述的做法有其優(yōu)點。美國專利U.S.5,219,120介紹使用一種氣角(air horn)，它提供一移動的空氣薄層，以夾帶大致均勻的線性分配的霧化流體，而在氣角上方移動，并基本上橫貫氣角的寬度延伸。氣角將霧化流體的分配分散到一適于噴射一線路板的平表面的寬度。這樣廣泛散布的液滴云霧并不直接施加到諸如一光纖的狹窄的弧形表面。此外，如美國專利U.S.5,219,120描述的氣角是一與流體霧化器分離的結(jié)構(gòu)。
較佳地，根據(jù)本發(fā)明的氣刀偏移通過采用一氣刀附件而發(fā)生，該氣刀附件配裝在一噴射頭出口噴嘴上。該氣刀附件包括一對接收腔室，至少一個在噴射頭的一側(cè)，空氣可引導(dǎo)該腔室。各接收腔室在連接到空氣罐的一端上具有一空氣入口。各腔室的相對端包括一氣刀狹縫，其傾斜于噴射頭的軸線從腔室引出。從氣刀狹縫噴出的空氣，以對應(yīng)于形成在狹縫和噴射頭軸線之間的角度，使例如由超聲波霧化噴射頭產(chǎn)生的噴射云霧發(fā)生偏移。如上所述的各氣刀的獨立操作導(dǎo)致以某個角度有選擇地偏移一噴射云霧，該角度引導(dǎo)液滴云霧朝向一光纖的未涂覆部分。液滴云霧的有選擇的偏移使多個光纖圍繞噴射頭的噴嘴定位。從空氣接收腔室的出口槽出來的空氣流以各種角度偏移霧化的噴霧，使用根據(jù)本發(fā)明的細(xì)絲組織器10，對夾持在噴射頭周圍的多個光纖進行連續(xù)的再涂覆。使用空氣折流最好要求再涂覆組分不是氧抑制的。這并不阻止使用氧抑制的再涂覆流體，只要一惰性氣體連接到氣刀附件的接受腔室即可。
光纖20的裸露部分250的再涂覆過程可使用基于噴墨或超聲波霧化技術(shù)的噴射頭322、326。將固化的再涂覆組分涂覆到一光纖20，最好采用超聲波霧化技術(shù)將小的流體顆粒(＜50m)分配到光纖20的裸露部分250，流體的粘度為40厘泊至900厘泊，較佳地為40厘泊至400厘泊。粘度的測量采用BOHLIN CS-50流變儀在25℃溫度下進行。對于用于根據(jù)本發(fā)明的光纖再涂覆的涂覆組分的其它要求視再涂覆光纖器件(諸如布拉格光柵(線柵))的用途而定。表1中的實例1提供一承載的涂層，較佳地具有一高的模量、高的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以及在對選定的應(yīng)用的上操作溫度之上的溫度的穩(wěn)定性。實例2和3產(chǎn)生隨光纖再涂覆部分撓曲和彎曲的固化的涂層。在該情形中，涂層組分最好具有類似于最初涂覆到光纖上的未擾動的緩沖涂層的熱機械特性。這種涂層的迅即固化減少了會導(dǎo)致形成珠狀或差的集中度的不理想的凝聚。
超聲波霧化工藝不同于噴霧霧化工藝，后者要求空氣速度將噴霧的組分破碎成液滴。噴霧霧化工藝的液滴尺寸較大(50至100微米直徑)，而在其最低壓力20鎊/平方英寸下的噴射速度，用一在液滴撞擊到光纖表面上時使液滴擴散的力來驅(qū)散液滴。因為速度較高，空氣霧化的噴霧對光纖的撞擊力造成凝聚液滴珠的堆積，同時伴隨形成不集中的涂層。
超聲波霧化工藝產(chǎn)生大量特別細(xì)小的涂層組分，使用從Popper&Sons公司購得的20.cc玻璃注射器，其范圍從0.001毫升/分鐘至0.010毫升/分鐘。分配直徑小于50微米的液滴的基本上無方向的云霧的流率取決于光纖在霧化頭前面掃描的速度。一低速的氮氣流或其它承載的惰性氣體引導(dǎo)再涂覆組分的超細(xì)液滴的云霧朝向目標(biāo)表面。低的云霧量和極小液滴尺寸使形成覆蓋在光纖表面的紋理的不連續(xù)的蓋層。盡管涂層的粘度足夠低，以便噴射的涂覆，較佳的涂層組分在涂覆之后的涂層前顯現(xiàn)最低的流動。因為涂覆之后的再涂覆組分立即經(jīng)受從輻射源324、328發(fā)出的固化的輻照，所以，流動和凝聚進一步受到限制。重復(fù)地將再涂覆的組分涂覆在裸露的光纖部分250上，以形成一保護涂層。再涂覆的光纖較佳地具有無氣泡外形的相對光滑的外貌。這個要求引導(dǎo)選擇用于制備根據(jù)本發(fā)明的再涂覆組分的材料。
合適的再涂覆組分包括低分子量、低粘度的環(huán)氧功能的100％固體的樹脂，這些樹脂較佳地通過由光化學(xué)的光引發(fā)劑，特別是碘鹽的光引發(fā)劑引發(fā)的一離子機構(gòu)進行光交連(photocrosslink)。這種涂層具有對于光纖上的未剝離緩沖涂層以及光纖的裸露表面良好的粘結(jié)性。離子固化的發(fā)生不排除氧。原子團的固化的再涂覆組分也可用于惰性環(huán)境中。用于光互連的合適的輻射源包括那些具有在光譜的藍(lán)光/可見光和紫外線光波長區(qū)域內(nèi)的波長發(fā)射的輻射源。固化的涂層根據(jù)本發(fā)明。
典型的固化再涂覆組分具有一延伸，其至少等于和較佳地大于玻璃的延伸，即，大于7％。此外，一固化的再涂覆組分具有韌性和對玻璃的足夠的粘結(jié)性，以能經(jīng)受意外的磨擦或在處理再涂覆光纖過程中與其它物體的接觸。
表1-細(xì)絲涂層的配方
×注環(huán)氧A是從Union Carbide Corporation購得的CYRACURE UVR-6105。
環(huán)氧B是從Resolution Performance Products購得的HELOXY 107。
環(huán)氧C是從Resolution Performance Products購得的EPONEX 1510。
環(huán)氧D是從Resolution Performance Products購得的HELOXY 7。
聚醚乙二醇是從E.I.du Pont de Nemous and Company購得的TERATHANE650。
碘鹽溶液是從General Electric Company購得的UV 9380C。
涂層成分粘度的測量使用Bohlin CS-50型的應(yīng)力控制的流變儀來測量根據(jù)本發(fā)明的再涂覆細(xì)絲的涂層成分的粘度。測試方法采用平行板幾何形和“應(yīng)力粘度測定法”的模式。粘度測量開始于將涂層成分放置在平行板幾何形的基座表面上。將一安裝在心軸上能轉(zhuǎn)動的第二表面下降以與涂層成分接觸，直到平行板幾何形的表面之間存在規(guī)定的間隙。心軸的轉(zhuǎn)動提高每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)速，以產(chǎn)生一預(yù)定的應(yīng)力(扭矩)。粘度值的計算包括考慮表面的幾何學(xué)、扭矩和間隙。這里所列的粘度是在25℃溫度下、使用20毫米的表面直徑、表面之間的間隙為0.3毫米、應(yīng)力為93.8Pascals的條件下獲得的。
包括在超聲波霧化器內(nèi)的一噴射頭用來對若干個硅石光纖的樣品的裸露表面涂覆如表1所示的固化的再涂覆的配方，各光纖的直徑為125微米。各配方通過從Sono-Tek公司購得的超聲波霧化器的霧化角的末端予以分配。超聲波霧化器的電源設(shè)定為5.4瓦。具有粘度為40厘泊至400厘泊的再涂覆配方的成功的霧化是通過使用通過超聲波霧化器的噴嘴體的中心的一微孔流體供應(yīng)管得以實現(xiàn)的。最佳的涂料成分具有200厘泊的粘度。再涂覆的配方以0.015毫升/分鐘的注射泵提供速率供應(yīng)給該微孔管。一優(yōu)選的方法使用一從PL州，邁阿密的Small Parts Inc.購得的21.5規(guī)格的微孔管。這給霧化點的再涂覆成分提供小量的精密的控制。
如上所述的超聲波霧化產(chǎn)生一無方向的再涂覆組分的霧氣，該霧氣要求被夾帶在一定向的氣體流中。較佳地，該定向的氣體流包括一在包圍微孔管的護罩的控制下的惰性氣體，例如，氮氣。一氮氣流以1.0升/分的速率流過圍繞霧化器頭的護罩，其產(chǎn)生一合適控制的再涂覆配方的霧化的霧氣。調(diào)整空氣護罩以改變氣流的外形，由此，修改撞擊到選定表面上的固化的再涂覆配方的液滴流的大小、形狀和覆蓋。使用少至4到6次的涂復(fù)配方的涂覆可在表面上形成一連續(xù)的涂層。然而，根據(jù)工藝過程的情況，涂層配方的涂覆可要求重復(fù)40至60次，以在選定的表面上形成高達(dá)250微米的涂層厚度。
下面示出的一細(xì)絲再涂覆配方用以產(chǎn)生一使用噴墨打印/噴涂頭的、用于涂覆的合適的材料流實例4環(huán)氧A 76.0％(按重量計)環(huán)氧B 19.0％(按重量計)光引發(fā)劑溶液 76.0％(按重量計)光引發(fā)劑溶液包含40份甲基化碘，60份癸基醇和4份異丙基塞噸酮。
噴墨打印/噴涂頭在一70C的頭溫度下操作。噴墨打印/噴涂頭可從Brookfield的Trident International Inc.購得，這種噴墨打印/噴涂頭選擇來對若干個直徑為125微米的硅石光纖的樣品涂覆再涂覆的組分。打印頭具有64個噴嘴，各噴嘴直徑為50微米。使用安裝在細(xì)絲再涂覆裝置上的細(xì)絲組織器，在涂覆再涂覆組分之前，提供光纖與一噴墨打印/噴涂頭的對齊。在五個硅石光纖的樣品的每個細(xì)絲的一側(cè)上，在1厘米的長度內(nèi)噴射組分的顆粒。帶有紫外線輻射棒的EFOS ULTRACURE的輻射源(加拿大安大略的Mississauga的EFOS公司)被用來引導(dǎo)能量到涂覆的樣品上，以開始固化作用。在再涂覆噴射頭下反復(fù)地通過，其后在紫外線輻射下固化，從而在裸露的光纖上形成足夠的覆蓋。
圖29提供一優(yōu)選的對開模具擠出涂覆方法的視圖，該方法使用一再涂覆流體擠出裝置330，該裝置具有一圍繞光纖20的模具頭組件332，以便在包括布拉格光柵(線柵)的裸露光纖部分250上進行再涂覆。發(fā)表在1998年6月11日第12期的“電子通訊”34卷中的一研究報告研究了一對開模具的再涂覆工藝過程，將聚酰亞胺溶液涂覆到一光纖的裸露部分。該過程包括拉拔一光纖通過充滿流體的對開模具，然后，在70C溫度下驅(qū)走溶液，其后，在300℃溫度下烘焙聚酰亞胺的再涂覆部分。
根據(jù)本發(fā)明的對開模具擠出涂覆提供了一種改進的光纖涂覆，該改進包括受控的涂覆和如下的再涂覆組分的較低溫度的固化。上述模具頭組件包括一對開的上漿模具334和一圍繞光纖20關(guān)閉的、同軸的輻射固化腔室336。在細(xì)絲組織器20和再涂覆流體擠出裝置330接合的過程中，為布拉格光柵(線柵)的再涂覆和保護，對光纖20進行精確的定位。對于細(xì)絲組織器10和擠出裝置330之間的接合，可采用多種方法中的任何一種，只要模具頭組件332具有可移動的對齊，以便在需要再涂覆的光纖部分250的周圍沉積一基本上均勻的涂層即可。在再涂覆過程中，一光纖20的裸露部分250在光纖定位器之間保持不動。對開的上漿模具334位于裸露光纖部分250的一端的附近，從該裸露部分起固化的再涂覆組分將橫貫裸露部分250的其余部分進行涂覆。當(dāng)上漿模具334在裸露的光纖部分250的長度上來回移動時，光致固化的涂層從該模具的前導(dǎo)邊緣擠出。輻射固化腔室336隨上漿模具334移動，其后，在再涂覆組分沉積在光纖20的表面之后立即開始光致固化的再涂覆組分的固化。再涂覆組分的固化反應(yīng)較佳地要求一惰性氣體的環(huán)境。為此目的，一惰性氣體輸送管338引導(dǎo)氮氣流進入到輻射固化腔室336內(nèi)，該腔室使用一合適的輻射源，最好是紫外線輻射源進行照明。
一鄰近涂覆頭332的直線輸送機構(gòu)350包括一導(dǎo)向桿352和一滑架354，滑架354安裝在導(dǎo)向桿352上，以沿導(dǎo)向桿352移動。在滑架354移動的過程中，有一從滑架354到涂覆頭332的連接桿356提供涂覆頭組件332的線性位移，以將涂覆頭332從光纖20的裸露部分250的第一邊界移動到第二邊界。固化流體可從上漿模具334擠出，從輻射源336發(fā)出的能量用來在再涂覆一光纖20的裸露部分250的過程中固化流體。
在其移動過程中，對開模具334沿光纖20的長度涂覆基本上厚度均勻的再涂覆組分，所述光纖包括裸露部分250和邊緣，在各端該邊緣重疊原始的第二緩沖層102。帶有同心的再涂覆組分的光纖20的均勻覆蓋依賴于細(xì)絲組織器10的精確定位，以便較佳地放置光纖20以與上漿模具334同軸。輻射固化腔室336具有這樣的尺寸在固化前或固化后，其內(nèi)表面不接觸到再涂覆組分層。當(dāng)同軸地涂覆時，僅裸露光纖部分250接觸再涂覆組分。上漿模具334的對開結(jié)構(gòu)和輻射固化腔室336使光纖20在再涂覆流體擠出裝置330中容易被定位。如上所述，正確的光纖定位是細(xì)絲組織器10與再涂覆流體擠出裝置330精確接合的結(jié)果。模具頭組件332在重新一打開時，在再涂覆和固化過程完成之后，再涂覆光纖20和輻射固化腔室336的內(nèi)表面之間的一間隙允許從組件332中清除光纖20。
裸露光纖部分250長度的變化可被當(dāng)擠出再涂覆組分時模具頭組件332會移動的距離的調(diào)整所接納。在再涂覆組分到達(dá)輻射固化腔室336之前，再涂覆組分的表面拉力要對涂層中的任何不規(guī)則形進行光順，即使模具頭組件332僅有6.0mm至7.5mm的長度。這個短長度的優(yōu)點在于，避免被再涂覆組分的污染。此外，小量的殘余再涂覆組分可被相當(dāng)容易地從組件332內(nèi)清除。
盡管裸露光纖部分250在涂覆保護的再涂覆組分的過程中具有一水平的定向，但在光纖拉拔涂層的過程中，移動的擠出模具334產(chǎn)生了類似于涂覆頭垂直操作的情形的結(jié)果。上漿模具334和光纖20之間的相對運動同步于該拉拔過程。這將消除諸如溢料、門刻痕、下陷以及由涂料粘連到模具表面引起的涂料分層之類的模具再涂覆缺陷。
在裸露光纖部分250的各端處的終端邊緣的擠出意味著通過擠出形成的初始材料的沉積發(fā)生在仍被原始涂層100、102保護的光纖20的一區(qū)域內(nèi)。這基本上防止了通常與光纖20裝載到傳統(tǒng)的再涂覆模具內(nèi)相聯(lián)系的光纖強度的損失。通過根據(jù)本發(fā)明的對開模具擠出法對裸露光纖部分250進行再涂覆，經(jīng)Vitran耐用性考驗測試，證明其保留的強度超過800千鎊/平方英寸的水平。
上面已描述了一種制造光纖布拉格光柵(線柵)的工藝，表明了一緊湊的細(xì)絲組織器10如何可用來在各種類型的加工設(shè)備之間處理和輸送光纖20。各個加工設(shè)備可包括用來對齊和插入到細(xì)絲組織器10的通孔80內(nèi)的一對安裝銷，以便使一光纖20相對于選定裝置正確地定位。這樣容易的定位還有利于布拉格光柵(線柵)制造過程的至少部分實現(xiàn)自動化。不同于現(xiàn)有技術(shù)的類似過程，它們依賴于操作者正確定位光纖的技能。應(yīng)該認(rèn)識到，安裝銷和通孔之間的接合只是用來對齊光纖以備加工的諸多方法中的一種方法。
按照要求，這里公開了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，然而，應(yīng)該理解的是，公開的實施例只是示例性的。因此，本文中公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能上細(xì)節(jié)不應(yīng)認(rèn)為對本發(fā)明有限制性，僅是作為權(quán)利要求書的基礎(chǔ)，以及傳授給本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員變化地應(yīng)用本發(fā)明的代表性的基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種用來制造光纖折射率光柵用的方法，該方法包括如下步驟提供在第一繞線盤和第二繞線盤之間的一段光纖；將所述第一繞線盤和所述第二繞線盤連接到一支承上，使第一表面與第二表面彼此相對，以提供一細(xì)絲組織器，該細(xì)絲組織器包括作為一可鎖定的繞線盤的所述第一繞線盤和作為一可轉(zhuǎn)動的繞線盤的所述第二繞線盤，所述細(xì)絲組織器還包括一連接在所述可轉(zhuǎn)動繞線盤上的張緊器，以對設(shè)置在所述可鎖定繞線盤和所述可轉(zhuǎn)動繞線盤之間的所述段光纖的至少一中心部分施加拉力；從一光纖的所述中心部分去除至少一緩沖的涂層；對一光纖的所述中心部分施加有控制的拉力；以及在所述中心部分暴露在一光化學(xué)輻射的干擾圖形下，以形成所述折射率光柵。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟在一被提高了的溫度下對所述折射率光柵進行退火；以及對一光纖的至少所述中心部分進行再涂覆，以保護所述折射率光柵。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述再涂覆一光纖的至少所述中心部分包括使用一超聲波噴涂頭對該部分涂覆一可固化的涂料組分。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述再涂覆一光纖的至少所述中心部分包括使用一噴墨打印/噴涂頭對該部分涂覆一可固化的涂料組分。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述再涂覆一光纖的至少所述中心部分包括使用一擠出涂料模具對該部分涂覆一可固化的涂料組分。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述擠出涂料模具是一具有一打開位置和一關(guān)閉位置的對開模具，這樣，在所述打開位置所述對開模具接納一光纖，而在所述關(guān)閉位置所述擠出涂料模具包圍一光纖，以便在所述至少所述中心部分?jǐn)D出所述可固化的涂料組分。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，去除所述至少一緩沖涂層包括從一光纖的所述中心部分用機械方法移置所述至少一緩沖涂層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，去除所述至少一緩沖涂層包括從一光纖的所述中心部分用化學(xué)方法移置所述至少一緩沖涂層。
全文摘要
一種細(xì)絲涂覆裝置包括一可釋放地固定一細(xì)絲的框架以及，一滑架，它安裝在框架上，以便在第一位置和第二位置之間擺動。該涂覆裝置具有一安裝在滑架上的第一細(xì)絲夾持固定器以及一也安裝在滑架上的第二細(xì)絲夾持固定器，該第二細(xì)絲夾持固定器沿軸向與第一細(xì)絲夾持固定器對齊，以固定一包括其裸露部分的、較佳地為一光纖的一測量的細(xì)絲部分，位于第一邊界和第二邊界內(nèi)，介于第一細(xì)絲夾持固定器和第二細(xì)絲夾持固定器之間。至少一個噴射頭附連在第一位置的框架上，至少一輻射源附連在第二位置的框架上。在滑架在第一位置和第二位置之間擺動以放置裸露部分而從噴射頭接納固化的涂層組分的過程中，測量的細(xì)絲部分在噴射頭和輻射源之間移動，噴射頭從第一邊界到第二邊界涂覆固化的涂層。其后，經(jīng)暴露在來自輻射源的輻射固化可固化的涂層。
文檔編號G03F7/24GK1494663SQ01823020
公開日2004年5月5日 申請日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者A·W·加蒂卡, A W 加蒂卡, W·V·道爾, 道爾, S·P·勒布朗, 勒布朗, R·P·佩潘, 佩潘, B·J·蓋茨, 蓋茨, B·J·克朗克, 克朗克, J·T·考赫, 考赫, D·L·拉布拉克, 拉布拉克, B·K·耐爾遜, 耐爾遜, C·B·沃克, 沃克 申請人:3M創(chuàng)新有限公司