專利名稱:用于耦合多芯被覆光纖的方法及其設(shè)備的制作方法
一般說來，本發(fā)明涉及光纖，更具體地說，涉及用于耦合多芯被覆光纖(每芯具有多纖)端部的方法及其設(shè)備。
耦合多芯被覆光纖端部的傳統(tǒng)方法通常包括以下步驟(1)清除每個(gè)被覆光纖端部的加固涂層，以暴露光纖端(玻璃部分)并清洗已暴露的光纖端面，(2)將已暴露的光纖端切割成鏡面，(3)通過熔接等過程，耦合已暴露的被覆光纖的纖端及(4)對(duì)已暴露的多芯被覆光纖的纖端連接部，加固成形。
就上述已知步驟(1)至(4)而言，光傳輸通路的耦合性能極其顯著地受到步驟(2)和(3)的影響。例如，由于每個(gè)被覆光纖的已外露光纖端面的軸向位置的不一致性增大而出現(xiàn)一個(gè)不希望有的現(xiàn)象一根多芯被覆光纖的多根外露纖端的端面與其相對(duì)的另一根多芯被覆光纖的多根外露纖端的端面之間的間距散開了，從而導(dǎo)致平均耦合損耗的增加。再者，在一種極端情況下，甚至造成多芯被覆光纖的某些已外露光纖端面之間彼止不能耦合。同時(shí)，在此情況下的某一根光纖，被猛烈地推向予定位置并在它同其配對(duì)光纖耦合以后，這根已耦合的光纖就要受到側(cè)向偏移而承受彎曲，為的是要使它同相鄰的光纖接觸，這樣，可能導(dǎo)致這根已耦合的光纖的斷裂。已知方法的這些缺陷主要是由這樣一個(gè)事實(shí)造成的，即由于光纖的切割和耦合操作是分別采用獨(dú)立的設(shè)備，通過獨(dú)立的工藝過程完成的，對(duì)于光纖所施加的影響則隨操作員的操作不同而異。
對(duì)于多芯被覆光纖耦合期間在已外露光纖端面的軸向位置上出現(xiàn)的不一致性方面，可列舉兩個(gè)原因。即，一個(gè)原因是對(duì)外露光纖端切割不精確，另一原因是外露光纖端部由被覆光纖處理過程中引起的伸出或回縮-這項(xiàng)處理是在被覆光纖的外露光纖端已被切割以后直到外露光纖的端與端耦合前的一瞬間這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的。第一個(gè)原因又分為(A)在外露光纖端上形成的初始裂紋長(zhǎng)度方面的偏差和(B)初始裂紋在圓周上的位置和在彎曲外露光纖端的平面方向上的差異。為了切割外露光纖端部，通常采用一種稱之謂加力斷裂法，用這種方法時(shí)，先用一片堅(jiān)硬材料如硬質(zhì)合金等制成的刀，在外露光纖端上形成初始裂紋，然后再將彎曲力或拉伸力加到該外露光纖端，以使斷裂發(fā)生在初始的裂紋處，從而獲得具有鏡面的斷裂端面。因此，當(dāng)形成的初始裂紋較窄而較尖銳時(shí)，則外露光纖端的斷口位置也就較一致。反之，如圖1所示，當(dāng)初始裂紋A范圍長(zhǎng)，則多芯被覆光纖2的外露光纖端3的斷口位置會(huì)因?yàn)槌跏剂鸭yA的位置分散在軸向長(zhǎng)度B內(nèi)而多半要被散開。
同時(shí)，如圖2所示，初始裂紋A和外露光纖端3的彎曲方向f最好被配置在盡可能接近的同一平面上，以使外露光纖端3的斷裂端面10垂直于外露光纖端3的軸。另一方面，正如圖3所示，當(dāng)初始裂紋A同彎曲方向f形成一個(gè)角度時(shí)，則斷裂端面10對(duì)垂直于外露端3的軸的平面以角度θ傾斜，或者說斷裂端面變得不直的可能性也就更大。此外，當(dāng)初始裂紋A的深度太小時(shí)，斷裂端面10就不能成為鏡面，而具有一個(gè)粗糙表面。為確保獲得具有鏡面的斷裂端面10，要求在外露光纖端3上形成的初始裂紋A的深度至少要達(dá)2至3μm。因此，最好要使初始裂紋A盡可能地窄小。此外，最理想的是讓外露光纖端3沿著包含初始裂紋A和外露光纖端3的軸的平面受彎。然而，在用手工形成外露光纖端3上的初始裂紋A，或者外露光纖端3是通過采用傳統(tǒng)切割法斷裂的情況下，則如圖4所示，斷裂端面10在軸向位置的不一致性的總量C至少達(dá)到50μm。
由于最初所述的第二個(gè)原因，即，在外露光纖端3切割之后的加工被覆光纖2的過程中，斷裂端面10的軸向位置的不一致性在總的數(shù)量上多半要增大，特別在松動(dòng)地涂覆多芯光纖情況下，光纖相對(duì)于涂層的可活動(dòng)性高時(shí)更是如此。這種現(xiàn)象又分為兩種情況。一種情況(圖5)是帶狀多芯被覆光纖2橫著受彎，以致端面10以一種傾斜方向，一個(gè)接一個(gè)地縮進(jìn)，從而導(dǎo)致端面10在軸向位置上產(chǎn)生非一致性，其數(shù)量為C。另一種情況(見圖6)是在帶狀多芯被覆光纖2中，只有光纖8一根受彎，因此，當(dāng)在軸向拉開光纖8時(shí)，其外露光纖端3會(huì)伸出距離C，或者說其余光纖的外露光纖端縮進(jìn)一段距離。在圖5和圖6的這兩種情況下，斷裂端面10的軸向位置上的不一致性的數(shù)值C，有時(shí)竟達(dá)100μm。
因此，本發(fā)明的一個(gè)基本目的是為用于耦合多芯被覆光纖(每芯具有多根光纖)的端部，提供一種方法及其設(shè)備，借助于這種方法和設(shè)備，可以獲得具有最小耦合損耗、并基本消除了存在于這類傳統(tǒng)方法和設(shè)備中的固有缺點(diǎn)的極好的接頭。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這一目的，將第一根多芯被覆光纖的第一端和第二根多芯被覆光纖的第二端相耦合，同時(shí)這第一和第二多芯被覆光纖各自都具有用一層加固涂層整個(gè)地包裹的多心光纖，根據(jù)本發(fā)明的這一耦合方法包括以下步驟用第一和第二緊固部件分別安裝具有第一外露光纖端的第一多芯被覆光纖和具有第二外露光纖端的第二多芯被覆光纖的定位步驟;所述第一外露光纖端是通過去除第一多芯被覆光纖第一端的加固涂層而獲得;所述第二外露光纖端是通過去除第二多芯被覆光纖第二端的加固涂層而獲得;切割第一和第二外露光纖端的切割步驟，以使第一多芯被覆光纖的光纖和第二多芯被覆光纖的光纖分別在第一外露端形成第一切割端面和在第二外露端形成第二切割端面;連接第一和第二切割端面的耦合步驟;上述切割步驟和耦合步驟是在第一和第二多芯被覆光纖未從各自的第一和第二緊固部件上取下的情況下進(jìn)行的。
本發(fā)明的這一目的及諸特征由以下參照附圖結(jié)合其最佳實(shí)施方案為例的說明中，將會(huì)看得更清楚，就附圖來說圖1至6是說明現(xiàn)有耦合多芯被覆光纖方法在技術(shù)上的缺點(diǎn)的視圖;
圖7(A)至7(C)是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例具體地顯示，用于耦合多芯被覆光纖設(shè)備操作步驟的俯視簡(jiǎn)圖;
圖8(A)和8(B)是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一臺(tái)設(shè)備處于第一操作步驟時(shí)的簡(jiǎn)略的側(cè)視圖和簡(jiǎn)略的正視圖;
圖9(A)和9(B)是類似于圖8(A)和8(B)的視圖，分別具體地顯示處于另一操作步驟中的圖8的設(shè)備;
圖10(A)和10(B)是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的設(shè)備，具體顯示其操作步驟的簡(jiǎn)略的俯視平面圖;
圖11(A)和11(B)分別為應(yīng)用于本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)耦合階段的正視圖和立體圖;
圖11(C)是可用于圖11(A)和11(B)的耦合階段的一根多芯被覆光纖的俯視平面圖;
圖12(A)和12(B)分別為應(yīng)用于本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)緊固部件實(shí)例的立體視圖和側(cè)視圖;
圖12(C)是圖12(A)和12(B)的緊固部件的另一實(shí)例的透視圖;
圖13是本發(fā)明設(shè)備中所使用的切割機(jī)一側(cè)的正視圖;
圖14(A)至14(D)是對(duì)圖13的切割機(jī)的順序操作的解釋視圖;
圖15(A)是一個(gè)表明本發(fā)明設(shè)備的切割性能的圖表;
圖15(B)是說明切割多芯被覆光纖的外露光纖端的視圖;
圖16(A)是表明本發(fā)明設(shè)備的其他切割性能的圖表;
圖16(B)是說明兩根多芯被覆光纖的切割外露光纖端之間的間距的視圖;
圖17是表示本發(fā)明設(shè)備的耦合損耗的圖表;
圖18是表示本發(fā)明切割機(jī)中所使用的刀的特性曲線圖;和圖19(A)和19(B)分別為圖18刀的正視圖和側(cè)視圖。
在說明本發(fā)明以前，要注意貫穿若干附圖的相同部件用相同標(biāo)號(hào)表示。
作為有關(guān)光纖切割和耦合問題的一個(gè)全面研究結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人們已發(fā)現(xiàn)影響光纖耦合特性的極其重要的因素，其中包括各光纖端面與垂直于各光纖軸的平面之間所形成的端面角和各光纖端面的光滑度。更具體地說，在具有芯徑不大于10μm的單模光纖情況下，小于±1°的端面角不會(huì)顯著影響耦合損耗，但當(dāng)端面角超過±1°或更大時(shí)，則就要影響耦合損耗，但當(dāng)端面角超過±1°或更大時(shí)，則就要影響耦合損耗。同時(shí)，關(guān)于每根光纖端面的光滑度，當(dāng)其涂層部分的不平度超過10μm時(shí)，則無論其芯部多么平，耦合損耗也增大。然而，這些起因可通過對(duì)每根光纖設(shè)置一初始裂紋和每根光纖的彎曲方向在(如同前面談到的)同一平面上而大體上被消除。
此外，當(dāng)光纖彼此以絞合狀態(tài)耦合時(shí)，則扭轉(zhuǎn)應(yīng)力會(huì)以集中方式加到強(qiáng)度低的部分，這樣可能導(dǎo)致耦合損耗增大，耦合損耗因溫度變化和耦合部分的斷裂而變化。因此，光纖最好處于盡可能不受力狀態(tài)下而被耦合和被加固。為此，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)光纖被切割之后，應(yīng)立即以懸臂狀態(tài)，即在不受力狀態(tài)下被轉(zhuǎn)移到下一個(gè)耦合工藝。也就是說，光纖在其切割后的傳送期間，應(yīng)該避免對(duì)光纖重新緊固這類操作，同時(shí)應(yīng)避免光纖彼此以絞合狀態(tài)耦合。此外，最好在光纖彼此已被耦合后，在光纖處于其切割時(shí)所呈現(xiàn)的相對(duì)位置上被加固。
現(xiàn)參考附圖，圖7(A)至7(C)顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，用于耦合多芯被覆光纖2(其每芯具有多根光纖)的一臺(tái)設(shè)備K1。多芯被覆光纖2的每一根具有外露纖端(玻璃部分)3，后者是由多芯被覆光纖2的每個(gè)端部經(jīng)去除涂層而獲得的。設(shè)備K1包括一個(gè)工作臺(tái)1，一對(duì)可移動(dòng)緊固部件4，用于分別夾緊多芯被覆光纖2，一臺(tái)切割機(jī)5，用于切割多芯被覆光纖2和一臺(tái)用于耦合多芯被覆光纖2的耦合器6。可動(dòng)緊固件4，(其每個(gè)具有置于其內(nèi)的多芯被覆光纖2)被可動(dòng)地配置在臺(tái)1上，而切割機(jī)5和耦合器6固定地安裝在臺(tái)1上。耦合器6應(yīng)用通過氣體放電的高頻加熱，作為其熱源。在設(shè)備K1中，可動(dòng)緊固件4相對(duì)于2的運(yùn)動(dòng)具有一個(gè)自由度以便沿多芯被覆光纖2的側(cè)向和軸向運(yùn)動(dòng)。
設(shè)備K1的操作如下。開始，把可動(dòng)緊固件4置于如圖7(A)所示的臺(tái)1的位置上，將具有外露光纖末端3的多芯被覆光纖2置于每個(gè)可動(dòng)緊固件4中。然后，將其內(nèi)夾有多芯被覆光纖2的可動(dòng)緊固件4分別在臺(tái)1上以圖7(A)箭頭方向移到如圖7(B)中所示的臺(tái)1上的這個(gè)位置。當(dāng)可動(dòng)緊固件4被置于圖7(B)的臺(tái)1上的位置時(shí)，切割機(jī)5被手動(dòng)或電氣操作，以便將多芯被覆光纖2的每一根的外露光纖末端3切割成鏡面，這樣，多芯被覆光纖2的每根剩余外露纖端3′具有切割成鏡面的端面。接著，分別將可動(dòng)緊固件4(其內(nèi)夾有多芯被覆光纖2)進(jìn)一步在臺(tái)1上沿圖7(B)的箭頭a′方向移至如圖7(C)所示的臺(tái)1上的這個(gè)位置。此后，將可動(dòng)緊固件4在臺(tái)1上彼此相對(duì)地沿方向b和b′移動(dòng)，以便這樣對(duì)接彼此相對(duì)的兩根多芯被覆光纖2的剩余外露纖端3′的端面，以使一根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′和另一根多芯被覆光纖2的剩余外露纖端3′彼此由于耦合器6的放電和這兩根相對(duì)著的多芯被覆光纖2的彼此推壓而相耦合。最后，解除可動(dòng)緊固件4對(duì)多芯被覆光纖2的緊固，從可動(dòng)緊固件4，取出已耦合的多芯被覆光纖2。
參見圖8和9，圖中顯示了一臺(tái)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，用于耦合多芯被覆光纖2的設(shè)備K2。在設(shè)備K2中，多芯被覆光纖2分別被這樣固定到相對(duì)放置的圓筒7的側(cè)面-如圖8(A)和8(B)所示，以使多芯被覆光纖2的每根外露纖端3被切割機(jī)5切割成鏡面，并使每根多芯被覆光纖2的剩余外露纖端3′具有被切成鏡面的端面。然后，沿圖8(A)的箭頭C和C′方向旋轉(zhuǎn)圓筒7，要使多芯被覆光纖2作圓周運(yùn)動(dòng)而移到如圖9(A)和(B)所示的位置上。當(dāng)多芯被覆光纖2被置于圖9(A)和9(B)的這一位置上時(shí)，一根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′的端面和另一根多芯被覆光纖2的剩余外露纖端3′的端面被彼此對(duì)接，以便通過耦合器6而彼此耦合。接著，從圓筒7取下已耦合的多芯被覆光纖2。在設(shè)備K2中，可動(dòng)緊固件4相對(duì)于2的運(yùn)動(dòng)具有一個(gè)自由度，以便沿旋轉(zhuǎn)方向和沿多芯被覆光纖2的軸向移動(dòng)。
再參考圖10(A)和10(B)，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，用于耦合多芯被覆光纖2的設(shè)備K3。在設(shè)備K3中，不僅緊固件4可動(dòng)，而且切割機(jī)5和耦合器6都被可動(dòng)地置于臺(tái)1上，以使切割機(jī)5和耦合器6在臺(tái)1上可以垂直于多芯被覆光纖2的軸向移動(dòng)。這樣，在多芯被覆光纖2已被分別插入置于圖10(A)位置上的可動(dòng)緊固件4以后，通過切割機(jī)5將每根多芯被覆光纖2的外露光纖端3切割成鏡面，以使每根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′具有被切成鏡面的端面。接著，將切割機(jī)5沿圖10(A)的箭頭d的方向移動(dòng)，然后，將耦合器6同樣沿圖10(A)的箭頭d方向移動(dòng)，以使其置于如圖10(B)所示的兩個(gè)可動(dòng)緊固件4之間。當(dāng)耦合器6被置于圖10(B)的位置上時(shí)，將可動(dòng)緊固件4以圖10(B)的箭頭e和e′方向彼止相對(duì)地移動(dòng)，以使一根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′的端面和另一根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′的端面彼此相對(duì)地對(duì)接，以便通過耦合器6彼此耦合。此后，從臺(tái)1上取走已耦合的多芯被覆光纖2。在設(shè)備K3中，可動(dòng)緊固件4相對(duì)于1的運(yùn)動(dòng)具有一個(gè)自由度-使其只能沿多芯被覆光纖2的軸向移動(dòng)。對(duì)設(shè)備K3來說，由于切割機(jī)5和耦合器6是在臺(tái)1上移動(dòng)的，故設(shè)備K3的尺寸變大。然而，就設(shè)備K3而言，由于要極小心對(duì)待的多芯被覆光纖2的位移可被限制到最小值，因而能以良好的性能去切割和耦合多芯被覆光纖2。還應(yīng)該注意后面要說明的耦合導(dǎo)向器12(圖11)被可移動(dòng)地安裝在設(shè)備K1至K3中的耦合器6上，以便能沿圖11(A)中的向上和向下方向移動(dòng)。
同時(shí)，就本發(fā)明來說，不僅可通過放電來熔接，而且諸如激光，煤氣等其他熱源也可用于耦合多芯被覆光纖。再者，除了熔接外，直接形成加固的方法，例如，樹脂粘接也可應(yīng)用于本發(fā)明耦合多芯被覆光纖。而且，在本發(fā)明中，去除每根多芯被覆光纖的端部涂層的步驟和在已耦合的多芯被覆光纖連接部分的加固步驟可附加到切割和耦合步驟中。
根據(jù)本發(fā)明，外露光纖端斷裂端面在軸向位置上的不一致性的數(shù)量以及在外露光纖端的斷裂端面和一個(gè)垂直于光纖軸的平面之間所形成的角度離散可被減至最小，同時(shí)能降低平均耦合損耗。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于能使各光纖的耦合長(zhǎng)度達(dá)到一致，故已耦合的多芯被覆光纖具有的平均斷裂強(qiáng)度大。因此，本發(fā)明能使多芯被覆光纖彼此極好地耦合并達(dá)到高產(chǎn)率。
參照?qǐng)D11(A)和11(B)，圖中顯示了在多芯被覆光纖2的外露光纖端3已被切割機(jī)5切割之后，用于引導(dǎo)多芯被覆光纖2的耦合導(dǎo)向器12。耦合導(dǎo)向器12是由用于接納一根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′的第一梳形槽126和第一V形槽12a和用于接納另一根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′的第二梳形槽12b′以及第二V形槽12a′構(gòu)成。由于第一和第二V形槽12a和12a′以及第一和第二梳形槽12b和12b′是根據(jù)多芯被覆光纖2的各光纖的予定間距加工而成的，因而有可能通過以垂直于光纖軸的方向移動(dòng)耦合導(dǎo)向器12，更方便而準(zhǔn)確地將剩余外露端3′置于導(dǎo)向器12內(nèi)。一開始，將剩余外露光纖端3′的底部落入梳形槽12b和12b′，以致剩余外露光纖端3′的頂部被逐漸地矯直而進(jìn)入V形槽12a和12a′。然后，每根多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′的頂部(遠(yuǎn)端)被夾持器13固定。因此，即使迂到多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′未伸直，以致如圖11(C)所示的互相干擾情況，其外露光纖端3′也能正確地被置于耦合導(dǎo)向器12內(nèi)，以便同配對(duì)的外露光纖端3′耦合。這一插入移動(dòng)既可通過導(dǎo)向器12相對(duì)于光纖2的移動(dòng)，也可通過光纖2相對(duì)于導(dǎo)向器12的移動(dòng)來達(dá)到。
同時(shí)，圖12(A)和12(B)表示緊固部件4的一個(gè)實(shí)例。該緊固件4包括底4a和通過鉸鏈15裝在底部4a上的一對(duì)蓋4b。底部4a被加工成具有一個(gè)導(dǎo)向槽16，用以接納每根多芯被覆光纖2。一對(duì)導(dǎo)向板17被分別連到底部4a的相對(duì)端面。橡皮墊18被牢固地放入蓋4b的每個(gè)槽內(nèi)，以致當(dāng)蓋4b和底部4a處于彼此接合時(shí)，使其碰到導(dǎo)向槽16。每個(gè)蓋4b中埋入磁鐵19，為的是促使每個(gè)蓋4b朝向底部4a，以使多芯被覆光纖2通過磁鐵19的吸力，借助橡皮墊18而被緊固在導(dǎo)向槽16中。在本例中，緊固部件4的夾緊力是由磁鐵19產(chǎn)生，但也可用凸輪等來替代磁鐵。也可以這樣配置，即蓋4b由鐵制成而將磁鐵19設(shè)置在底部4a內(nèi)。還可以這樣來配置，即為了便于從底部4a取出多芯被覆光纖2，底部4a被加工有一個(gè)如圖12(C)所示的弧形彎曲槽30。此外，本例中，緊固部件4的開、合操作是手動(dòng)進(jìn)行的，但也可用電動(dòng)機(jī)、電磁線圈等電動(dòng)地執(zhí)行。也就是說，在切割步驟和耦合步驟進(jìn)行期間，可使用任何能可靠地緊固多芯被覆光纖2的其它夾具作為緊固部件4。
參見圖13，圖中示出了切割機(jī)5的一個(gè)實(shí)例。該圖表示了切割右邊光纖的狀態(tài)。切割機(jī)5包括一個(gè)刀片21，一根桿23，一個(gè)安裝在桿23上的凸輪隨動(dòng)件50，一個(gè)同凸輪隨動(dòng)件50接合的凸輪51，齒輪52和53，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)54，用于驅(qū)動(dòng)桿23和兩對(duì)夾持器22R和22L和22′R和22′L兩對(duì)夾持器分別用來在其間夾緊右邊和左邊多芯被覆光纖2的遠(yuǎn)端部2′，夾持器22R和22L被固定地配置，而夾持器22′R和22′L被可動(dòng)設(shè)置，以使其分別可作離開夾持器22R和22L及向著22R和22L的移動(dòng)。外露光纖端3被軸向地置于多芯被覆光纖2的遠(yuǎn)端部2′的內(nèi)側(cè)。桿23的頂部有一個(gè)弧度并面對(duì)刀片21。圖13中，右邊多芯被覆光纖2是被緊固部件4夾緊的，于是刀片21和桿23通過外露光纖端3而彼此相對(duì)著，而多芯被覆光纖2的遠(yuǎn)端部2′被夾緊在夾持器22R和22′R之間。一開始，桿23被移向外露光纖端3，以便使外露光纖端3可通過桿23支承而同其接觸。然后，刀片21被加到外露光纖端3，以便對(duì)外露光纖端3施加初始裂紋。此后，刀片21離開外露光纖端3。接著，桿23被沖向外露光纖端3，以便斷裂外露光纖端3。然后，左邊的多芯被覆光纖2的外露光纖端3用上述同樣的步驟來斷裂。
更具體地說，切割機(jī)5還包括一個(gè)其上裝有刀片21的刀架組件36和一對(duì)凸輪37R和37L，這凸輪分別用于當(dāng)右邊和左邊多芯被覆光纖2的外露光纖端3分別由刀片21形成裂紋時(shí)致動(dòng)刀架組件36。為了調(diào)節(jié)通過刀片21加到外露光纖端3的壓力，刀片21是通過彈簧43安裝在刀架組件36上的。此外，切割機(jī)5還包括分別同凸輪37R和37L接合的一對(duì)凸輪隨動(dòng)件38R和38L，一對(duì)齒輪40R和40L，一對(duì)分別同齒輪40R和40L嚙合的齒輪41R和41L，和一對(duì)分別裝有齒輪41R和41L的直流電動(dòng)機(jī)42R和42L。凸輪隨動(dòng)件38R和38L被裝在刀架組件36上，而凸輪37R37和L及齒輪40R和40L各裝在軸39上。
通過切割機(jī)5的上述安排，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)42R和42L之一被驅(qū)動(dòng)時(shí)，使相應(yīng)的凸輪37R和37L之一通過相應(yīng)的齒輪40R和41R和齒輪40L和41L之間的一對(duì)嚙合而同相應(yīng)的凸輪隨動(dòng)件38R和38L之一接合，以便推動(dòng)刀架組件36，使刀片21加到相應(yīng)的外露光纖端3。這樣，用同一臺(tái)機(jī)器，可輪流切割2個(gè)光纖端。
同時(shí)，就上述的切割機(jī)5來說，為了斷裂多芯被覆光纖2的外露纖端，用刀片21在外露纖端3上形成初始裂紋以后，使桿23沖向外露光纖端3。但，也可將桿23固定地設(shè)置在切割機(jī)5中。在此情況下，切割機(jī)5的操作如圖14(A)至14(D)所示。即，一開始，由緊固部件4夾緊的右邊多芯被覆光纖2的遠(yuǎn)端部2′是被手動(dòng)地夾緊在夾持器22和22′之間，以使具有弧形的固定桿23配置在如圖14(A)所示的夾持器22R、22′R和緊固部件4之間。然后，如圖14(B)所示在外露光纖端3上通過刀片21形成初始裂紋。接著，將多芯被覆光纖2沿圖14(C)的箭頭方向拉過一段距離a1mm，從而使外露光纖端3斷裂。接著，用圖14(A)至14(C)所示的相同步驟斷裂在左邊的多芯被覆光纖2的外露光纖端3。這樣，在右邊的多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′和左邊多芯被覆光纖2的剩余外露光纖端3′彼此相對(duì)間隔a2mm(＝2×a1mm)，如圖14(D)所示。
下面，參照?qǐng)D15至17描述本發(fā)明設(shè)備的切割和耦合特性，圖中所示情況是用作多芯被覆光纖2的是具有5根漸變折射率(GⅡ)型光纖的一根帶狀多芯被覆光纖。其每根光纖的芯徑為50μm，外徑為125μm而且各光纖以0.3mm的間距配置，使帶狀多芯被覆光纖具有1.65mm寬和0.43mm厚。圖15和16表明本發(fā)明設(shè)備的切割特性。圖15(A)的橫軸代表圖15(B)的偏移S，即，對(duì)50根多芯被覆光纖2的每根所測(cè)得的剩余外露光纖端3′的端面在軸向位置上不一致的最大數(shù)量。平均偏移約為14μm而最大偏移為40μm。
同時(shí)當(dāng)一根多芯被覆光纖2的5根剩余外露光纖端3′和另一根多芯被覆光纖2的5根剩余外露光纖端3′之間的間距d1至d5中的最小一個(gè)(例如間距d1)被設(shè)為20μm(如圖16(B)所示)時(shí)，則圖16(A)的橫軸代表對(duì)50根多芯被覆光纖2的每一根所測(cè)得的間距d1至d5的其余間距，即間距d2至d5。因此，圖16(A)中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為200(＝4×50)。圖16(A)顯示出間距d的最大值為60μm。這樣，由過去經(jīng)驗(yàn)可知重疊量設(shè)為20μm，故在熔接步驟期間，對(duì)相對(duì)的多芯被覆光纖2彼此相推的量最好設(shè)為80μm-將重疊量20μm加上最大間距60μM。應(yīng)用該重疊量20μm是因?yàn)橹丿B量小于20μm和大于40μm左右，引起被耦合的剩余外露光纖端3′的直徑較小和較大，從而導(dǎo)致耦合損耗的增大。
再者，圖17表示本發(fā)明設(shè)備的耦合損耗的一個(gè)直方圖，該圖是對(duì)50根多芯被覆光纖2的每根的5個(gè)已耦合剩余外露光纖端3′測(cè)量的結(jié)果。這樣，圖17的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)是250(＝5×50)。圖17表明其耦合損耗是理想的-其平均值大約限在0.03dB，而其最大值被限為0.13dB。
此外，根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)?shù)镀?1是由具有不同硬度的各種材料制成時(shí)，刀片21經(jīng)1000次切割操作以后，其刃口21A的磨損t和刀片21的硬度之間的關(guān)系示于圖18和19中。正如圖19(A)和19(B)所示，圓柱形刀21具有兩個(gè)彼此形成80至90°角的光滑的楔形面21B，因此刃口21A是由楔形面21B限定的。圖18顯示出磨損t是反比于顯微維氏硬度Hr，而且當(dāng)?shù)镀?1的硬度增大時(shí)，刀片21具有較高的抗磨損和更好的切割性能。例如，刀片21是由一種具有不低于90(A-標(biāo)度)洛氏硬度的材料制成-諸如碳化鎢系列的燒結(jié)硬質(zhì)合金，氧化鋁系列陶瓷，天然金剛石和由氮化硼粉末產(chǎn)生的人造金剛石等。
雖然已參照附圖通過舉例的方式對(duì)本發(fā)明作了全面描述，但要注意的是不同的變化和改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員將是顯而易見的。因此，除非這類變化和改進(jìn)已脫離本發(fā)明的范圍，否則這類變化和改進(jìn)應(yīng)被認(rèn)作包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.對(duì)第一多芯被覆光纖(2)的第一端和第二多芯被覆光纖(2)的第二端進(jìn)行耦合的方法，該第一和第二多芯被覆光纖(2)的每一根具有整個(gè)地用一層加固涂層包裹的多心光纖，所述方法特征在于包括以下步驟-將具有第一外露纖端(3)的第一多芯被覆光纖(2)和具有第二外露纖端(3)的第二多芯被覆光纖(2)分別插入第一和第二緊固部件(4)的夾緊步驟；-通過去除第一多芯被覆光纖(2)的第一端的加固涂層而獲得第一外露纖端(3)；-通過去除第二多芯被覆光纖(2)的第二端的加固涂層而獲得第二外露纖端(3)；-切割第一和第二外露纖端(3)的切割步驟，以使第一多芯被覆光纖(2)的光纖和第二多芯被覆光纖(2)的光纖分別具有在第一外露纖端(3)的第一切割端面和在第二外露纖端(3)的第二切割端面；及-耦合第一和第二切割端面的耦合步驟；以上切割步驟和耦合步驟都是在未從第一和第二緊固部件(4)上分別卸下第一和第二多芯被覆光纖(2)的情況下完成的。
2.如權(quán)利要求
1所要求的方法，其中耦合步驟是將高頻加熱作為一個(gè)熱源通過熔接法所應(yīng)用的空氣放電而完成的。
3.用于耦合第一多芯被覆光纖(2)的第一端和第二多芯被覆光纖(2)的第二端的設(shè)備(K1，K2，K3)，該第一和第二多芯被覆光纖(2)的每一根都具有整個(gè)地覆蓋有一層加固涂層的多心光纖，特征在于所述設(shè)備包括-用于將具有第一外露纖端(3)的第一多芯被覆光纖(2)和具有第二外露纖端(3)的第二多芯被覆光纖(2)分別置于其內(nèi)的第一和第二緊固部件(4);-通過去除第一多芯被覆光纖(2)的第一端的加固層而獲得第一外露纖端(3);-通過去除第二多芯被覆光纖(2)的第二端的加固層而獲的第二外露纖端(3);-用于切割第一和第二外露纖端(3)的切割機(jī)(5)，該機(jī)可在不從第一和第二緊固部件(4)分別取下第一和第二多芯被覆光纖(2)的情況下，使第一多芯被覆光纖(2)的光纖和第二多芯被覆光纖(2)的光纖分別在第一外露纖端(3)具有第一切割端面和在第二外露纖端(3)具有第二切割端面;及-用于耦合第一和第二切割端面的耦合器(6)，該機(jī)在不用從第一和第二緊固部件(4)取下第一和第二多芯被覆光纖(2)的情況下進(jìn)行耦合;
4.如權(quán)利要求
3所要求的設(shè)備(K1，K2)，其中所述第一和第二緊固部件(4)被可動(dòng)設(shè)置，而所述切割機(jī)和所述耦合器(6)被固定設(shè)置。
5.如權(quán)利要求
3所要求的設(shè)備(K3)，其中所述第一和第二緊固部件(4)被可動(dòng)設(shè)置，以使其可沿著第一和第二多芯被覆光纖(2)的軸向移動(dòng)，同時(shí)所述切割機(jī)(5)和所述耦合器(6)被可動(dòng)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求
3所要求的設(shè)備(K1，K2，K3)，其中所述耦合器(6)是屬于使用高頻加熱作為一種熱源，通過氣體放電的熔接型耦合器。
7.如權(quán)利要求
4所要求的設(shè)備(K1，K2)，其中所述耦合器(6)是屬于使用高頻加熱作為一種熱源，通過氣體放電的熔接型耦合器。
8.如權(quán)利要求
5所要求的設(shè)備(K3)，其中所述耦合器(6)是屬于使用高頻加熱，作為熱源通過氣體放電的熔接型耦合器。
9.如權(quán)利要求
3所要求的設(shè)備(K1，K2，K3)，其中第一外露纖端(3)被置于第一端的軸向內(nèi)側(cè)部，以使第一端的軸向外側(cè)部具有加固層，而第二外露纖端(3)被置于第二端的軸向內(nèi)側(cè)部，以使第二端的軸向外側(cè)部具有加固層，所述切割機(jī)(5)包括-用于夾緊第一端軸向外側(cè)部的第一夾持器(22R，22′R);-用于夾緊第二端軸向外側(cè)部的第二夾持器(22L，22′L);-用于分別在第一和第二外露纖端(3)上施加初始裂紋的刀片(21);-一根桿(23)，其遠(yuǎn)端具有弧形;及-第一和第二凸輪(37)-用于分別對(duì)第一和第二外露纖端(3)致動(dòng)所述刀片(21)，從而當(dāng)所述桿(23)已同第一和第二外露光纖各端接觸時(shí)，阻止所述刀片(21)刻劃時(shí)引起的運(yùn)動(dòng)而支承每個(gè)第一和第二外露纖端(3)，通過所述刀片(21)分別使第一和第二外露纖端(3)刻上初始裂紋，然后，所述桿(23)被推向每個(gè)第一和第二外露纖端(3)，以便切割每個(gè)第一和第二外露纖端(3)。
10.如權(quán)利要求
4所要求的設(shè)備(K1，K2)，其中第一外露纖端(3)被置于第一端的軸向內(nèi)側(cè)部以使第一端的軸向外側(cè)部具有加固涂層，而第二外露纖端(3)被置于第二端的軸向內(nèi)側(cè)部，以使第二端的軸向外側(cè)部具有加固層，所述切割機(jī)(5)包括-用于夾持第一端的軸向外側(cè)部的第一夾持器(22R，22′R);-用于夾持第二端的軸向外側(cè)部的第二夾持器(22L，22′L);-用于分別對(duì)第一和第二外露纖端(3)施加初始裂紋的刀片(21);-桿(23)，其遠(yuǎn)端為弧形;及-第一和第二凸輪(37)，用于分別對(duì)第一和第二外露纖端(3)致動(dòng)所述刀片(21)，從而當(dāng)所述桿(23)已同第一和第二外露光纖各端(3)接觸時(shí)，通過所述刀片(21)分別使第一和第二外露纖端(3)刻上初始裂紋，然后所述桿(23)被推向第一和第二各外露纖端(3)，以切割第一和第二各外露纖端(3)。
11.如權(quán)利要求
5所要求的設(shè)備(K3)，其中第一外露纖端(3)被置于第一端的軸向內(nèi)側(cè)部，以使第一端的軸向外側(cè)部有加固涂層，而第二外露纖端(3)被置于第二端的軸向內(nèi)側(cè)部，以使第二端的軸向外側(cè)部有加固涂層，所述切割機(jī)(5)包括-第一夾持器(22R，22′R)一用于夾持第一端的軸向外側(cè)部;-第二夾持器(22L，22′L)一用于夾持第二端的軸向外側(cè)部;-刀片(21)一用于使第一和第二外露纖端(3)分別刻上初始裂紋;-桿(23)，其遠(yuǎn)端為弧形;及-第一和第二凸輪(37)，用于分別對(duì)第一和第二外露纖端(3)致動(dòng)所述刀片(21)，從而，當(dāng)所述桿(23)已同第一和第二各外露纖端(3)接觸時(shí)，通過所述刀片(21)分別使第一和第二外露纖端(3)刻上初始裂紋，然后，所述桿(23)被推向第一和第二各外露纖端(3)，以切割第一和第二各外露纖端(3)。
12.如權(quán)利要求
9所要求的設(shè)備(K1，K2，K3)，其中所述刀片(21)是由具有洛氏硬度不低于90(用其A-標(biāo)度)的材料制成，該材料是碳化鎢系列的燒結(jié)硬質(zhì)合金，氧化鋁系列陶瓷，天然金剛石和人造金剛石之一種。
13.如權(quán)利要求
10所要求的設(shè)備(K1，K2)，其中所述刀片(21)是由具有洛氏硬度不低于90(其A-標(biāo)度單位)的材料制成，該材料是碳化鎢系列的燒結(jié)硬質(zhì)合金，一種氧化鋁系列的陶瓷，天然金剛石和人造金剛石之一種。
14.如權(quán)利要求
11所要求的設(shè)備(K3)，其中所述刀片(21)是由具有洛氏硬度而不低于90(A-標(biāo)度單位)的材料制成，該材料是碳化鎢系列的燒結(jié)硬質(zhì)合金，一種氧化鋁系列的陶瓷，天然金剛石和人造金剛石之一種。
15.如權(quán)利要求
6所要求的設(shè)備(K1，K2，K3)，進(jìn)一步包括-導(dǎo)向器(12)，用于在第一和第二外露纖端(3)被所述切割機(jī)(5)切割之后，對(duì)第一和第二多芯被覆光纖(2)的光纖進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向器(12)是由用于容納第一多芯被覆光纖(2)的光纖的第一V-形槽(12a)和第一梳形槽(12b)同用于容納第二多芯被覆光纖(2)的光纖的第二V形槽(12a′)和第二梳形槽(12b′)組成;-所述第一和第二V-形槽(12a′，12a′)和所述第一和第二梳形槽(12b，12b′)是根據(jù)第一和第二多芯被覆光纖(2)的光纖的予定間距加工而成的。
16.如權(quán)利要求
7所要求的設(shè)備(K1，K2)，進(jìn)一步包括-導(dǎo)向器(12)，用于在第一和第二外露纖端(3)被所述切割機(jī)(5)切割之后，對(duì)第一和第二多芯被覆光纖(2)的光纖進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向器(12)是由用于容納第一多芯被覆光纖(2)的光纖的第一V形槽(12a)和第一梳形槽(12b)同用于容納第二多芯被覆光纖(2)的光纖的第二V形槽(12a′)和第二梳形槽(12b′)組成;-所述第一和第二V形槽(12a，12a′)和所述第一和第二梳形槽(12b，12b′)是根據(jù)第一和第二多芯被覆光纖(2)的光纖的予定間距加工而成的。
17.如權(quán)利要求
8所要求的設(shè)備(K3)，進(jìn)一步包括-導(dǎo)向器(12)，用于在第一和第二外露纖端(3)被所述切割機(jī)(5)切割之后，對(duì)第一和第二多芯被覆光纖(2)的光纖進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向器(12)是由用于接納第一多芯被覆光纖(2)的光纖的第一V形槽(12a)和第一梳形槽(12b)同用于容納第二多芯被覆光纖(2)的光纖的第二V形槽(12a′)和第二梳形槽(12b′)組成;-所述第一和第二V形槽(12a，12a′)和所述第一和第二梳形槽(12b，12b′)是根據(jù)第一和第二多芯被覆光纖(2)的光纖的予定間距加工而成的。
專利摘要
用于耦合第一和第二多芯被覆光纖端部的方法及設(shè)備，纖2每芯有整體覆以涂層的多芯光纖。該方法包括以下步驟分別將第一和第二多芯被覆光纖插入第一和第二緊固件；切割第一和第二多芯被覆光纖的外露纖端和耦合第一和第二多芯被覆光纖的光纖的切割后端面，以上切割步驟和耦合步驟是在沒有從第一和第二緊固件上分別取下第一和第二多芯被覆光纖的情況下完成的。
文檔編號(hào)G02B6/255GK86104655SQ86104655
公開日1986年12月31日 申請(qǐng)日期1986年6月28日
發(fā)明者大阪啟司, 臼井裕一, 柳公 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan