專利名稱：基于激光的開剝光纜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纜，尤其涉及基于激光的從光纜剝離保護(hù)性外護(hù)套的方法。
背景技術(shù)：
光纜為光纖遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的主干線。多根光纜通常包括在"線束"中，各根光纜在線束端部拆散以連接到不同的位置。 線束中使用的光纜可分類為三個主要的組緊密緩沖光纜、松管光纜、及單管光纜。緊密緩沖光纜針對室內(nèi)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有非常好的撓性，及可以相當(dāng)小的彎曲半徑進(jìn)行彎曲。緊密緩沖光纜的一個例子使用125iim直徑的光纖，具有延伸到250iim外徑的低摩擦丙烯酸鹽層。接著，聚合物緩沖層被添加到低摩擦層的外徑以形成外徑為900 ii m的保護(hù)套。 使用緊密緩沖光纜制造線束通常要求去除2m段(長)的保護(hù)套，且不損害下面的丙烯酸鹽層或玻璃纖維或使其受壓。前述損害可導(dǎo)致光傳輸降級(即所傳輸光信號的衰減)或光纖破損，任一情形均可導(dǎo)致線束不能滿足所要求的公差因而不得不扔棄。更一般地，光纜制造和光纜安裝要求從下面的元件剝離多段保護(hù)套，前述元件可包括至少一光纖，但根據(jù)特定光纜類型也可包括其它元件如緩沖管、加強(qiáng)件等。 目前，機(jī)械光纜開剝工具主要用于開剝光纜的多段。然而，這些開剝工具具有明顯的缺陷。 一個缺陷在于它們在切割保護(hù)套時依賴于工人的技能和經(jīng)驗(yàn)才能不損害光纜內(nèi)的元件或使其受壓，尤其是一根或多根光纖。最廣泛使用的開剝工具之一限于300mm剝離長度，從而要求工人進(jìn)行數(shù)次環(huán)切和剝離才能達(dá)到更大的長度，如前面提及的2m長度。需要進(jìn)行數(shù)次切割使損害光纜的差錯風(fēng)險(xiǎn)加倍。另一普遍使用的開剝工具采用需要適當(dāng)調(diào)節(jié)和頻繁更換的剃刀刀片。損害光纜中的基礎(chǔ)元件如丙烯酸鹽層或玻璃光纖的復(fù)雜事情不總是肉眼可見，及僅在制造過程之后或現(xiàn)場部署線束時才變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供基于激光的開剝不同類型的光纜的方法。本發(fā)明方法總體上包括將聚焦激光束對準(zhǔn)在光纜的保護(hù)套上，及以實(shí)質(zhì)上沿中心軸的方向相對于聚焦激光束移動光纜以在保護(hù)套中形成實(shí)質(zhì)上軸向定向的凹槽。在一例子中，凹槽不達(dá)到光纜攜帶的一根或多根光纖。本發(fā)明方法還可包括在凹槽處打開保護(hù)套以形成裂開保護(hù)套部分，及從光纜除去裂開保護(hù)套部分。還公開了通過使用兩個聚焦激光束在保護(hù)套中形成兩個凹槽而開剝光纜的方法。


圖1為光纜示例的示意性側(cè)視圖。 圖2為緊密緩沖光纜示例沿圖1的CS-CS方向的截面圖。
圖3為松散緩沖光纜示例沿圖1的CS-CS方向的截面圖。
圖4為單管光纜示例沿圖1的CS-CS方向的截面圖。 圖5為用于執(zhí)行本發(fā)明的光纜開剝方法的基于激光的光纜開剝裝置的示意圖。 圖6為圖5的裝置的光纜支撐件示例的特寫截面圖。 圖7為與圖2類似的截面圖，示出了光纜正用聚焦激光束照射。 圖8與圖7類似，并示出了通過聚焦激光束形成的所得通道。 圖9為一段光纜的平面圖，示出了其中形成的凹槽。 圖10與圖9類似，示出了光纜在凹槽的前端終止。 圖11與圖10類似，示出了從緊密緩沖光纜的涂覆光纖剝離保護(hù)套。 圖12為最后形成的剝離光纜示例的立體圖，示出了顯現(xiàn)下面的光纖的剝離光纜部分。 圖13為與圖2類似的截面圖，示出了在緊密緩沖光纜的保護(hù)套中形成兩個凹槽的實(shí)施例。 圖14為圖5的裝置在光纜支撐件周圍的區(qū)域的改進(jìn)部分的特寫圖，其中改進(jìn)后的裝置形成兩個聚焦激光束，這兩個聚焦激光束在+Z和-z方向照射光纜以在光纜中形成兩個凹槽。 圖15為光纖示例的截面圖，示出了中心的纖芯、周圍的覆層、及包圍覆層的涂層。 圖16為光纖的示出光纖端部的側(cè)視圖，其中長度為Lc的涂層部分已被除去。 圖17為基于激光的系統(tǒng)300示例的示意性側(cè)視圖，該系統(tǒng)用于從光纖除去一部分涂層。 圖18和圖19為在圖17的基于激光的系統(tǒng)中使用的變形光學(xué)系統(tǒng)示例從兩個不同方向的特寫示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)提及本發(fā)明的實(shí)施方式，其例子在附圖中示出。無論何時只要可能，相同
或相似的附圖標(biāo)記和符號在所有附圖中用于指相同或相似的元件或構(gòu)件。 本發(fā)明的一個方面是開剝具有保護(hù)套的光纜的方法，保護(hù)套具有外表面，保護(hù)套
包圍至少一光纖，光纜具有纜徑(Dc)和中心軸。本發(fā)明方法包括將至少一聚焦激光束對準(zhǔn)
在保護(hù)套上。本發(fā)明方法還包括以實(shí)質(zhì)上沿中心軸的方向相對于至少一聚焦激光束移動光
纜以在保護(hù)套中形成至少一實(shí)質(zhì)上軸向定向的凹槽，其中至少一凹槽不達(dá)到至少一光纖。
本發(fā)明方法還包括在至少一凹槽處打開保護(hù)套以形成至少一裂開保護(hù)套部分。本發(fā)明方法
還包括從光纜除去至少一裂開保護(hù)套部分。 本發(fā)明的另一方面是開剝具有保護(hù)套的緊密緩沖光纜的方法，保護(hù)套具有外表面和中心軸及包含由低摩擦層包圍的光纖。本發(fā)明方法包括沿光纜的一段保護(hù)套軸向移動聚焦紅外激光束以在保護(hù)套中形成實(shí)質(zhì)上軸向的第一凹槽。第一凹槽具有由保護(hù)性外套的第一薄部分與低摩擦層分隔開的第一最底層部分。本發(fā)明方法還包括分裂第一薄部分以形成第一裂開保護(hù)套段，及從光纜除去該第一裂開保護(hù)套段。 本發(fā)明的另一方面為從具有外徑(Dc)、中心軸和至少一光纖的光纜剝離一部分保護(hù)套的方法。本發(fā)明方法包括形成具有相應(yīng)第一和第二光斑大小(SS1和SS2)的第一和第二紅外激光束。本發(fā)明方法還包括總體上沿中心軸及在保護(hù)套的實(shí)質(zhì)上不同的部分相對于光纜在保護(hù)套上移動第一和第二聚焦激光束，以在保護(hù)套中形成相應(yīng)的第一和第二凹槽。第一和第二凹槽不達(dá)到至少一光纖。本發(fā)明方法還包括在第一和第二凹槽處打開保護(hù)套以形成第一和第二裂開保護(hù)套段。本發(fā)明方法還包括從光纜中心軸剝離第一和第二裂開保護(hù)套段。 光纜示例 圖1為包括中心軸A。至少一光纖110及具有外表面116和內(nèi)表面117的保護(hù)套114的光纜示例100的示意圖。保護(hù)套114(本領(lǐng)域也稱為"緩沖層"或"緩沖涂層")包圍至少一光纖110。光纜100具有端部120和外徑D『本發(fā)明方法應(yīng)用于任何類型的光纜，光纜被剝離至少一部分保護(hù)套114以暴露下面的光纜元件E(如光纖、帶涂層光纖、一個或多個緩沖管、加強(qiáng)件等)，如下所述。光纜100包括前面提及的緊密緩沖光纜、松散緩沖光纜、或單管光纜及其它類型的光纜。下面的論述有時指緊密緩沖光纜形式的光纜100以易于說明但非作為限制。 圖2為緊密緩沖光纜示例100沿圖1的方向CS-CS的截面圖。緊密緩沖光纜100包括直接由低摩擦涂層112如丙烯酸鹽包圍的光纖110。在實(shí)施例中，光纖100具有125 iim的(標(biāo)稱)直徑，涂層112具有250 ym的(標(biāo)稱)外徑，及保護(hù)性涂層114的(標(biāo)稱)外徑Dc = 900 ii m。 圖3為松散緩沖光纜示例100沿圖1的方向CS-CS的截面圖。圖3的光纜100包括由保護(hù)套114形成的中央空腔130并包含一個或多個緩沖管136，每一緩沖管具有包含一根或多根光纖110的內(nèi)部137。 圖4為單管光纜示例100沿圖1的方向CS-CS的截面圖，其包括單一緩沖管136，其中內(nèi)部137包含一根或多根光纖110。圖2到圖4的光纜100有多個不同的實(shí)施例包括加強(qiáng)件、不同的截面形狀等，及本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在此所示的光纜例子僅作為例證。
基于激光的光纜開剝裝置 圖5為用于執(zhí)行本發(fā)明的從光纜100剝離至少一段(S卩"長度")保護(hù)套114的方法的、基于激光的光纜開剝裝置10的示意圖。為參考目的示出笛卡爾X-Y-Z坐標(biāo)。
裝置10包括產(chǎn)生激光束200的激光器20。在實(shí)施例中，激光器20為紅外(IR)激光器如C02激光器，其產(chǎn)生(標(biāo)稱)10. 6 ii m波長的激光束200。激光器20的示例來自華盛頓州Mukilteo的Synrad， Inc.的系列4825W C02激光器。總的來說，激光器20可以是產(chǎn)生能夠通過熔化或消融保護(hù)套而在保護(hù)套114中形成凹槽的光的任何激光器。
裝置10還包括聚焦光學(xué)系統(tǒng)30，聚焦光學(xué)系統(tǒng)30沿軸Al安排在激光器20的下游以從激光器接收激光束200。在實(shí)施例中，聚焦光學(xué)系統(tǒng)30的焦距f = 2"(即50. 8mm)。聚焦光學(xué)系統(tǒng)30包括一個或多個透鏡元件、一個或多個反光鏡、或其組合。在激光器20為IR激光器的情況下，聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括一個或多個透射IR的透鏡元件、一個或多個IR反光鏡或其組合。在實(shí)施例中，聚焦光學(xué)系統(tǒng)30從激光束200形成光斑大小(直徑)為SS的激光光斑210。在實(shí)施例中，基于激光束200的直徑為6. 5mm、聚焦光學(xué)系統(tǒng)30f = 2"(即50. 87mm)、激光束波長為10. 6 y m、及激光模式參數(shù)M2 = 1. 2，光斑大小SS約為125 y m。該光斑大小SS約為上述緊密緩沖光纜示例IOO的直徑DJ勺15%。如下所述，這使能在保護(hù)套114中形成相當(dāng)窄的、實(shí)質(zhì)上軸向定向的凹槽。在實(shí)施例中，對于給定光纜100，激光斑210具有關(guān)系式SS < Dc定義的范圍中的光斑大小SS，優(yōu)選地，在關(guān)系式(0. 05) Dc《SS《(0. 5)
6Dc定義的范圍中。 在實(shí)施例中，軸Al由位于激光器20和聚焦光學(xué)系統(tǒng)30之間的第一折鏡Ml折疊以產(chǎn)生折疊光學(xué)通路0P1。在實(shí)施例中，裝置IO包括布置在光學(xué)通路OPI中的可變光學(xué)衰減器(V0A)34。同樣在實(shí)施例中，裝置10包括布置在光學(xué)通路0P1中的遮光裝置40，其用于有選擇地阻擋激光束200以有選擇地"打開"和"關(guān)閉"激光束。在實(shí)施例中，遮光裝置40在激光器20的內(nèi)部。 裝置10還包括具有輸入端52、輸出端54和DC電動機(jī)56的電動機(jī)單元50， DC電動機(jī)經(jīng)驅(qū)動軸66機(jī)械連接到驅(qū)動輪60D。電動機(jī)單元50還包括布置在實(shí)質(zhì)上同一平面(如X-Y平面)中并與驅(qū)動輪60D方向相對的導(dǎo)向輪60G，在驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪之間有狹窄間隙G，間隙G的大小使光纜100能貼身地容納在驅(qū)動和進(jìn)給輪之間。在實(shí)施例中，驅(qū)動輪60D具有涂橡膠的邊緣62D，其在外表面116與光纜保護(hù)套114摩擦接合。導(dǎo)向輪60G具有邊緣62G，邊緣62G構(gòu)造成(如開槽)容納光纜100的一部分以在光纜推進(jìn)通過間隙G時引導(dǎo)光纜。如下所述，當(dāng)光纜100被推進(jìn)(如拖拉)通過間隙G時驅(qū)動和導(dǎo)向輪60D和60G反向旋轉(zhuǎn)。 在實(shí)施例中，裝置10還包括光纜支撐件70。圖6為光纜支撐件示例70的特寫截面圖，其包括具有上表面74的塊狀體72，在塊狀體中形成凹槽76(例如，如圖所示的V形槽)。在實(shí)施例中，光纜支撐件70由陶瓷材料制成。在其它實(shí)施例中，光纜支撐件70由鋁或塑料制成。凹槽76沿X方向延伸，及在實(shí)施例中，與光學(xué)通路0P1和軸Al成直角交叉。
裝置10還包括控制器80，該控制器經(jīng)電線Ll電連接到激光器20 ;經(jīng)電線L2電連接到電動機(jī)單元50及其中的DC電動機(jī)56 ;經(jīng)電線L3電連接到V0A34 ;及經(jīng)電線L4電連接到遮光裝置40。控制器80配置成控制這些裝置的運(yùn)行以執(zhí)行本發(fā)明方法。在實(shí)施例中，控制器80包括適于控制裝置10的各個構(gòu)件的運(yùn)行的計(jì)算機(jī)或類似機(jī)器(例如，經(jīng)指令如體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)可讀或機(jī)器可讀介質(zhì)中的軟件)。在實(shí)施例中，控制器80是或包括具有處理器82的計(jì)算機(jī)，并包括操作系統(tǒng)如微軟WINDOWS或LINUX。在實(shí)施例中，處理器82是或包括能夠運(yùn)行一系列軟件指令的任何處理器或裝置，并包括但不限于通用或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?、微控制器、有限狀態(tài)機(jī)、計(jì)算機(jī)、中央處理單元(CPU)、可現(xiàn)場編程門陣列(FPGA)或類似裝置。在實(shí)施例中，處理器82為Intel XEON、 PENTIUM、 AMD TURION，或由AMDCorp. 、 IntelCorp.或其它半導(dǎo)體處理器制造商制造的另外的處理器。 控制器80還優(yōu)選包括用于連接到處理器82的內(nèi)存單元("內(nèi)存")84。如在此使用的，術(shù)語"內(nèi)存"指任何處理器可讀的介質(zhì)，包括但不限于RAM、ROM、EPROM、PROM、EEPROM、磁盤、軟盤、硬盤、CD-ROM、DVD或類似媒介，在這些介質(zhì)上可保存一系列可由處理器82執(zhí)行的指令。在實(shí)施例中，控制器80包括磁盤驅(qū)動器86，該磁盤驅(qū)動器適于適應(yīng)可拆卸處理器可讀介質(zhì)88，如CD-ROM、 DVE、記憶棒或類似存儲介質(zhì)。 裝置10還包括張緊件90，張緊件90鄰近光纜支撐件70布置并用于通過提供X方向的張力FT而拉緊光纜100。在實(shí)施例中，張緊件90可移動并可人工調(diào)節(jié)，使得其可相對于光纜100和光纜支撐件70移動到適當(dāng)位置并在處理裝置10中的光纜之前進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實(shí)施例中，張緊件90包括彈簧臂，彈簧臂向下(即-Y方向)壓在光纜IOO上以引起張力FT(即X方向的張力分量)。
光纜開剝方法
為使用裝置IO執(zhí)行本發(fā)明的光纜開剝方法，光纜100首先需要適當(dāng)布置在裝置 中。在實(shí)施例中，這包括將光纜100提供在貯存線軸120S上，貯存線軸120S相對于裝置10 布置并可自由旋轉(zhuǎn)以分發(fā)光纜。光纜100從貯存線軸120S饋送、通過光纜支撐件70的凹 槽76、及在電動機(jī)單元輸入端52通過方向相對的驅(qū)動和導(dǎo)向輪60D和60G之間的間隙G。 光纜100在驅(qū)動和導(dǎo)向輪60D和60G之間松緊合適確保當(dāng)驅(qū)動輪啟動時沿X方向拖拉光纜 100。之后，當(dāng)光纜100在輸出端54離開電動機(jī)單元50時，使用收緊軸120T收集光纜100。 在某些制造操作中，不使用收緊軸120T。而是，所希望剝離長度的光纜IOO端部被拉過裝置 10并按如下所述剝離，然后光纜返回到貯存線軸120S。 —旦光纜100適當(dāng)布置在裝置10中，控制器80向激光器20發(fā)送控制信號S20以 使激光器沿軸Al產(chǎn)生激光束200。在備選實(shí)施例中，激光器20已經(jīng)啟動，及控制信號S40 發(fā)送給遮光裝置40以"打開"激光束，即將遮光裝置從"阻擋"模式變?yōu)?傳播"模式。在實(shí) 施例中，激光器20包括激光控制器22，及控制信號S20被提供給該激光控制器(為說明起 見，示為激光器20的一部分)。 激光束200通過(可選的)V0A34，在那里激光束被有選擇地衰減，然后從折鏡 Ml (優(yōu)選以90度)反射，之后，沿折疊軸Al和可選通路0P1繼續(xù)并通過聚焦光學(xué)系統(tǒng)30。 聚焦光學(xué)系統(tǒng)30用于從激光束200形成聚焦激光束202，聚焦激光束202在光纜表面112 形成光斑大小為SS的光斑210?？刂菩盘朣20也用于控制激光束200中的功率P的量以 控制剝離過程。在包括V0A34的實(shí)施例中，控制器80還向VOA發(fā)送控制信號S34以設(shè)定衰 減值從而通過提供選擇衰減進(jìn)一步控制激光束200中的功率量。在本發(fā)明方法實(shí)施例中， Synrad系列4825W IR激光器20被設(shè)定在28%輸出功率，未使用VOA34，及激光束光斑210 的能量測量為651W/mm2。 之后，張緊件90進(jìn)入適當(dāng)位置并進(jìn)行調(diào)節(jié)以向光纜100提供張力FT?？刂破?00 也向電動機(jī)單元50及其中的DC電動機(jī)56發(fā)送控制信號S50以使驅(qū)動輪60D開始工作，驅(qū) 動輪以恒定及選定的光纜速度Vc拖拉光纜100通過凹槽76。光纜速度Vc和聚焦激光束202 中的功率P決定傳給保護(hù)套114上的每一照射點(diǎn)的能量數(shù)量。 現(xiàn)在同樣參考圖7到圖9，當(dāng)光纜100行進(jìn)通過光纜支撐件70并在聚焦激光束下 方時，聚焦激光束202消融一部分保護(hù)套114，從而在保護(hù)套中形成長度為Le的凹槽250。 凹槽250實(shí)質(zhì)上軸向定向，即實(shí)質(zhì)上沿光纜100的長度大致按光纜中心軸Ac的方向行進(jìn)。 在實(shí)施例中，控制器80發(fā)送另一控制信號S40給遮光裝置40以將遮光裝置改回"阻擋"模 式，從而阻擋激光束200并終止曝光。在備選實(shí)施例中，另一控制信號S20發(fā)送給激光器20 以關(guān)閉激光器。在實(shí)施例中，凹槽250具有前端254和后端256 ;在此，"前"端是聚焦激光 束202最初打開及最初照射光纜100的地方，及后端為聚焦激光束關(guān)閉的地方。
激光束功率P與光纜速度Vc之間的匹配非常重要，因?yàn)檫@用于控制凹槽250的深 度De，其中該深度由凹槽的最底層部分252形成。傳送到保護(hù)套114上的給定點(diǎn)的光功率 P的量(瓦特)由聚焦激光束202的能量E(焦耳)乘以光束在該給定點(diǎn)上消耗的時間量 ("停留時間"，秒)給出。在實(shí)施例中，所提供的功率量P在從約5瓦特到約10瓦特的范 圍內(nèi)，及在更特定的實(shí)施例中為約8瓦特。在實(shí)施例中，功率/面積比為651W/mm2的激光 束光斑與82. 6mm/s的光纜速度Vc結(jié)合使用。在實(shí)施例中，每面積功率可在從325W/mm2到 1301W/mm2的范圍中，相應(yīng)的光纜速度Vc的范圍從41. 3mm/s到165. 2mm/s。
具體參考圖7，在實(shí)施例中，凹槽250形成為使得最底層部分252不達(dá)到光纖110。在另一實(shí)施例中，凹槽250形成為使得最底層部分252不達(dá)到保護(hù)套內(nèi)表面117。在實(shí)施例中，凹槽250形成為使得保護(hù)套114的薄部分114T保留在凹槽最底層部分252和光纖110之間。更一般地，薄部分114T形成在凹槽最底層部分252和相較光纖IIO位置更靠近保護(hù)套外表面116的元件E之間。例如，元件E可以不是光纖110，而可以是緩沖管136(見圖3和圖4)或低摩擦涂層112。這樣，當(dāng)從保護(hù)套外表面116徑向向內(nèi)進(jìn)行時，遭遇元件E而不是光纖IIO。 在實(shí)施例中，薄部分114T形成在凹槽最底層部分252和保護(hù)套內(nèi)表面117之間。在實(shí)施例中，如圖2的緊密緩沖光纜100所示，保護(hù)套內(nèi)表面117與包圍光纖110的低摩擦涂層112形式的元件E相符。在沒有元件E與保護(hù)套內(nèi)表面117接觸的光纜100中(例如圖3的松管光纜)，凹槽250可被形成為使得凹槽最底層部分252達(dá)到保護(hù)套內(nèi)表面。
薄部分114T為基于激光的凹槽切割工藝提供安全裕度，包括考慮光束功率P和/或光纜速度Ve的可能變化，或考慮這些參數(shù)中的一個或多個相對于它們針對給定光纜開剝應(yīng)用的最佳值的不精確設(shè)置。 在實(shí)施例中，薄部分114T具有約50iim至lJ 100iim之間的厚度T。在另一實(shí)施例中，如果距離DE為最外面元件E和保護(hù)套114的外表面116之間的距離，則厚度T在關(guān)系式(0.05)DE《T《(0. 15)DE確定的范圍中，及在實(shí)施例中約保持為T二 (0. 1)DE。
—旦在光纜100中形成凹槽250，則在實(shí)施例中，工人終止光纜以在凹槽端部254或靠近凹槽端部254處形成光纜端部101，從而形成終止的、開槽的端部光纜段270，如圖10中所示。之后，工人通過在凹槽250處打開保護(hù)套而開始除去端部光纜段270中的保護(hù)套114。在實(shí)施例中，這包括分裂薄部分114T。這形成裂開保護(hù)套部分114S，之后，其以箭頭A所示的遠(yuǎn)離光纜中心軸Ac的方向剝離，從而形成光纜100的剝離段300。在這一點(diǎn)上，裂開保護(hù)套部分114S優(yōu)選在凹槽端部256處切掉。在實(shí)施例中，剝離段300具有長度k，如圖12中所示。在實(shí)施例中，長度Le為約2m。 圖13為處理后的光纜100的截面圖，其示出了在光纜的實(shí)質(zhì)上相對的兩側(cè)上形成兩個凹槽250的實(shí)施例。相較于單凹槽情形，這使保護(hù)套114更容易剝離，因?yàn)楸Ｗo(hù)套在兩個凹槽250處裂開從而形成兩個裂開保護(hù)套部分114S。 本發(fā)明預(yù)見任何適當(dāng)?shù)膶饫|100 "雙開槽"的方法。 一種方法是使光纜100通過裝置10兩次，但光纜的兩側(cè)暴露給聚焦激光束202。該方法有效但耗時，因?yàn)樾枰獙⒐饫|重新裝入裝置10，及重裝時間通常遠(yuǎn)大于形成凹槽250所耗費(fèi)的時間。
對光纜100 "雙開槽"的另一種方法使用改進(jìn)的裝置10，該裝置提供實(shí)質(zhì)上從兩側(cè)照射光纜100的兩個聚焦激光束202以在保護(hù)套114中同時形成兩個凹槽250。圖14為裝置10在光纜支撐件70周圍的改進(jìn)部分的特寫圖。改進(jìn)的裝置10構(gòu)造成形成兩個以+Z和-Z方向照射光纜100的激光束202。在該改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，折鏡Ml從其初始位置按+Z方向在光纜支撐件70上方直接移動(如幻影所示)到如圖所示的偏移位置。分光器BS位于激光束200中以將光學(xué)通路0P1分拆為兩個光學(xué)通路，及初始光學(xué)通路0P1和新光學(xué)通路0P2。初始光學(xué)通路0P1沿-Y方向經(jīng)第二折鏡M2延伸到第一聚焦光學(xué)系統(tǒng)30。在實(shí)施例中，V0A34位于分光器BS下游的光學(xué)通路0P1中以調(diào)節(jié)光學(xué)通路0P1中光束200的衰減從而對應(yīng)于光學(xué)通路0P2的光束衰減。
光學(xué)通路0P2由分光器BS按-Z方向引導(dǎo)到第三折鏡M3，其將光學(xué)通路0P2按_Y方向重定向，然后到達(dá)第四折鏡M4，第四折鏡按+Z方向?qū)鈱W(xué)通路0P2重定向從而到達(dá)第二聚焦光學(xué)系統(tǒng)30。因此，當(dāng)光纜移動通過光纜支撐件70時，光纜100由來自相反方向的具有相應(yīng)光斑大小SS1和SS2的兩個聚焦激光束202照射。在實(shí)施例中，光斑大小SS1和SS2可實(shí)質(zhì)上一樣，兩個聚焦激光束202的相應(yīng)功率也可實(shí)質(zhì)上一樣。 裝置10可使用在其它實(shí)施例中。例如，可對裝置10改進(jìn)使得至少一聚焦激光束202通過使用掃描反射鏡系統(tǒng)在固定光纜100的一定長度上方掃描。
去除涂層 —旦光纜100使其保護(hù)套114的一部分除去從而暴露一部分光纖110時，通常必須從光纖除去一部分涂層112以給光纖接裝連接器。 圖15為光纖示例110的截面圖，示出了中心纖芯113、包圍覆層("覆層")115、及包圍覆層的涂層112。在實(shí)施例中，光纖110的(標(biāo)稱)直徑為125ym，及涂層112的(標(biāo)稱)外徑為250iim。圖16為光纖110的側(cè)視圖，示出了光纖端部IIOP，其中涂層112的長度為k的部分已被除去，從而暴露下面的覆層115。 圖17為用于從光纖110去除一部分涂層112的、基于激光的系統(tǒng)("系統(tǒng)")示例300的示意性側(cè)視圖。系統(tǒng)300包括激光源310和沿軸A3安排在其下游的光學(xué)系統(tǒng)320。激光源310發(fā)射紅外激光束312，及在實(shí)施例中，是發(fā)射波長為約10. 6 ii m的激光的10瓦特C02激光器。光纖110保持在光纖固定器330中，使得光纖端部110P延伸到光學(xué)系統(tǒng)320內(nèi)。在備選實(shí)施例中，光纖110的中跨部分插入光學(xué)系統(tǒng)320內(nèi)。光學(xué)系統(tǒng)320配置成接收激光束312并引導(dǎo)它使得它以足夠的能量照射光纖110的前部和后部以消融涂層112的選定部分。 圖18和圖19為用在系統(tǒng)300中的變形光學(xué)系統(tǒng)示例320從兩個不同方向的特寫示意圖。為參考目的示出笛卡爾坐標(biāo)。光學(xué)系統(tǒng)320沿光軸A3包括正像圓柱形透鏡350和圓柱形凹面鏡360。圓柱形透鏡350具有Z向功率，而圓柱形反射鏡360具有Y向功率。光纖端部110P位于圓柱形透鏡350和凹面鏡360之間并沿Z向平放。在實(shí)施例中，圓柱形透鏡350的焦距為約2. 5"(即約64mm)，而圓柱形反射鏡360的焦距為約0. 5"(即約12. 7mm)。光學(xué)系統(tǒng)320可具有其它適當(dāng)?shù)奶卣?。圓柱形透鏡350和圓柱形反射鏡360安排成使得它們的焦距共享與軸A3交叉的公共Y-Z焦平面FP。光纖110沿Y向布置在平面FP中并與軸A3交叉，使得光纖實(shí)質(zhì)上在圓柱形透鏡350和圓柱形反射鏡360的相應(yīng)焦距處。
參考圖17到圖19，在系統(tǒng)300的運(yùn)行中，激光束312由光學(xué)系統(tǒng)320接收并引導(dǎo)到光纖110。具體地，激光束312由圓柱形透鏡350聚焦，使得激光束312的中央部分312C由涂層112的前部112F吸收，而激光束的其余外面部分1120在光纖IIO周圍傳播到凹面鏡360。外面的激光束部分1120由凹面鏡360按Y向反射回并聚焦在光纖110上，在那里其由涂層112的后部IIOB吸收。應(yīng)注意，從凹面鏡360反射的光束312在Z向分叉。
入射和反射激光束部分均被提供足夠的功率以消融涂層112，而留下下面的覆層115和纖芯113不受損害。在實(shí)施例中，聚焦光束312在光纖110處的功率密度為約60W/cm、行聚焦的長度為約5mm，但其它設(shè)置也是可能的。 在實(shí)施例中，光纖固定器330構(gòu)造成沿Z向(如雙箭頭380所示)平移光纖110，使得涂層112的選定長度Le遭受激光束312并通過消融除去。應(yīng)注意，由于光學(xué)系統(tǒng)320提供的雙側(cè)照射，光纖110不需要旋轉(zhuǎn)即可除去整個圓周四周的涂層112部分。在實(shí)施例
中，長度Le為20mm級，這是與給光纖端部接裝連接器相關(guān)聯(lián)的典型長度。 圖18中同樣示出了真空系統(tǒng)400，其包括連接到真空泵410的真空管線406。真
空管線406靠近光纖110布置，及真空泵410對真空管線提供真空以從光纖110附近除去
消融的涂層材料。 優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)本發(fā)明的基于激光的光纜開剝方法相較目前基于機(jī)械的光纜開剝方法具有
多個優(yōu)點(diǎn)。 一個優(yōu)點(diǎn)在于可剝離相當(dāng)長長度的光纜(如2m)而不必進(jìn)行多次切割或環(huán)切。
另一優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明方法不依賴于工人的技能。另一優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明方法減少了在開剝期
間損害光纜的機(jī)會從而減少了因受壓、損壞或折斷光纖引起的廢料量。又一優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)
明基于激光的光纜開剝方法相較常用的基于機(jī)械的光纜開剝方法要快很多。 在不背離所附權(quán)利要求的精神或范圍的前提下，可對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行各種修
改。因此，本發(fā)明覆蓋在所附權(quán)利要求及其等價(jià)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的修改和變化。
1權(quán)利要求
開剝具有中心軸和保護(hù)套的光纜的方法，保護(hù)套包圍至少一光纖，所述方法包括將至少一聚焦激光束對準(zhǔn)在保護(hù)套上；以沿中心軸的方向相對于所述至少一聚焦激光束移動光纜以在保護(hù)套中形成至少一軸向定向的凹槽；在至少一凹槽處打開保護(hù)套以形成至少一裂開保護(hù)套部分；及從光纜除去所述至少一裂開保護(hù)套部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述至少一聚焦激光束的光斑大小(SS)等于或小于光纜直徑(Dc)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中 激光光斑大小SS為(0. 05) Dc《SS《(0. 5)DC。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中 所述至少一聚焦激光束具有紅外波長。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述至少一凹槽不達(dá)到所述至少一光纖。
6 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述光纜在保護(hù)套內(nèi)包括另一光纜構(gòu)件，該另一光纜 構(gòu)件相較所述至少一光纖更靠近保護(hù)套，及還包括形成所述至少一凹槽使得該凹槽不達(dá)到所述另一光纜構(gòu)件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述另一光纜構(gòu)件包括包含所述至少一光纖的緩沖管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述另一光纜構(gòu)件位于距保護(hù)套的外表面DE距離處， 及所述至少一凹槽具有由厚度為T的保護(hù)套部分與所述另一光纜構(gòu)件分隔開的最底層部 分，(0. 05)DE《T《(0. 15)DE。
9 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對準(zhǔn)至少一聚焦激光束包括 將第一和第二聚焦激光束對準(zhǔn)在光纜的兩側(cè)以形成第一和第二凹槽。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述光纜至少選自下述之一緊密緩沖光纜、松管光纜、單管光纜、或其組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中相對于至少一聚焦激光束移動光纜還包括在張力下 牽弓I光纜通過所述至少一聚焦激光束。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中保護(hù)套具有內(nèi)表面，激光束具有功率，光纜具有相對于激光束的光纜速度，及還包括選擇光纜速度和激光束功率以去除一部分保護(hù)涂層使得所述至少一凹槽不達(dá)到保護(hù)套內(nèi)表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中形成至少一凹槽包括形成對應(yīng)的不達(dá)到保護(hù)套內(nèi)表 面的最底層凹槽部分。
14. 開剝具有保護(hù)套和中心軸的緊密緩沖光纜的方法，保護(hù)套包含光纖，所述方法包括沿光纜的一段保護(hù)套軸向移動第一聚焦紅外激光束以在保護(hù)套中形成軸向第一凹槽，其中第一凹槽具有相應(yīng)的由保護(hù)套的第一薄部分與低摩擦層分隔開的第一最底層部分；分裂所述第一薄部分以形成第一裂開保護(hù)套段；及 從光纜除去所述第一裂開保護(hù)套段。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括沿光纜的一段保護(hù)套軸向移動第二聚焦紅外激光束以在保護(hù)套中形成軸向第二凹槽，第二凹槽具有相應(yīng)的由保護(hù)套的第二薄部分與低摩擦層分隔開的第二最底層部分；分裂所述第二薄部分以形成第二裂開保護(hù)套段；及 從光纜除去第一和第二裂開保護(hù)套段。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括形成第一聚焦激光束，第一聚焦激光束的光斑大小(SS)等于或小于光纜的外徑(Dc)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括形成由(0. 05) Dc《SS《(0. 5)DC確定的激光光斑大小(SS)。
18. 從光纜剝離一部分保護(hù)套的方法，光纜具有外徑(D》、中心軸和至少一光纖，所述 方法包括形成具有相應(yīng)第一和第二光斑大小的第一和第二紅外聚焦激光束； 沿中心軸相對于光纜在保護(hù)套的不同部分上方移動第一和第二紅外聚焦激光束以在 保護(hù)套中形成相應(yīng)的第一和第二凹槽，第一和第二凹槽均不達(dá)到所述至少一光纖； 在所述第一和第二凹槽處打開保護(hù)套以形成第一和第二裂開保護(hù)套段；及 將第一和第二裂開保護(hù)套段剝離光纜中心軸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中第一和第二光斑大小具有相同大小。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述光纜包括緊密緩沖光纜。
21. 消融光纖涂層的方法，包括將至少一激光束對準(zhǔn)在光纖處，激光束的中央部分由光纖涂層的前部吸收，激光束的 其余部分在光纖周圍傳播到反射鏡并被反射回到光纖涂層的后部。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于激光的開剝不同類型的光纜(100)的方法。本發(fā)明方法包括將聚焦激光束(202)對準(zhǔn)在光纜的保護(hù)套(114)上。本發(fā)明方法還包括以實(shí)質(zhì)上沿中心軸(AC)的方向相對于聚焦激光束移動光纜以在保護(hù)套中形成實(shí)質(zhì)上軸向定向的凹槽(250)，其中凹槽不達(dá)到光纜攜帶的一根或多根光纖(110)。本發(fā)明方法還可包括在凹槽處打開保護(hù)套以形成裂開保護(hù)套部分(114S)，及從光纜除去裂開保護(hù)套部分。本發(fā)明還公開了通過使用兩個聚焦激光束在保護(hù)套中形成兩個凹槽而開剝光纜的方法。
文檔編號G02B6/44GK101738692SQ20091024621
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者A·S·凱爾, C·B·馬布里三世, D·L·小迪安, D·M·米勒, J·D·丹利, T·L·庫克 申請人:康寧光纜系統(tǒng)有限公司