光纖切斷機(jī)構(gòu)和其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對連結(jié)到其他光纖的光纖的準(zhǔn)備。具體地，本發(fā)明涉及通過切斷而準(zhǔn)備光纖的端部。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，通信技術(shù)越來越多地利用光纖進(jìn)行信號傳輸。當(dāng)準(zhǔn)備光纖網(wǎng)絡(luò)時，通常必要的是將光纖連接到一起。通過對接或通過連接來實現(xiàn)光纖的連結(jié)(joining)。
[0003]可以使用機(jī)械對接來連接光纖。通常使用增強(qiáng)光穿過對接處(S卩，接頭)的光的透射的諸如折射率匹配的凝膠等的透明折射率匹配材料，通過精密制造的套管將光纖的光纖端部對準(zhǔn)和保持在一起。機(jī)械對接還可以用于永久性連接，雖然在某些情況下光纖仍然可以被斷開并且之后被再次連接。機(jī)械對接系統(tǒng)的一示例是泰科電子公司的RECORDsplice?。在進(jìn)行機(jī)械對接之前，除去光纖的涂層，從而獲得裸露的光纖端部。為獲得可以隨后在機(jī)械對接中抵接的清晰可辨的端面，用精密切斷工具，諸如用于RECORDsplice切刀和裝配工具(RCAT)中的一個工具，機(jī)械地切斷端部。
[0004]如果需要連接、斷開、再次連接、和/或數(shù)次“匹配”光纖，則可以使用連接器。光纖連接器基本上是剛性的圓管，所述圓管被將該圓管保持在它的配合插口中的套管圍繞。配合機(jī)構(gòu)可以，例如，被"推動且卡合”、“旋轉(zhuǎn)和閂接”等。為了獲得具有較低光信號損失的質(zhì)量良好的連接，被連接的光纖的良好對準(zhǔn)非常重要。通常，使用所謂的套圈式連接器(ferruled connector),其中被剝離的光纖被同軸地定位在該套圈中。套圈可以由陶瓷、金屬或有時塑料制成，并且具有鉆出的中心孔。然而，套圈式連接器是昂貴的。必須非常精確地鉆出中心孔以用于光纖的良好對準(zhǔn)。進(jìn)一步，光纖的端面被拋光，從而兩個套圈式連接器中的光纖進(jìn)行良好的物理接觸。拋光的步驟是昂貴的。包括無套圈的連接器的可選對準(zhǔn)方案是較便宜的。
[0005]在無套圈的裝置中，在機(jī)械地切斷兩個被剝離的光纖之后，可以使用折射率匹配凝膠在兩個光纖之間建立端部到端部的光學(xué)接觸。在沒有套圈的情況下可以將切斷的光纖插入至對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)用于彼此對準(zhǔn)，如此產(chǎn)生透射光程。對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可以，例如，包括V型槽。已經(jīng)觀察到，當(dāng)在對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中重復(fù)地連接和斷開無套圈的、機(jī)械地切斷的光纖時，在光學(xué)連接的質(zhì)量顯著變差之前，不能頻繁地執(zhí)行連接操作和斷開操作。
[0006]可選的機(jī)械切斷的方法是激光切割。美國6，963，687號專利公開了借助激光切割光纖的過程。使用具有35 μ S的脈沖長度和600W的峰值功率的C02激光(波長10.6 μ m)實現(xiàn)了很好的結(jié)果。激光切割光纖并且同時拋光光纖的端面。激光切割端面易于具有倒圓棱邊而不是銳利棱邊；這些倒圓棱邊更好地適用于在V型槽中對準(zhǔn)，因為倒圓棱邊沿著V型槽滑動，然而銳利棱邊可能通過它們與V型槽的接觸，潛在地在光程中產(chǎn)生碎屑。
[0007]美國專利N0.6，331，081公開了連接器和用于制作連接器的方法，其中一個或多個光纖連接到連接器的主體。每個光纖的一個端面暴露給另一連接器，并且用作連接至另一連接器的連接端面。移除每個光纖的涂層(coating)，從而暴露了纖芯(即，光纖的中央的光透射區(qū)域和包層(cladding))。通過火花放電處理如此暴露的光纖的端面，使得至少纖芯部分的前端部從包層部分的前端部突出。如此處理的光纖然后插入連接器的主體中，并且連接到連接器，從而端面從上述主體的連接端面突出預(yù)定量。這樣，特別是當(dāng)使用包括多個光纖的光纖色帶并且同時通過扣住光纖建立與另一個連接器的光纖的所謂的物理接觸(PC)時，可以建立高精度的連接。
[0008]JP7-306333描述了一種通過加熱處理、用酸等進(jìn)行化學(xué)處理、或用磨料進(jìn)行物理處理對光纖的端面的棱邊進(jìn)行倒圓的方法。
[0009]JP55-138706公開了一種方法,其中光纖的端面被弧光放電加熱，以產(chǎn)生具有半徑不小于光纖的半徑的倒圓端面。
[0010]在進(jìn)行光纖的對接或連接之前，通常需要預(yù)備好光纖的端部。已經(jīng)公開了用于預(yù)備光纖的端部的各種機(jī)械和裝置。歐洲專利EP1853953和相關(guān)的美國專利7，805，045給出了該裝置的示例，所述專利通過弓I用而被全部合并在本文中。
[0011]將兩個光纖連接到一起的接頭的整體質(zhì)量可以受對光纖端部的預(yù)備質(zhì)量的影響。
[0012]仍然存在對用于機(jī)械地連接光纖的、不太昂貴的和高質(zhì)量的方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一方面涉及用于切斷光纖的切斷機(jī)構(gòu)。切斷光纖在光纖上產(chǎn)生了被切斷的端部。切斷機(jī)構(gòu)可以包括固定裝置、切斷工具、夾具、和張緊器。固定裝置保持光纖。切斷工具適于切斷光纖。夾具適于在沒有極大扭曲光纖的情況下夾緊光纖。夾具對光纖的任何扭曲可以受限于預(yù)定限量。在某些實施例中，預(yù)定限量可以小于約每米200度光纖長度。夾具可以定位成關(guān)于切斷工具與固定裝置相對。夾具可以包括一組彎曲部分。該組彎曲部分在第一平移方向上、第二平移方向上、和所有的旋轉(zhuǎn)方向上可以是剛性的，并且在平移的夾緊方向上可以是柔性的。該組彎曲部分可以包括一對彎梁元件。張緊器適于當(dāng)光纖由固定裝置保持并且由夾具夾緊時在光纖上施加張力。張緊器可以將力F施加在夾具上，從而可以在光纖由固定裝置保持并且由夾具夾緊時，將張力施加在光纖上。張緊器可以包括音圈。張緊器可以適于檢測光纖相對于夾具的滑動。當(dāng)張緊器檢測到光纖相對于夾具的滑動時，切斷機(jī)構(gòu)可以防止切斷工具切斷光纖。張緊器可以適于調(diào)整張力的大小，并且從而調(diào)整被切斷的端部的切斷角度。切斷機(jī)構(gòu)還可以包括適于提供反饋的視覺系統(tǒng)，并且從而進(jìn)一步調(diào)整張力的大小。張緊器可以適于補(bǔ)償切斷機(jī)構(gòu)的磨損。在某些實施例中，可以以大致垂直于光纖的縱向軸線的方式切斷光纖。在其它的實施例中，可以以與垂直于光纖的縱向軸線的方向成約8度的角度的方式切斷光纖。切斷機(jī)構(gòu)還可以包括適于在切斷工具切斷光纖之前對光纖刻痕的刻痕構(gòu)件。切斷工具可以包括一彎曲砧座。彎曲砧座可以包括雙砧座式結(jié)構(gòu)。固定裝置可以包括適于夾緊光纖并且從而保持光纖的固定夾具。光纖可以被包括在光纜中，并且光纜還可以包括圍繞光纖的保護(hù)層。固定裝置可以適于通過保持圍繞光纖的保護(hù)層來保持光纖。
[0014]本發(fā)明的其它方面可以包括一種切斷光纖的方法。該方法可以包括提供光纖，在光纖的第一位置處保持光纖，在光纖的第二位置處夾緊光纖，在光纖的第一位置和第二位置之間拉緊光纖，在光纖的第一位置和第二位置之間切斷光纖。固定裝置可以在第一位置處保持光纖。夾具可以在沒有在第一位置和第二位置之間極大扭曲光纖的情況下，在第二位置處夾緊光纖。夾具對光纖的任何扭曲可以受限于預(yù)定限量。在某些實施例中，預(yù)定限量可以小于約每米200度光纖長度。張緊器可以在光纖的第一位置和第二位置之間拉緊光纖。切斷工具可以在光纖的第一位置和第二位置之間切斷光纖。切斷機(jī)構(gòu)可以包括固定裝置、夾具、張緊器、和切斷工具。該方法還可以包括檢測光纖的潛在滑動。該方法還可以包括如果檢測到任何滑動則推遲切斷光纖。該方法還可以包括如果檢測到任何滑動，則再夾緊和/或再保持光纖，并且如果一旦再夾緊和/或再保持光纖時未檢測到滑動，則重新開始切斷光纖。該方法還可以包括調(diào)整張力的大小，并且從而調(diào)整光纖的被切斷的端部的切斷角度。該方法還可以包括通過視覺系統(tǒng)提供反饋，并且從而進(jìn)一步調(diào)整張力的大小。該方法還可以包括通過調(diào)節(jié)張力的大小來補(bǔ)償切斷機(jī)構(gòu)的磨損。該方法還可以包括，在切斷光纖之前，在光纖的第一位置和第二位置之間對光纖刻痕。
[0015]本發(fā)明的其它方面還可以包括一種切斷光纖的方法。該方法可以包括提供光纖，通過固定裝置在光纖的第一位置處保持光纖，通過夾具在光纖的第二位置處夾緊光纖，通過電磁線圈在光纖的第一位置和第二位置之間在光纖上施加張力，通過切斷工具在光纖的第一位置和第二位置之間切斷拉緊的光纖。電磁線圈可以是音圈。該方法還可以包括測量通過電磁線圈施加在光纖上的張力。該方法還可以包括通過監(jiān)測張力的測量，在第一位置處檢測光纖相對于固定裝置的滑動，和/或在第二位置處檢測光纖相對于夾具的滑動。該方法還可以包括，當(dāng)檢測到滑動時暫停切斷光纖，再夾緊和/或再保持光纖，并且如果未檢測到滑動則重新開始切斷光纖。該方法還可以包括，將由電磁線圈施加在光纖上的張力調(diào)節(jié)成需要的張力值。該方法還可以包括在切斷光纖之后測量光纖的端面的角度α?？梢酝ㄟ^攝像機(jī)測量光纖在切斷之后的端面的角度。該方法還可以包括使得被測量的角度和被測量的張力關(guān)聯(lián)，并且基于對被測量的角度和被測量的張力的關(guān)聯(lián)來確定需要的張力值。該方法還可以包括，對被測量的角度和被測量的張力的關(guān)聯(lián)進(jìn)行統(tǒng)計處理，并且隨后基于由統(tǒng)計處理所細(xì)化的對被測量的角度和被測量的張力的關(guān)聯(lián)來確定需要的張力值?？梢栽跊]有極大扭曲光纖的情況下完成對光纖的夾緊。夾具可以包括一組彎曲部分。
[0016]本發(fā)明的其它方面還可以包括用于切斷光纖并且從而在光纖上產(chǎn)生被切斷的端部的切斷機(jī)構(gòu)。切斷機(jī)構(gòu)可以包括固定裝置、切斷工具、夾具、和電磁線圈。固定裝置可以保持光纖。切斷工具可以適于切斷光纖。夾具可以適于夾緊光纖。夾具可以定位成關(guān)于切斷工具與固定裝置相對。電磁線圈可以適于在固定裝置和夾具之間將張力施加到光纖。電磁線圈可以是音圈。電磁線圈可以適于調(diào)整張力的大小，并且從而調(diào)整被切斷的端部的切斷角度α。切斷機(jī)構(gòu)還可以包括適于提供反饋的視覺系統(tǒng)，并且從而調(diào)整張力的大小。夾具可以包括一組彎曲部分。該組彎曲部分在第一平移方向上、第二平移方向上、和/或所有的旋轉(zhuǎn)方向上可以是剛性的，并且在平移的夾緊方向上可以是柔性的。該組彎曲部分可以包括一對彎梁元件。
[0017]本發(fā)明的其它方面還可以包括一種切斷光纖的方法。該方法可以包括提供光纖，通過固定裝置在光纖的第一位置處保持光纖，通過夾具在光纖的第二位置處夾緊光纖，通過切斷工具在光纖的第一位置和第二位置之間切斷光纖，在切斷光纖之后測量光纖的端面的角度α?？梢酝ㄟ^攝像機(jī)測量光纖在切斷之后的端面的角度。該方法還可以包括使得被測量的角度和夾具、固定裝置和/或切斷工具的被測量的參數(shù)關(guān)聯(lián)，并且基于對被測量的角度和被測量的參數(shù)的關(guān)聯(lián)來確定被測量的參數(shù)。該方法還可以包括，對被測量的角度和被測量的參數(shù)的關(guān)聯(lián)進(jìn)行統(tǒng)計處理，并且隨后基于由統(tǒng)計處理所細(xì)化的對被測量的角度和被測量的參數(shù)的關(guān)聯(lián)來確定需要的測量參數(shù)。
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