光導纖維的連接的製作方法
2023-05-17 13:31:31
專利名稱:光導纖維的連接的製作方法
本發明涉及在兩根光導纖維之間實現端對端的永久性連接，該光導纖維中的一根或者兩者可以是一個光纜的組件。通常，兩根光導纖維的連接端是通過熔化或者折射率匹配粘合劑(index-mat-ching adhesive)永久性地固定在一起的。
在實現這兩種連接光導纖維的方法中，把兩根光導纖維永久性地連接在一起以前，需要保證兩根光導纖維芯子在軸向上成一直線，以便最佳的從一根光導纖維向另一根光導纖維光傳輸。在單模式光導纖維的情況下，光導纖維芯子的直徑小於其總體直徑，這時，兩根光導纖維軸向成一直線是特別關鍵的。
目前，兩種獲得最佳的兩根光導纖維軸向成直線的方法是最受歡迎的。第一種方法中，把光射入到其中一根光導纖維的遠離連接處的一端，或者射入到光導纖維靠近連接處的其上的隔離覆蓋層(隔離覆蓋層即比較軟的聚合材料覆蓋層，它覆蓋在光導纖維的玻璃表面上，保護其免受機械損傷、減少微小折射損失，使纖維以較小的半徑彎曲並保持此形狀，這是其他方法所不能達到的)已經被剝去的部分上，把流入光導纖維連接端處另一根光導纖維包層的光的總輸入量連續的進行監測。把光導纖維的一根或兩根相對橫向移動，直至上述的被監測的光達到最小，這就表示光導纖維已經恰當地保持軸向成一直線，然後進行連接。第二種方法中，把光射入到其中一根光導纖維的遠離連接處的一端或者射入到光導纖維靠近連接處的，其上的隔離覆蓋層已經被剝去的部份上，把傳輸到另一根光導纖維的光在該光導纖維的遠離連接處的一端或者在該光導纖維鄰近連接處的位置連續的進行監測。把光導纖維的一根或兩根相對橫向移動，直至從另一根光導纖維的遠離端或者上述靠近連接處位置引出的光達到最大，這就表示光導纖維已經恰當地保持軸向成一直線，然後進行連接。
為了使操作這個方法所需的操作人員最少，最理想的是把光射入到第一根光導纖維靠近連接處的地方。第一種情況下，從光導纖維連接端頭擴散出去的光被連接的監測;第二種情況下，從另一根光導纖維靠近連接處的地方出射的光被連續的監測。
如果把光導纖維靠近連接處地方的隔離覆蓋層剝去，把光從該處引出是不會有困難的，然而，我們已經發現，如果隔離覆蓋層沒有剝去，那麼要用光電探測器把從靠近連接處的光導纖維芯子裡來的光充分的引出來是困難的，這個困難在芯子直徑比較小的單模式光導纖維情況下，更加明顯。
本發明的目的是提供一種改進的器械和方法，用於把光從光導纖維的芯子裡通過包殼和隔離覆蓋層引出來。
按照本發明，該改進器械包括有剛性透明材料製成的本體，它至少有三個面。第一面即接觸面具有拱形形狀，能夠靠在帶隔離覆蓋層的光導纖維的光滑彎曲長度上;第二面即輸出面，從光導纖維出射到本體中的光能夠排出;第三面即反射面，能夠把從上述接觸面進入本體的光反射到上述輸出面去。上述接觸面、反射面和輸出面的形狀以及反射面和輸出面相對於接觸面的位置的情況要使得從上述本體倚靠在其上的光導纖維的光滑彎曲長度上的芯子來的大部份光，穿過光導纖維的包殼和隔離覆蓋層及穿過光滑彎曲接觸面進入到本體，再直射和反射到上述輸出面，然後進入光探測器。
對於總外徑為250μm的帶隔離覆蓋層的光導纖維來說，最好剛性本體的光滑彎曲接觸面的曲率半徑在3到10mm的範圍內，最佳曲率半徑是4.5mm。這種情況下，最好光滑彎曲面的弧形長度在其曲率中心處所對的弧角處在60°到120°的範圍內;而光滑彎曲接觸面的曲率半徑是4.5mm時，最好光滑彎曲接觸面在其曲率中心處所對的角度處在80°到90°範圍內。
反射面可以大體上是平面形式，最好是光滑彎曲拱形形狀以使從光滑彎曲面通過的幾乎全部的切向光線被反射到輸出面去。剛性本體的光滑彎曲接觸面的曲率半徑在3到10毫米的範圍內，在其曲率中心處所對的弧角處在60°到120°範圍內，最好，光滑彎曲反射面的曲率半徑在5到10mm的範圍內，在其曲率中心處所對的弧角處在50°到60°的範圍內。
光滑彎曲接觸面和反射面最好互相鄰接。
輸出面最好是平面形式，最好也和反射面鄰接。
剛性本體最好是由有機玻璃或其他剛性的透明塑料材料製成的，因此價格便宜。
本發明的器械的主要優點在於它能有效的把大部分從帶隔離覆蓋層的光導纖維進入到剛性本體的光聚焦射向輸出表面，且光探測器是便宜的光探測裝置例如光電探測器，因此操作效率高。本發明的器械特別適合於和帶有凹槽的光探測器一起使用。
本發明還包括一種使用前面描述的改進器械來把光從帶隔離覆蓋層的光導纖維中引出的方法。該方法包括使光導纖維的部份長度產生光滑彎曲，然後使改進器械的大體上剛性本體的光滑彎曲接觸表面與之面接觸，以使光導纖維和光滑彎曲接觸面在光滑彎曲接觸面的整個長度上面間接觸;從光導纖維芯子來的光穿過光導纖維的包殼和隔離覆蓋層，穿過剛性本體的光滑彎曲接觸面進入本體，把光直射到上述輸出面，同時直射到上述反射面後再反射到上述輸出面，然後通過上述輸出面到光探測裝置上。
帶隔離覆蓋層的光導纖維最好從連接處以直線向剛性本體的光滑彎曲接觸面延伸。
本發明的器械和方法特別適用於從一根單模式光導纖維的芯子中引出光線的情況，該光導纖維和另一根單模式光導纖維被連接在一起。
本發明將通過對把光從帶隔離覆蓋層的光導纖維中引出的最佳器械的實施例的敘述，和通過對實現兩根帶隔離覆蓋層的光導纖維的端對端永久性連接的最佳方法的敘述，並參考附圖來更進一步闡明。
圖1是最佳器械的側面剖視圖。
圖2是把兩根帶隔離覆蓋層的光導纖維實現永久性端對端連接的最佳方法所使用的器械的示意說明圖。
參考圖1，把光局部地從帶隔離覆蓋層的光導纖維(F)中引出的最佳器械，包括有一個剛性的有機玻璃透明體(31)。該有機玻璃體(31)有一個接觸面(32)是拱形形狀的，靠在帶隔離覆蓋層的光導纖維(F)的光滑彎曲長度上;還有一個輸出面(33)是平面形狀的，從光導纖維出射到本體中的光能夠排出;還有一個反射面(34)是光滑彎曲拱形形狀的，它和輸出面(33)鄰接，能夠把從接觸面進入本體的光反射到輸出面去。接觸面(32)的曲率半徑是4.5mm，在曲率中心處所對的弧角是85°;反射面34的曲率半徑是6.7mm，在曲率中心處所對的弧角是55°。接觸面(32)、反射面(34)和輸出面(33)的形狀以及反射面和輸出面相對於接觸面的位置情況必須使得從本體(1)倚靠在其上的光導纖維的光滑彎曲長度上出射的穿過光導纖維的包殼和隔離覆蓋層及穿過光滑彎曲接觸面(32)進入到本體的大部分光被直射和反射到輸出面(33)去，然後再傳到光探測器(P)。
在實現兩個帶隔離覆蓋層的光導纖維的端對端連接的最佳方法中，在每根光導纖維(11)、(21)的緊鄰被連接的端部上把隔離覆蓋層局部剝去一個很短的長度，把帶隔離覆蓋層光導纖維(11)的一段長度圍繞在砧(12)的光滑彎曲的凸形表面上，把帶隔離覆蓋層光導纖維(21)的一段長度圍繞在砧22的光滑彎曲的凸形表面上，兩個砧的凸形表面的曲率半徑都是4.5mm。
有機玻璃剛性體1緊接於帶隔離覆蓋層光導纖維(11)的光滑彎曲長度上放置，以使本體的拱形接觸面(2)靠在帶隔離覆蓋層的光導纖維的光滑彎曲長度上。剛性本體(1)適合於把光穿過光導纖維(11)的包殼和隔離覆蓋層入射到其芯子中去。這是我們在另一篇專利申請中所敘述的主題。專利申請號為85106206。和本發明專利同日申請。除了拱形接觸面(2)之外，本體(1)還有輸入面(3)，從光源發出的光能夠進入輸入面，以及平面形反射面(4)，它會把從輸入面進到本體的光反射到接觸面上去。輸入面(3)，反射面(4)和接觸面(2)相互間的傾角要使得從輸入面射入本體1的大部分光直射或反射到上述光滑彎曲接觸面去，再穿過本體倚靠在其上的光導纖維(11)的隔離覆蓋層和包殼。如圖1所說明的有機玻璃剛性體(31)緊接於帶隔離覆蓋層光導纖維(21)的光滑彎曲長度上放置，以使本體的拱形接觸面(32)靠在帶隔離覆蓋層光導纖維(21)的光滑彎曲長度上。光源(16)鄰近本體1放置，光電二極體或其他光探測器(36)鄰近本體(31)放置。
把光導纖維(11)、(21)端部的隔離覆蓋層剝去，以使它們的芯子相互連接，近似地保持軸向成直線，從光源(16)發出的光，通過本體(1)的入射面(3)射入本體，在本體中直射或反射到接觸面(2)上。光再穿過帶隔離覆蓋層的光導纖維(11)的光滑彎曲長度上的隔離覆蓋層和包殼，進入光導纖維的芯子中去。一部分光從光導纖維(11)的芯子傳入光導纖維(21)的芯子。光從帶隔離覆蓋層光導纖維(21)的光滑彎曲長度上的芯子穿過光導纖維的包殼和隔離覆蓋層及穿過本體(31)的接觸面(32)進入本體，在本體中直射或反射到輸出面(33)上，再傳入光電二極體或其他光探測器(36)中去。把光導纖維(11)、(21)中的一個或者兩個作相對橫向移動，直到從光導纖維(21)局部出射的光達到最大，由此表示出兩根光導纖維的芯子已恰當地保持軸向成直線，然後完成連接。
採用上面所描述的器械和方法，使光導纖維芯子保持軸向成一直線，實現光的從一根光導纖維向另一根光導纖維的最佳傳輸，並且把成直線的光導纖維連接起來，這可以藉助於與光入射器械和探測器械有關聯的設備(40)來自動地完成。
權利要求
1.把光從光導纖維的芯子裡通過包殼和隔離覆蓋層引出來的器械，其特徵在於該器械包括有一個剛性透明材料製成的本體(31)，並且至少有三個面。第一面即接觸面(32)，具有拱形形狀，能夠靠在帶隔離覆蓋層的光導纖維(F)的光滑彎曲長度上；第二面即輸出面(33)，能夠把從光導纖維出射到本體中的光排出；第三面即反射面(34)，能夠把經過上述接觸面進入本體的光反射到上述輸出面去。上述接觸面反射面和輸出面的形狀以及反射面和輸出面相對於接觸面的位置情況要使得從上述本體倚靠在其上的光導纖維的光滑彎曲長度上的芯子來的大部分光，穿過光導纖維的包殼和隔離覆蓋層及穿過光滑彎曲接觸面進入到本體，再直射和反射到上述輸出面，然後進入光探測器(P)。
2.按照權利要求
1的器械，其特徵在於剛性本體的光滑彎曲接觸面(32)的曲率半徑在3到10毫米的範圍內。
3.按照權利要求
1或2的器械，其特徵在於光滑彎曲接觸面(32)的弧形長度在其曲率中心處所對的角度處在60°到120°的範圍內。
4.按照前面幾項權利要求
中任一項的器械，其特徵在於剛性本體的彎曲接觸面(32)的曲率半徑是4.5mm。
5.按照權利要求
4的器械，其特徵在於光滑彎曲接觸面(32)在其曲率中心處所對的弧角在80°到90°的範圍內。
6.按照前面幾項權利要求
中任一項的器械，其特徵在於反射面(34)的形狀是光滑彎曲拱形形狀。
7.按照權利要求
2或3的器械，其特徵在於反射面(34)的形狀是光滑彎曲拱形的，其曲率半徑在5到10毫米的範圍內，在其曲率中心處所對的弧角處在50°到60°的範圍內。
8.按照權利要求
7的器械，其特徵在於光滑彎曲接觸面(32)和反射面(34)是相互鄰接的。
9.按照前面幾項權利要求
中任一項的器械，其特徵在於輸出面(33)是平面形狀的。
10.按照權利要求
9的器械，其特徵在於輸出面(33)和反射面(34)是鄰接的。
11.按照前面幾項權利要求
中任一項的器械，其特徵在於剛性本體是由有機玻璃或其他剛性的透明塑料材料製成的。
12.使用按照前面幾項權利要求
中任一項的器械來把光從帶隔離覆蓋層的光導纖維中引出的方法，其特徵在於該方法包括使光導纖維(F)的部分長度產生光滑彎曲，然後使器械的剛性體(31)的光滑彎曲接觸表面(32)與之面接觸，以使光導纖維和光滑彎曲接觸面在光滑彎曲接觸面的整個長度上面間接觸;從光導纖維芯子來的光穿過光導纖維的包殼和隔離覆蓋層及穿過剛性本體的光滑彎曲面進入本體，把光直射到上述輸出面(33)，同時直射到上述反射面(34)後再反射到上述輸出面，然後通過上述輸出面到光探測裝置(P)上。
專利摘要
把光從帶隔離覆蓋層的光導纖維、尤其是單模式光導纖維的芯子中局部引出的器械，適用於監測光導纖維的熔化連接。該器械包括有有機玻璃本體(31)，至少有三個面。一個拱形接觸面(32)，能夠靠在帶隔離覆蓋層的光導纖維(F)的光滑彎曲長度上；一個輸出面(33)，能夠把經過接觸面進入本體的光排出；還有一個反射面(34)，能夠把經過接觸面進入本體的光反射到輸出面去。從帶隔離覆蓋層的光導纖維的光滑彎曲長度上出射的光穿過接觸面(32)進入到本體(31)將被直射或反射到輸出面(33)，然後進入光探測器(P)。
文檔編號G02B6/38GK85106205SQ85106205
公開日1987年3月4日 申請日期1985年8月15日
發明者桑吉夫·薩哈 申請人:Bicc有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan