光纖劈裂設備的製作方法

2023-12-02 04:22:56 4

專利名稱：光纖劈裂設備的製作方法
光纖劈裂設備本發明涉及一種用於接合(splicmg)光纖的設備，尤其是涉及採用 手持便攜工具形式的這種設備。本發明還涉及用於劈裂(cleaving)光 纖的機構， 的機構。目前存在兩種將光纖接合在一起的己知的基本方法，機械接合 和熔接。機械接合具有不需要使用帶動力工具的優點，並因此適合 於根據需要接合的網絡位置而在光通信網絡中原位使用，例如在室 外環境或用戶駐地。雖然可製作高可靠的機械接合，但機械接合併 不總是能提供低程度的熔接光損耗，或長期可靠性。因此，對於許 多情形，熔接優選於機械接合。將光纖的末端熔融在一起(例如通過對光纖的末端應用放電)的熔 接，其需要電功率。蓄電池驅動的可攜式手持熔接工具是己知的， 並用於原位產生熔接。然而，雖然通過可攜式接合工具部分地解決 了便攜性的問題，但是仍然存在與原位產生熔接相關的另 一 問題； 這就是準備光纖端面，從而可在端面之間形成令人滿意的熔接的問 題。為了形成令人滿意的熔接，需要產生高品質的清潔的光纖端面； 這需要劈裂光纖，以除去其現存的端部，並產生新鮮的高品質的端 面。可攜式光纖劈裂工具是己知的；然而，為了產生具有足夠的高 品質，以形成高品質熔接的光纖端面，通常需要一種用於可攜式劈 裂工具的穩定的工作平臺。其結果是一旦光纖被劈裂，必須將劈刀 放置在一邊，並必須將劈裂的光纖傳送至接合工具。本發明試圖解決上面的問題，並且以可靠且便利的方式原位形 成真正高品質的熔4矣。
因此，本發明的第一方面提供了一種用於劈裂光纖的機構，其 包括光纖劈裂裝置，以及設置成可夾緊光纖、並可施加拉力而使光 纖在被劈裂時處於張緊狀態下的一個或多個夾緊部件，夾緊部件還 設置成一旦光纖已經劈裂，就可彈出被劈去的光纖部分。本發明的優選實施例具有這樣的優點，即通過將光纖接合機構 和光纖劈裂機構組合在單一設備中，從而避免將劈裂的光纖從劈裂 設備傳送至分開的接合設備的問題(這帶有被汙染和損傷的相關風 險)。在本發明的優選實施例中，該設備的光纖接合機構是一種用於 在光纖之間形成熔接的熔接機構。因此有利的是，該接合機構可包 括設置成可提供放電以便在光纖之間產生熔接的電極。該設備的光纖劈裂機構優選設置成可劈裂光纖，從而產生適合 於通過光纖接合機構而接合在另一光纖末端上的光纖末端。更優選 的是，劈裂機構設置成可劈裂光纖，從而產生基本上垂直於光纖縱 軸線的光纖端面。有利的是，光纖劈裂機構可包括光纖劈裂裝置，尤其是光纖劈 裂部件，例如刀片，尤其是刻劃刀片，其設置成可刻劃光纖，導致 裂紋在光纖上擴展，從而劈裂光纖。刻劃刀片優選包括劃輪。例如， 劃輪可具有金剛石刀片，或者可使用由金剛石(例如)形成的刻劃刀片 的另一種替代形式。作為附加或作為備選，光纖劈裂機構可包括當 光纖被劈裂(例如當刻劃刀片刻劃光纖時)造成光纖彎曲的砧座。劈裂 機構可包括一個或多個光纖夾緊和/或支撐部件，以便在劈裂光纖時 夾緊和/或支撐光纖。在光纖已經被劈裂之後，優選通過夾緊部件繼續將對被劈去的 光纖部分施加拉力，而彈出被劈去的光纖部分。在光纖已經被劈裂 之後，這種或每個夾緊部件優選可釋放其對被劈去的光纖部分的夾 緊力。這種或每個夾緊部件優選設置成可圍繞著與夾緊部件所夾緊的
光纖的縱軸線基本垂直定向的軸線而迴轉。例如，可通過對夾緊部 件施加迴轉力矩，來施加這種或每個夾緊部件作用於光纖上的拉力。有利的是，夾緊部件可包括一對相對的夾緊部件，其設置成可 通過將光纖夾捏在它們之間而夾緊光纖。夾緊部件優選被偏置到打開位置，在該位置，可將待由夾緊部 件夾緊的光纖放置在夾緊部件之間，直到促動劈裂機構時，夾緊部 件就夾緊光纖。本發明的劈裂機構或接合設備可包括設置成可接受從夾緊部件 彈出的被劈去的光纖部分的廢物容器。在本發明特別優選的實施例中，該設備還包括一個或多個分開 的夾塊，其用於夾緊在待被設備劈裂和接合的光纖上。有利的是， 該設備可包括一個或多個設置成在光纖的劈裂和/或接合期間可將夾 緊在光纖上的夾塊保持住的保持裝置。保持裝置可設置成造成或允 許夾塊在例如劈裂機構和接合機構之間運動。作為附加或作為備選， 保持裝置可設置成可將夾塊夾緊的光纖末端彼此相對於對方進行定 位，使得光纖末端可通過接合^L構而接合在一起。在本發明的一些實施例中，該設備可包括光學監測系統，從而 通過例如至少其中一個光纖所傳送的光來監測由夾塊夾緊的光纖末 端的對準和/或接近度。這種監測系統對於本領域中的技術人員是眾 所周知的。該設備可包括控制系統，從而通過保持裝置並利用例如 由監測系統所獲得的對準和/或接近度信息，來控制由夾塊夾緊的光 纖末端的對準和/或接近度。有利的是，該設備，尤其是保持裝置， 可包括用於對由夾塊夾緊的光纖末端進行定位的壓電機構(或其它機 構)。該設備或機構優選是一種可攜式工具，尤其是手持工具。劈裂機構和/或接合機構優選是電動的，最優選是電池驅動的。現在將參照附圖通過示例來描迷本發明的 一些優選實施例，其
中

圖1 (視圖(a)和(b))顯示了根據本發明的手持可攜式接合設備的第 一實施例；圖2(a)顯示了接合設備的第 一實施例的另 一(局部)視圖； 圖2(b)顯示了圖2(a)的細節；圖3(a)顯示了接合設備的第 一實施例的又一(局部)視圖； 圖3(b)顯示了圖3(a)的細節；圖4(視圖(a)和(b))顯示了根據本發明的手持可攜式接合設備的第 二實施例；圖5(a)顯示了接合設備的第二實施例的另 一(局部)視圖； 圖5(b)顯示了圖5(a)的細節；圖6(視圖(a)和(b))顯示了接合設備的第二實施例的又一(局部)視圖；圖7是根據本發明的優選劈裂機構的一部分的局部剖視圖； 圖8顯示了圖7所示劈裂機構的另一視圖； 圖9(視圖(a)和(b))顯示了圖7和8所示劈裂機構的又一視圖；和 圖IO顯示了圖7至圖9的劈裂機構的一些構件的細節。圖l(視圖(a)和(b))顯示了根據本發明的手持可攜式接合設備1的 第一實施例；該接合設備包括光纖接合機構3和光纖劈裂機構5。在圖2和圖3中，最清晰地顯示了光纖劈裂機構5;其包括採用 劃輪7形式的刻劃刀片，其基本上可在劃輪平面上移動，使其可接 近並刻劃由設備保持的光纖9。如圖所示，光纖9具有夾緊在其上面 的夾塊11。夾塊11包括主要部分13,以及(通過例如磁引力，但其 它連接機構也是可行的)而連接在主要部分13上的兩個輔助部分15， 從而將光纖9夾緊在主要部分和各輔助部分之間。夾塊ll(和上面夾緊的光纖9)插入到保持裝置中，保持裝置採用 接合設備1中的接收槽17的形式，使得光纖9的端部容納並夾緊在
設備孔19中。當夾塊11和光纖9這樣設置時(如圖2和3中所示)， 在夾塊11和孔19之間延伸的光纖9的一部分21定向成基本垂直於 劃輪7。之後，如圖3中所示，促動光纖劈裂機構(優選通過鍵盤23 用電子方式)，導致劃輪接近光纖9，並切劃光纖。光纖9的劈裂通 過劈裂機構的砧座(未顯示)來完成，砧座使光纖部分21撓曲，導致 裂紋穿過光纖上而從光纖的刻劃面開始擴展開。劈裂產生光纖9的 新端面，其基本上垂直於光纖的縱軸線。現在返回到圖l(視圖(a)和(b))，設備1的接合機構3通過迴轉屏 幕25而與劈裂機構5分隔開。 一旦光纖9已經劈裂，從而產生新的 垂直的光纖端面，就可從劈裂才幾構5中手動地取下夾塊/光纖組件， 並安裝在接合機構3中(夾塊11仍保持夾緊在光纖9上，以用於後續 的接合操作)。接合機構3包括採用精度臺27形式的保持裝置(如圖 所示通常採用凹槽的形式)。 一旦第二光纖以上述相同的方式被劈裂， 就手動地從劈裂機構5中取下其夾塊/光纖組件(即光纖和仍夾緊在光 纖上的夾塊)，並且還安裝在接合機構3的精度臺27上，定向成使得 這兩個光纖的新的端面彼此相向(也就是說，第二光纖定向在剛好相 對於第一光纖相反的方向上，即180度上)。接下來，通過精度臺27將待接合的兩個光纖9對準，並修正便 於熔接的面對面的接近度。光纖通過其相應的夾塊11而彼此相對移 動，夾塊11本身通過壓電機構或通過另一機構(例如通過電動機)而 精度臺27上移動。這兩個光纖的正確對準和接近定位優選通過光學 監測/控制系統來監測，並可進行自動控制。監測/控制系統利用沿著 和/或穿過至少其中一個光纖傳送的光，並基於從光纖端面和/或穿過 光纖所檢測到的光，來監測和/或控制光纖的正確定位。一旦兩個光纖9的端面4皮此相對地正確定位以便用於熔接時， 就通過接合機構3的電極(未顯示)進行接合，所述電極產生放電，其 通過高度局部化的高溫使光纖端面熔合在一起。在熔合工藝期間， 兩個光纖端面可彼此推擠在一起，以確保正確無缺陷的熔合。另外，
迴轉屏幕25定向平直，使其基本上覆蓋接合機構和光纖，以保護操作員免受放電傷害。 一旦熔接已經形成，並且光纖已經冷卻，就從夾塊ll中取下輔助部分15,從而允許從設備l中取下熔合的光纖。 圖4至圖6顯示了根據本發明的接合設備的第二優選實施例。 設備1包括光纖接合機構3，光纖劈裂機構5，電子控制面板23，和 迴轉屏幕25。本發明的這個實施例與圖1至3所示的實施例是相似 的，不同之處在於，在這個實施例中，光纖接合機構3和光纖劈裂 機構5設置成彼此基本平行，使得保持正被劈裂和接合的光纖的夾 塊11彼此基本平行。圖5和6詳細顯示了本發明的第二實施例劈裂機構5。劈裂機構 包括兩對光纖夾緊部件，每對光纖夾緊部件定位在採用劃輪形式的 光纖刻劃刀片7、以及中心砧座29的相應側。每對光纖夾緊部件包 括固定的夾緊部件31和可移動的夾緊部件33，夾緊部件33優選通 過電子控制面板23而受電子控制式地移動。在使用中，可移動的夾 緊部件33移動而遠離其相應的固定夾緊部件31,以便在部件之間提 供允許將光纖插入到它們之間的間隙。如圖5所示，夾緊在夾塊11 上的光纖9定位在劈裂機構上，使得從夾塊末端延伸出來的光纖部 分21定位在每對夾緊部件的固定夾緊部件31和可移動的夾緊部件33 之間。然後，如圖6(a)中所示，每個可移動的夾緊部件33朝著其相 應的固定夾緊部件移動，從而將光纖夾緊在這些部件之間。如圖6(b) 所示，之後刻劃刀片7沿著光纖移動，從而在光纖上產生劃痕。之 後，中心砧座29沿著光纖在兩對夾緊部件之間移動，並且擠壓光纖， 使其在兩對夾緊部件之間的區i^戈中發生輕微撓曲。如圖6中所示， 砧座29包括定向成基本垂直於光纖的中心凹槽，所述凹槽與光纖相 鄰。光纖^皮砧座29劈裂，使光纖在與劃痕相對的光纖兩側(即砧座的 凹槽的兩側)撓曲，處於兩對夾緊部件之間。這種撓曲造成裂紋在光 纖上從劃痕處擴展開來，從而產生的新的光纖端面，其基本上垂直 於其縱軸線。作為 一種替代刻劃刀片沿著光纖移動並接下來通過砧
座29使光纖撓曲的備選方案，刻劃刀片7可以A^本固定的，並且 通過將砧座壓靠在光纖上，從而將光纖壓靠在刻劃刀片上，可實現 刻劃和裂紋擴張。面。根據本發明的第一方面，所示的劈裂機構可以是接合設備的一 個構件，或者它可以是一種根椐本發明第二方面的劈裂機構。光纖劈裂機構5包括刻劃刀片45(見圖9)，和一對相對的夾緊部 件35。夾緊部件35設置成可圍繞相應的樞軸點37而迴轉，並且其 樞軸線定向成基本垂直於被夾緊部件夾緊的光纖9的縱軸線。夾緊 部件35實際上各自包括迴轉臂39和分開的夾緊元件41,夾緊元件 41與最靠近光纖9的迴轉臂的末端相接合。當劈裂機構不使用時， 夾緊部件35的迴轉臂39通過相應的彈簧43(見圖8)而被偏置在與圖 7箭頭P指示的方向相反的方向上，從而在兩個相對的夾緊部件41 之間提供了間隙。待劈裂的光纖插入到插入圓筒43中，直到光纖的 末端區域延伸至相對的夾緊部件41之間時為止，如圖7中所示。當 劈裂機構被促動(優選通過電子方式)時，迴轉臂39通過施加迴轉力 矩而在圖7箭頭P所指示的方向上旋轉(用於迴轉)。迴轉臂39的這 種旋轉造成夾緊部件41由於各迴轉臂39與其相應的夾緊部分的互 鎖而被推擠在一起。因此，夾緊部件35夾緊光纖9，並且還在圖7 的箭頭T所示方向上施加拉力(用於張緊)，其使光纖處於在張緊狀態 下。之後通過刻劃刀片45與撓曲砧座47的協作而劈裂光纖9，同時 通過夾緊部件35保持光纖處於張緊狀態下。之後通過夾緊部件35 將^^皮劈去的光纖9的部分彈出到廢物容器49中。如圖8和9中所示，刻劃刀片45(其優選為金剛石刀片)由刀架51 攜帶。砧座47如圖8,9和10中所示，其包括凹槽53，其用於與圖5 和6中所示的砧座29的凹槽相同的用途。本發明的其它方面可通過與Oxford Fiber有限公司("Oxford")的 歐洲專利0985160和美國專利6578747進行比較來理解。應該注意，Oxford的專利限於在一對間隔開的夾緊裝置之間具有砧座和刀片裝 置的劈裂工具，這種夾緊裝置淨皮描述為在它們之間保持或夾緊並且" 牽引張緊"一定長度的光纖。Oxford的專利需要，當光纖在砧座10 和其中一個固定的夾緊裝置5之間、或砧座10與插入到砧座10同 夾緊裝置5之間的有限空間(例如lmm)內的另一部件26的緊密相鄰 的光纖撓曲轉角之間彎曲時，其劈裂刀片13刻劃光纖。與Oxford專利不同，Tyco的劈裂工具設計提供了 一種不同且優 越的機構，其中劈裂刀片與可作角度運動的(後文中稱"可旋轉的")光 纖撓曲部件是相關聯的，光纖撓曲部件優選為一種可旋轉的雙砧座， 其可與各個光纖夾緊部件分開(優選超過lcm，更優選至少2cm)。這種Tyco劈裂工具機構可通過附圖11至15的示例進行更全面理解， 附圖11至圖15放大了已經在圖7至圖10中描述過的結構特徵。圖11顯示了我們的撓曲砧座47和其相關的劈裂刀架51，砧座 47是一種可旋轉的雙砧座塊。分開的槓桿操作的夾緊裝置C(與參照 圖7更詳細描述的夾緊裝置是相似的》殳置成可在剛好砧座/刀片組件 下面的位置將牽引拉力施加於光纖F。圖14和圖15分別顯示了將光纖F夾緊在砧座另一邊(這一邊遠 離前述槓桿操作的夾緊件C)的另一夾緊部件60的打開和閉態狀態。 夾緊件60離刀片和砧座組件沿著光纖間隔開一段與夾緊件C離砧座 的間距相似或可能更大的距離。圖12和圖13更詳細地顯示了 Tyco發明的可旋轉的砧座組件的 操作。光纖F如圖12中所示定位在光纖橫向定位杆R的導槽G中， 使光纖穿過橫向砧座1和2。雙砧座座可在箭頭A的方向上旋轉， 其部分地受到所示砧座塊中形成的凹槽中的運動控制杆R'的控制， 因而使砧座1在角度上從右向左(箭頭A')移動，並且砧座2在角度上 從左向右(箭頭A")移動。圖13顯示了在這種角度運動之後，該組件 使光纖F圍繞砧座1和2的相對作用的轉角而彎曲，以便刀片62運 動，從而刻劃和劈裂彎曲光纖。在劈裂之後，砧座塊返回到其起動
位置，準備接收下一個待劈裂的光纖。作為備選，可以設置這種可旋轉的雙砧座塊，使得其中一個砧 座相對於光纖保持或多或少固定，而另一砧座作角度運動，而使位 於砧座的相對作用的轉角之間的光纖彎曲。杆R的導槽G優選在尺寸上設置成可允許光纖F在凹槽中進行 相對自由的縱向運動，同時通過Tyco的前述遠程定位的夾緊件而對 光纖施加必要的縱向牽引力。Tyco夾緊件與砧座/刀片組件附近分開 的間隔具有技術上的優點，即簡化了工具的製造，並便於使槓桿操 作的夾緊件C提供彈出或"彈射"作用，以便將各個連續光纖的被劈 去的末端部分推入到合適的容器49中，以進行安全處置，如參照圖 7更詳細地所述。T y c o發明的可旋轉的光纖撓曲結構當然可與上述光纖劈裂機構 的任何其它特徵相結合。
權利要求
1.一種用於劈裂光纖的機構，其包括光纖劈裂裝置以及一個或多個夾緊部件，所述夾緊部件設置成可夾緊光纖，並且可施加拉力而使所述光纖在被劈裂時處於張緊狀態下，所述夾緊部件還設置成一旦所述光纖已經被劈裂，就彈出被劈去的光纖部分。
2. 根據權利要求1所述的機構，其特徵在於，在所述光纖已經被劈裂之後，通過所述夾緊部件繼續對被劈去的光纖部分施加拉力， 從而彈出被劈去的光纖部分。
3. 根據權利要求2所述的機構，其特徵在於，在所述光纖已經 被劈裂之後，所述這種或每個夾緊部件可釋放其對被劈去的光纖部 分施加的夾緊力。
4. 根據權利要求1、 2和3中任一權項所述的機構，其特徵在 於，所述這種或每個夾緊部件設置成可圍繞某一軸線迴轉，所述軸 線定向成基本上垂直於被所述夾緊部件所夾緊的光纖的縱軸線。
5. 根據權利要求4所述的機構，其特徵在於，通過所述這種或 每個夾緊部件施加給所述光纖的拉力，是通過對所述夾緊部件施加 回壽爭力頭巨來施力口的。
6. 根據權利要求1至5中任一權項所述的機構，其特徵在於，所述夾緊部件包括一對相對的夾緊部件，其設置成可通過將光纖夾 捏在它們之間來夾緊所述光纖。
7. '根據權利要求1至6中任一權項所述的機構，其特徵在於， 所述夾緊部件可被偏置到打開位置，在所述位置可將待由所述夾緊 部件夾緊的光纖放置在所述夾緊部件之間，直到促動所述劈裂機構 時，所述夾緊部件就夾緊所述光纖。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的機構，其特徵在於，所述 夾緊部件包括可圍繞基本垂直於光纖縱軸線的樞軸線而從第 一位置 進行角度運動至第二位置的相對的槓桿，在所述第一位置，所述槓桿的相對末端分開，從而提供能夠容納待劈裂的光纖的間隙，在所 述第二位置，所述相對末端(比處於所述第一位置時)更靠近在一起， 以便在光纖劈裂期間，夾緊定位在所述間隙中的光纖並對其施加拉 力，而且所述槓桿還可沿相同的方向從所述第二位置進行角度運動 至第三位置，在所述第三位置，所述相對末端(比處於所述第二位置 時)更進一步分開，從而彈出被劈去的光纖部分。
9. 根據權利要求8所述的機構，其特徵在於，所述劈裂機構的 促動還實現了所述槓桿的角度運動。
10. 根據權利要求1至9中任一權項所述的機構，其特徵在於， 還包括設置成可接收從所述夾緊部件彈出的被劈去的光纖部分的廢 物容器。
11. 根據權利要求1至10中任一權項所述的機構，其特徵在於， 所述光纖劈裂裝置包括刀片。
12. 根據權利要求11所迷的機構，其特徵在於，所述刀片包括 設置成可刻劃光纖的刻劃刀片。
13. 根據權利要求1至12中任一權項所述的機構，其特徵在於， 其與光纖接合機構一起合併在用於接合光纖的設備中。
14. 一種用於劈裂光纖的機構，包括光纖劈裂裝置和夾緊部件， 所述夾緊部件設置成可夾緊光纖，並在所述光纖被劈裂時施加拉力 而使所述光纖處於張緊狀態下，其中，所述劈裂裝置與可旋轉的光 纖撓曲部件相關聯，所述光纖撓曲部件具有兩個相對作用的光纖撓 曲_面，所述光纖撓曲面用於在所述光纖被劈裂時使所述光纖彎曲。
15. 根據權利要求14所述的機構，其特徵在於，所述可旋轉的 光纖撓曲部件與所述光纖夾緊部件較寬地分隔開。
16. 根據權利要求14或15所述的機構，其特徵在於，所迷可 旋轉的光纖撓曲部件是可旋轉的雙砧座。
17. 根據權利要求14至16中任一權項所述的機構，其特徵在 於，所述機構與權利要求1至13中的任一權項相結合。
全文摘要
一種用於劈裂光纖的機構包括光纖劈裂裝置和夾緊部件，其設置成可夾緊光纖，並在光纖被劈裂時，施加拉力，使光纖處於張緊狀態下，其中夾緊部件(C)設置成一旦光纖已經被劈裂，可將被劈去的光纖F的一部分彈出到容器(49)中，並且/或者在劈裂期間通過與夾緊部件較寬地分隔開的可旋轉的雙砧座(47)而使光纖F彎曲。
文檔編號G02B6/25GK101111789SQ200680003799
公開日2008年1月23日 申請日期2006年1月10日 優先權日2005年2月2日
發明者J·瓦特, J·范登布勒克, Y·J·普萊西爾 申請人:泰科電子雷伊化學有限公司