施力均衡的細絲夾鉗的製作方法

2023-05-12 16:19:36 5

專利名稱：施力均衡的細絲夾鉗的製作方法
技術領域：
本發明涉及在至少可部分地自動化的多重處理操作中，用來方便地處理光纖形式的細絲的加工工藝和設備。更具體地說，本發明涉及在製造操作中，緊湊處理光線光纖，以通過包括機械剝離、酸蝕剝離、布拉格光柵刻寫(Bragggrating writing)和光纖重塗覆及測試的一系列製造操作，來在它們長度的至少一部分中包括諸布拉格光柵。
背景技術：
幾個世紀以來玻璃曾在多種科學和日常應用中選做材料。從早期應用稜形玻璃鏡把光線分離為元色開始，玻璃已經廣泛應用於控制或調整光束性質的光學儀器中。玻璃結構的光修正性質的最新和迅速擴展的應用包括拉伸高純度的玻璃細絲(更常用的是稱作光纖)，它在光發射和接受位置之間引導光信號。
在二十世紀七十年代末，公用事業開始將光纖裝置用於內部通訊，而在八十年代初，已經建立起許多小型光纖網絡。從此，這些網絡的使用不斷增長，取代現有的同軸電纜系統。光纖通訊網絡提供的優點包括較低的成本、使用較少的信號中繼器來校正信號失真和較同軸電纜網絡更高的信號運載容量。
光纖系統的容量不斷地增長。在1980年，第一個系統每秒鐘可傳輸45兆比特。目前的系統傳輸高達每秒5吉比特。光纖系統在現代應用中是如此之廣泛，以致光纖網絡已經基本上代替了所有橫貫大陸的銅芯電纜網絡，並且不斷地創建全新的網絡。有預言聲稱在地球上每一個大陸將成為全球光纖網絡的一部分。
一個光纖系統包括發射線路及光源、光探測器及接收器線路和光纖等三個主要部分。發射線路轉換電子信號以便調製產生發射用的光信號的光源。從光源到一段長度的光纖的連接促進光信號在光纖所佔距離內的傳輸。在光纖端部連接光探測器和接收器線路產生一通訊聯結。應用多路通訊聯結可提供廣大的發送器和接收器網絡。
光纖網絡的互相連接需要光學連接器形式的高度精密的器件，這些連接器聯結光纖至外圍設備和其它光纖，並同時維持足夠的信號強度。在操作中光學連接器把小光纖定位在中心，從而使光線集結的內芯直接位於光發射源或其它光纖上並與之對齊。光纖段可以用機械接合或熔接技術接合在一起。
連接在光纖網絡中的選出的、相對較短長度的光纖中可以內置的特殊特徵。光纖布拉格光柵表現一種光修改特徵，通過簡單地暴露在紫外線下，這種特徵就可以引入或寫入光纖。刻寫這些光柵的能力可以製成多種器件。例如，布拉格光柵可以應用在遠程通訊系統中，以控制雷射的波長、引入散射補償和以長周期光柵形式改變光纖放大器增益。除了遠程通訊以外，光纖布拉格光柵的光纖應用包括光譜學和遙感技術。
將諸如布拉格光柵之類的特殊特徵引入光纖，可能在一系列製造操作中包括一些需要處理相對較短長度的光纖的許多步驟。在使其修改其物理特性以包括布拉格光柵，光纖典型地需要除去保護覆層。在寫入布拉格光柵以後，光纖可以退火和重塗覆。
關於使光纖特性改變而賦予其折射率光柵的過程的自動控制化問題很少有所披露。有些資料描述了一些個別過程步驟，但不是能綜合在自動化序列中的類型。例如在美國專利U.S.5,988,556中描述光纖的裝載。該專利涉及連續長度的光纖從光纖供應來源自動纏繞到運輸線軸的第一和第二區段上。纏繞器包括收集連續長度光纖第一部分並使其纏繞在線軸第一區段的第一裝置，和使連續光纖第二部分纏繞在線軸第二區段的第二裝置。沒有證據示出線軸上的光纖具有運輸包裝以外的其它用途。美國專利U.S.6,027,062描述一種包括光纖供給和收集裝置的自動纏繞器，該裝置移動光纖至穿線裝置使光纖自動穿線在線軸上。這與美國專利U.S.4,511,095的目標相似，即用來形成纏繞在繞線筒或類似結構上的光纖線圈。
在處理和組織光纖中使用可堆放的盒箱是眾所周知，特別用於貯存接合的光纖段。盒箱典型地包括用於容納鬆散盤繞的光纖的淺碟形保持器和外殼。鬆散的光纖線圈不具有線軸纏繞光纖那樣緊湊的結構。用一種可夾持一段細絲形材料(在纏繞結構下具有最小的彎曲半徑)的組件可產生在美國專利U.S.5,894,540中描述的盤卷光纖中間形式。細絲或光纖可以纏繞在附著在支承板上的線軸上。調整線軸的間距可消除纏繞在其上光纖的鬆散。通常緊隨在光纖段互相連接以後，光纖盒箱和相關的光纖夾持組件使光纖處於整齊的貯存狀態。美國專利U.S.6,088,503確認在接合前、中和後使用光纖盒箱作為光纖保持器。該專利描述一種設計用於在光纖接合製作中對準和夾持一對光纖端部的夾緊工具。
盒箱和有關光纖組織組件對於連接和接合的光纖部分周圍的光纖提供整齊的貯存。似乎沒有跡象說明在光纖裝置製造中，這些貯存容器可用於處理經過整理的光纖段。一種製造過程需要除去保護性緩衝劑和覆層以裸露光纖的表面。已知幾種從光纖表面上除去保護層(如緩衝劑和覆層)的過程。這包括機械剝離、化學剝離和熱剝離。
光纖和有關覆層細絲的機械剝離需要把銳利並回火的金屬刀片小心地定位，以便裸露光纖的表面部分而不至於切割或刮傷之，或者造成其它在物理上對光纖表面的損傷。已知機械剝離的方法涉及切割刀片的設計和如何從光纖表面除去覆層。機械剝離的主要用途牽涉到在細絲端部聯結之前從光纖、絕緣電線和相關細絲端部除去保護層。美國專利U.S.4,434,554描述一種光纖剝離裝置，它包括一個具有多個深度合適的光纖接受溝道的平底基座，可以保證當刀片穿透覆層時只從各光纖上除去緩衝層。刀片平行於光纖或一組光纖的軸線運動並利用剝削作用除去保護材料。根據光纖直徑決定對平底基座上的溝道尺寸的選擇，以提供可剝離光纖端部而不致傷害光纖本身的裝置。
避免傷害光纖裸露表面的一種方法需要使用特定設計的刀片，它可以穿透保護緩衝層或光纖覆層而不致達到光纖表面。適當的刀片具有基本上半圓形的鋒利刀刃，其半徑少許大於裸露光纖的半徑。兩個對置的刀片，穿透圍繞光纖的保護層，在切割刀片到達光纖表面以前將互相牴觸。在穿透保護層以後，接近於光纖的端部，平行於光纖軸線的刀片運動除去一段保護層，使光纖端部裸露而不被刀片接觸。美國專利，包括U.S.4,630,406、U.S.5,269,206、U.S.5,481,638和U.S.5,684,910，描述從例如絕緣電線和光纖割去絕緣層的刀片的製造和設計。採用這些刀片成功的機械剝離可能需要附加的處理，包括如在U.S.5,481,638中軟化保護層而需要的充滿化學藥品的腔室，首先用來軟化包裹層，然後在剝離後從刀片清除塑料。美國專利U.S.5,684,910揭示了一種具有良好的機械可剝離性的光纖。改進工作包括採用在光纖覆層和緩衝層之間易碎的邊界層，以促進從裸露的光纖分離。以前的說明包括最初垂直於光纖軸線的運動，穿透覆層，隨後是平行於光纖軸線的運動，以除去保護層而裸露細絲的端部。
為製作裸露的光纖端部，化學剝離可以作為機械剝離的替代。美國專利U.S.4,865,411和U.S.5,976,596涉及受控制地除去覆層，其方法為通過逐步從化學品槽中回收光纖覆層，以便對裸露的玻璃光纖表面附近產生有輪廓的微小錐度。按照美國專利U.S.5,451,294，當覆層光纖浸入化學品槽以便從端部溶解覆層時，有一個夾具提供支承。化學剝離方法包括在處理化學品時涉及的普通問題，特別當化學剝離物牽涉到腐蝕性液體時。
熱氣剝離可以替代機械或化學剝離。在美國專利U.S.6,123,801中描述的這一工藝的例子，採用熱惰性氣體熔化緩衝層並從光纖表面將其吹去。該工藝需要高壓氣體流和在800℃範圍內的溫度以便從光纖剝離覆層。美國專利U.S.5,939,136描述一種製作光纖裝置的過程，包括從光纖熱除覆層，最好用加熱氣流來執行。
從光纖除去保護緩衝層和相關覆層的理由是需要改變光纖的特性，諸如在光纖的芯線中寫入折射率光柵(也稱作布拉格光柵)。當裸露的光纖暴露在紫外線雷射或相似的裝置的輻射下時，折射率發生變化。大多數光纖的保護層吸收改變光纖的輻射。這就解釋了為什麼需要在寫入折射率光柵前除去覆層。
不作進一步加工，包括折射率光柵的光纖也具有在光纖裝置中使用前需要施加保護層的裸露部分。所廣泛接受的重新覆蓋光纖裸露部分的方法包括專用的覆層模具。相似於在其製造中用來塗制拉伸光纖的方法的方法也已經有所描述。
在美國專利U.S.4,410,561中描述的重塗覆覆的方法利用接合模具構造提供被覆覆層的光纖。封閉模具所形成空腔的尺寸和設計提供一個空間，使在注入可固化的、保護性液體重塗覆成份時被充滿。最好在模具空腔內部避免截留空氣，因為這將導致有缺陷的重塗覆光纖段。使模具空腔完全充滿可包括有意識地施加壓力。美國專利U.S.5,022,735採用螺杆型柱塞以使注入傳統的重塗覆模具的重塗覆液體加壓。一些重塗覆模具包括固化裝置，以提供光滑的光纖重塗覆區段。例如美國專利U.S.4,662,307採用包括一個注入口和紫外線口的組合模具，通過該紫外線口的光線可固化重塗覆化合物。該固化過程需要多個光源。
在從預先成型拉伸的光纖上施加覆層典型地使出現的光纖處於垂直方位。當光纖向下移動時，它可以在離開孔口前通過覆層液體貯存器，孔口的尺寸設計成所要求的覆層光纖外部直徑。有可能將這種過程應用於包括布拉格光柵的光纖裸露段的重塗覆覆，如在美國專利U.S.6,069,988中所述明的。在離開孔口時，光纖穿過固化輻射源。固化輻射不同於用於寫入布拉格光柵的輻射，使其不至於損壞或改變光柵的特性。
在日本專利JP 60-122754和JP 61-40846中有資料說明在離開拉伸塔的光纖上噴塗保護塑料覆層。在光纖的全部周緣進行覆蓋需要採用多個噴塗頭或者專用的噴塗圍罩。採用多個噴塗頭只有部分噴塗物沉積在拉伸出的光纖上，而採用專用的圍罩則牽涉到複雜的光纖穿線。
在光纖剝離、改變和重塗覆過程的每一位置上，需要小心操作以防止損壞脆弱的光纖。光纖的損壞可能在物理接觸或受到拉伸、扭轉、扭曲和彎曲應力時發生。過度彎曲可改變光纖的光學特性。不能滿足所要求的特性可導致光學裝置的被報廢並增加裝置製造的費用。人們需要改進用來處理拉伸加工後的光纖的裝置，以減小損傷的發生率，從而降低光學裝置的成本並增加其產量。

發明內容
本發明可滿足在製造操作中有效且緊湊地處理細絲材料的需求，所述製造操作包括在細絲中產生結構和相關變化的工藝步驟。當應用於光纖時，一種器件，在此也稱作細絲組織器，提供對光纖的緊湊包容。細絲組織器使至少光纖的一部分相對地精確定位，以利於光纖與光耦合器、熔合耦合器和錐形光纖裝置之類的裝置相關的加工處理。光纖的修改也可以涉及改變光纖的固有特性或者將光纖結合到功能組件中所採取的行動。光纖的固有特性隨著其折射率性質的調整而改變，如在多種布拉格光柵的形成中那樣。將光纖結合到功能組件中可提供諸如溫度補償的光纖布拉格光柵之類的有用器件。折射率變化和功能性組件的生產，按照本發明，採用一細絲組織器，它在可鎖定的線軸和旋轉線軸之間分布光纖，以暴露需要改變的光纖的中間部分。
一種計算機控制，或程序控制的光纖分配器可以用來在安裝在一公共軸上的一對線軸之間裝載預先設定數量的、基本上無扭曲的光纖。在光纖裝載以後，各線軸被分開，使光纖在其間延伸，並安裝在細絲組織器上，以便進行光纖的貯存和進一步加工。結合細絲組織器使用計算機控制分配，使在細絲組織器的邊界範圍內選定光纖段能精確一致地裝載和組織。控制裝載過程允許產生許多包含以相似方式組織的、大體長度相等的光纖的保持器。在光纖成功地裝載後，細絲組織器提供一種方便的器件，以用於通過製造光纖裝置所需各項工藝操作處理光纖。較佳地，細絲組織器包括對於夾持在其中的光纖施加50克到100克的拉力的裝置。
多種裝置採用在結構上修改過的光纖，這些光纖至少在其長度的一部分中包括同軸的光學波導折射率光柵。光柵物理性質的變化使其適應特定的應用。在一個實施方案中，本發明提供一種通過一系列製造操作而獲得的光纖布拉格光柵，所述製造操作包括光纖的機械剝離、酸蝕剝離、引出線製作、光纖布拉格光柵寫入、退火和光學測量及隨後的重塗覆和測試。最後測試步驟、包括光纖檢驗測試確定光纖布拉格光柵所要求的性能是否達到。
製造過程的各項操作或步驟需要將一個或多個細絲組織器附接在一個或多個專門為完成指定步驟而設計的細絲處理器或設備上。這需要細絲處理器的尺寸和形狀包諸方面的設計，使若干細絲處理器的方便地連接得以實現。如同使幾種形式的細絲處理器可以合適地連接一樣，對細絲組織器的一個重要要求是可以包含預定長度達到好幾米的光纖。較佳地，在光纖的情況，細絲組織器在一對線軸之間夾持大部分的細絲長度，而留下一細絲部分供加工處理。線軸在一個分隔的線軸芯子的分開的兩側夾持兩段同一方向纏繞的光纖。光纖的一段在一對線軸之間延伸而光纖的另一段提供可以立即從各線軸退繞的引出線。在連續段的光纖的各端部有一引出線。
在一對線軸之間纏繞一連續段的光纖並使線軸定位在支承板上後，可以預期以較少的損壞進行光纖處理。採用細絲處理器也容易接近光纖的一部分。方便地接近光纖的這一部分使其可以通過除去其表面上的保護層、而此後使其承受改變物理及光學性質的操作來進行修改，所述改變物理及光學性質的操作如把光纖布拉格光柵寫入光纖的裸露部分。細絲組織器使將要改變的光纖部分可以重複定位。重複定位可導致細絲或光纖的改變獲得可預測的結果，且通過可採用至少幾個步驟可自動化的工藝過程來進行所述操作。
如以上所指出，細絲組織器使細絲或光纖的一部分適當地定位以供加工。按照本發明光纖布拉格光柵的形成要求在寫入光纖布拉格光柵以前除去任何聚合物保護層(在此也稱作緩衝覆層)。覆層可以用液體或機械或熱剝離。
覆蓋單層聚合物(在此稱作「初級緩衝層」)的光纖可以只需使用濃酸的液體剝離來除去緩衝層即可。去除多重保護層(按照本發明包括初級和次級緩衝層)較佳地採用先機械剝離、然後酸蝕剝離的組合方式。酸蝕剝離在此涉及在酸介質中溶解剩餘覆層材料，並用水漂請和對至少一部分光纖施行溶劑衝洗除去餘酸。初步除去覆層需要特別設計的機械剝離設備，它與細絲組織器合作以便對於將從光纖除去保護層的部分進行精確定位。機械剝離設備可以設計成為方便地加工處理一個或幾個組合在一單一堆疊結構下的細絲組織器。這樣，根據細絲組織器的數量，就能一次處理一條或多條光纖。通過機械剝離除去覆層對裸露光纖形成空隙，接著通過這樣的空隙酸液穿透而更迅速地從光纖部分溶解覆層。
用酸剝離法除去覆層較佳地需要一種設備，它在包含在堆疊結構中的各細絲組織器形成一光纖環。該設備建造成為使各細絲組織器的環具有大體相同的尺寸。各環的平面平行於其最鄰近環的平面。通過把環的弧形部分浸入酸槽，可以進行一個或多個光纖環的酸蝕剝離。各環浸入酸槽的深度控制著從光纖除去保護層的長度，以提供具有剝離到光纖二氧化矽表面的裸露部分的光纖。酸蝕剝離提供基本上無汙染的裸露光纖表面。
在堆疊結構中所有光纖已經機械剝離和酸蝕剝離後，手工地退繞各光纖的引出端並用引出線連接器組織成組。引出端從各光纖組織器端大約拖出一米。
作為進一步的精製，按照本發明細絲組織器可以包括傳統光纖連接器，用以將光纖端部終止在表面上並處於細絲組織器邊界以內。用光學連接器使光纖終止可減少光纖的引出線部分的長度，而仍對外部光纖裝置提供方便的附接點。這種形式的光纖緊湊組織在細絲組織器表面上分布光纖長度而不使任何光纖部分懸掛在組織器邊緣以外。各種光纖裝置互相連接中任何一種可以用來通過縮短引出線端部來減少光纖總長度。光纖總長度的減少轉化成為節約成本，這與裝備連接到光纖連接器終端的尾光纖的各細絲組織器相關。
隨著通過對引出線端部的分組組織，在堆疊結構中各細絲組織器提供準備好在光纖布拉格光刪寫入設備中定位的一乾淨、乾燥的裸露光纖部分。在被細絲組織器夾持的光纖釋放拉力以後，布拉格光柵寫入設備在修改光纖的該部分以產生布拉格光柵之前，對該部分施加選定的拉力。產生具有基本上相同波長響應的多重布拉格光柵需要精確的對準並對於各裝入光纖布拉格光柵寫入設備的各光纖部分施加同樣拉力。光纖部分對於布拉格光柵寫入設備的精確對準依賴於細絲組織器和光柵寫入設備分別設置於其中、用來一致地互相相對定位的特徵。一致的裝載和光纖部分張緊依靠音圈驅動機構和空氣懸掛軸承的使用，它們便於基本上無滯後的精細調整。
在拉力下的光纖的適當部分被放置在光纖布拉格光柵寫入設備以後，通過觀察寫入過程產生的波長包絡線的示出，可對布拉格光柵的寫入進程進行監控。信號信息通過設備和光纖的引出線端部之間的連接從光纖發射到適當的監控設備。這在寫入時提供對光柵質量的反饋，並在其寫入時表示出接受或捨棄光纖布拉格光柵的方便的決定點。
光纖的退火在熱退火設備中進行，並在完成寫入光纖布拉格光柵後滿足若干要求。過程中的這一步在大約為300℃的溫度下進行，持續時間為三分鐘以上。退火過程可在超過二十到二十五年時期內穩定布拉格光柵，以防止波長飄移。
在退火和光學上確定光柵中心波長滿足要求後，光纖和相關布拉格光柵已準備好在最後試驗前進行重塗覆。重塗覆操作採用設計用於根據本發明的細絲組織器或較佳地多個組織器的堆疊結構的設備。可採用模具內重塗覆、噴塗重塗覆或擠出模覆層工藝來重塗覆各先前被剝離的光纖部分。注模覆層在此是指傳統的模具內重塗覆。噴塗重塗覆採用的方法是光纖在噴塗頭和輻射固化源之間多次通過。擠出重塗覆過程採用組合模具，它設置在光纖周圍，以便在擠出頭在行進過無覆層的光纖部分段時，在光纖周圍施加可固化的覆層化合物。較佳地模具頭包括一輻射源，擠出的覆層通過暴露在輻射源下而固化。這使重塗覆材料在塗覆後立即固化。
塗覆重塗覆材料以保護形成在光纖上的布拉格光柵表示可以用在遠程通訊和相關應用中的布拉格光柵過程的最後的加工操作。所得到的產品最後校驗確定其是否通過抗拉強度和視覺檢查的要求。在成功地滿足這些要求後，夾持完成的光纖布拉格光柵的線軸可以從細絲組織器上拆下，並用於方便地夾持、包裝和運輸最終產品。一種用於運輸的方便的包裝形式需要在從細絲組織器取下後將光纖布拉格光柵的全連續段轉移至線軸。線軸的設計在全連續段的光纖轉移至線軸後為光纖布拉格光柵元件提供保護性覆蓋。
更具體地說，本發明提供一種製造光纖折射率光柵的方法。適當的方法應包括如下的步驟在第一線軸和第二線軸之間提供一段基本上無扭曲光纖段，將第一線軸和第二線軸到附接支承上。該支承具有面對第二表面的第一表面，以設置包括作為可鎖定的線軸的第一線軸和作為旋轉線軸的第二線軸的一細絲組織器。細絲組織器還包括連接在旋轉線軸上的拉緊器，以便至少對設置在可鎖定線軸和旋轉線軸之間一光纖段的中間部分施加拉力。光纖在拉力下的進一步加工包括在對光纖的中間部分施加受控制的拉力之前，從光纖的中間部分至少除去一緩衝覆層。然後，在將中間部分暴露在高強度光化學輻射的幹涉圖案下的過程中，通過改變中間部分的折射率特性來寫入折射率光柵，從而產生折射率光柵。在形成之後光柵可以進行退火，並且對所獲得的光纖裝置進行校驗測試，以確定所達到要求的性能特性。
以上描述的方法採用一種細絲組織器，它包括具有面對第二表面的第一表面，還包括連接於所述第一表面的組織器安裝座和附接於所述第二表面的間隔塊。細絲組織器具有鄰近支承的第一表面的一可鎖定的線軸、鄰近支承第二表面的一旋轉線軸和附接於支承的第二表面的一拉緊器。拉緊器包括固定於旋轉線軸的拉力線，以便對其施加拉力，並將拉力傳遞到設置在可鎖定線軸和旋轉線軸之間的細絲上。拉力卸荷組件可有選擇地減少施加於細絲的拉力。拉力卸荷組件包括提供拉緊器和旋轉線軸之間的連接的拉力線、拉力線進口和至少一個用作使拉力線對準拉力線進口的滑輪。細絲組織器的其它零件包括至少一個與支承一體形成並從其中向外延伸的安裝板，和至少一個形成可鎖定線軸和旋轉線軸之間的細絲通路的導向裝置。此外，導向裝置可旋轉地安裝在安裝板上，鄰近支承的第一表面，以使細絲通路與支承有間隔。
在折射率光柵製造中，機械剝離裝置通過在細絲相對端部之間形成可移去的套筒部分來從樹脂覆層的細絲(呈光纖的形式)上除去樹脂。機械剝離裝置包括一安裝座，它具有附接於其的一第一夾鉗，用來將細絲夾持在第一位置。一第二夾鉗附接在安裝座上，與第一夾鉗有一間隔，並與其同軸對準，用來將細絲夾持在第二位置。該裝置包括安裝在安裝座上鄰近第一夾鉗的一第一組切割刀片。第一組切割刀片包括第一上刀片和第一下刀片。上、下刀片各包括弧形的鋒利刀刃，用來切入靠近第一位置的圍繞樹脂覆層的細絲的樹脂。第二組切割刀片安裝在安裝座上並鄰近第二夾鉗，使第一組切割刀片與第二組切割刀片隔開一距離。在刀片之間的距離小於夾鉗之間的距離。第二組切割刀片包括第二上刀片和第二下刀片，各刀片包括弧形的鋒利刀刃，用來切入靠近第二位置的圍繞樹脂覆層的細絲的樹脂。一個固定在安裝座上並連接於第一組切割刀片和第二組切割刀片的刀片促動器使上刀片和下刀片一起運動。在運動過程中，鋒利刀刃穿透靠近第一位置的圍繞樹脂覆層的細絲的樹脂。刀片促動器也使第二上刀片和第二下刀片一起運動，以使刀片邊緣穿透靠近第二位置的圍繞樹脂覆層的細絲的樹脂。在從樹脂覆層的細絲上除去樹脂過程中，也設在安裝座上的一偏置部件使第一組切割刀片和第二組切割刀片互相向對方移動，以形成可移去的套筒部分。
可移去的套筒部分可以用從處於相對的光纖端部之間的樹脂覆層的光纖上除去樹脂的方法來形成。該方法提供一種機械剝離裝置，它包括用來將光纖夾持在第一位置的第一夾鉗，和與第一夾鉗分開並與之同軸對準而在第二位置夾持光纖的第二夾鉗。機械剝離裝置的第一組切割刀片鄰近第一夾鉗，用來切入靠近第一位置的圍繞樹脂覆層的細絲的樹脂。第二組切割刀片鄰近第二夾鉗，用來切入靠近第二位置的圍繞樹脂覆層的細絲的樹脂。第一組切割刀片與第二組切割刀片隔開一距離。該距離小於第一和第二夾鉗之間隔開的距離。第一組切割刀片和第二組切割刀片在從樹脂覆層的光纖上除去樹脂以形成可移去的套筒部分過程中，適合於互相向對方運動。樹脂的除去還包括在第一夾鉗中夾持一光纖和在第二夾鉗夾持該光纖，以使該光纖處於拉力下。操作第一組切割刀片和第二組切割刀片以切入樹脂，從而產生在其各端部具有空隙的可移去的套筒。在第一和第二切割刀片互相向對方運動時，在切割樹脂的過程中，在各端部的空隙暴露出一裸露的細絲部分，從而把可移去的套筒部分從錐形過渡部分段分開。
按照本發明在另一方面，在從細絲(例如光纖)上化學剝離樹脂以前，可採用一種裝置來在一段細絲中形成一環。該裝置包括一個容器，它包含具有前引導槽的前壁和具有後引導槽的後壁，後引導槽與前引導槽處於同一平面並且平行。該容器還包括具有至少一條形成於前壁與後壁之間並與之平行的狹縫的底板。第一細絲夾持器包括固定的彈性體滾子和可定位的圓筒，兩者在其第一位置上與其間夾持光纖。固定的彈性體滾子可轉動地從前壁安裝到後壁，使可定位的圓筒裝在鄰近固定的彈性體滾子地前引導槽和後引導槽之間，以便在其中重新定位。第二細絲夾持器在第二位置上包括可活動的彈性體滾子和可活動的圓筒，並兩者間夾持細絲。第二細絲夾持器與第一細絲夾持器有一間隔，並且二者之間基本上軸向對準。第二細絲夾持器朝向第一細絲夾持器移動以減小間隔，使第一位置更靠近第二位置，從而在第一細絲夾持器和第二細絲夾持器之間產生細絲環。該細絲環穿過狹縫向下延伸到所述容器底板，在此它被引入其中有溶劑的貯液器中，從而包圍至少細絲環的一部分以溶解該部分的樹脂。按照本發明的環形成容器的尺寸可設置成為可容納一個或多個在可鎖定線軸和旋轉線軸之間有一細絲的細絲組織器。在從樹脂覆層的細絲上(較佳地為光纖)用化學剝離樹脂的過程中可以包括用環形成容器形成一個或多個細絲環的步驟。
按照本發明細絲的加工處理需要採用一種細絲夾持夾具，它包括具有打開位置和關閉位置的夾持器。夾持器還包括下夾爪座和連接在下夾爪座上的下夾爪，下夾爪具有一平面表面和一個形成於其中端部開放的V-形溝槽，所述溝槽通向所述平面表面以接納至少一部分細絲。細絲夾持夾具還具有上夾爪座及上夾爪組件。上夾爪組件包括附接在上夾爪座上的支承凸緣。支承凸緣包括具有基本上為錐形的凹穴的支承面。包含在上夾爪組件中的光纖夾具有一個面對帶有特殊結構的表面的接觸面。帶有特殊結構的表面包括基本上呈矩形截面的端部開放的凹槽。在光纖夾的接觸面形成基本上呈錐形的凹進部分。端部開放的凹槽和V-形溝槽縱向對準，當夾持器處於關閉位置時，它們至少接觸細絲的一部分。多個彈簧連接器將光纖夾保持在支承凸緣上。另外，由多個彈簧連接器產生的力使一個角度補償器限制在支承表面的凹陷部分和接觸面的下凹部分之間。角度補償器保持支承凸緣於光纖夾分離，以使它們能獨立地運動。這導致光纖夾可細微地調整，以便在夾持器從打開到運動到關閉位置後被夾持於其間的細絲(較佳地為光纖)與端部開放的凹槽和V-形溝槽的接觸點上施加基本上相等的力。
本發明還提供一種細絲拉緊裝置，用來可釋放地在拉力下固定細絲。拉緊裝置包括拉力保持器和一對夾持器。拉力保持器至少包括支承杆和可活動地裝在支承杆上第一位置的第一滑架。第一滑架包括具有第一夾鉗的上表面和裝於其上以相對於支承杆運動的音圈。第二滑架可活動地裝在支承杆上的第二位置，使第一位置和第二位位置之間存在一間隔。第二滑架包括具有第二夾鉗的上表面和安裝於其上以相對於支承杆移動的負載傳感器。第二夾鉗與第一夾鉗軸向對準，以便將經過測量的、包括位於第一邊界與第二邊界之間的裸露部分的細絲固定在第一夾鉗和第二夾鉗之間。導向杆從音圈延伸，以便與負載傳感器接觸以調整第一位置與第二位置的間隔，從而在音圈致動的過程中改變施加在經過測量細絲部分上的拉力。拉緊裝置的一對夾持器與第一夾鉗和第二夾鉗軸向對準，以基本上使經過測量的細絲部分的裸露部分固定不動。按照本發明的細絲拉緊裝置可包括一連接器，以附接一細絲組織器，以使細絲(較佳地為光纖)定位成被夾持在第一夾鉗和第二夾鉗之間。細絲組織器在可鎖定線軸和旋轉線軸之間夾持細絲。
已經除去樹脂的樹脂覆層的細絲可以通過使用按照本發明的細絲重塗覆裝置的方法來進行覆層工作。該細絲重塗覆裝置包括可釋放地固定細絲的框架和安裝在框架上以在第一位置和第二位置之間擺動的滑架。重塗覆裝置具有安裝在滑架上的第一細絲夾持夾具。第二細絲夾持夾具也安裝在滑架上並與第一細絲夾持夾具軸向對準。兩夾具將包括位於第一邊界和第二邊界內的裸露部分的已測量細絲部分固定在第一細絲夾持夾具和第二細絲夾持夾具之間。至少一個噴塗頭在第一位置處附接在框架上。輻射源在第二位置處附接在框架上。在滑架擺動於第一位置和第二位置之間以將裸露部分放置成接受從噴塗頭噴出的可固化覆層的過程中，已經測量的細絲部分在噴塗頭和輻射源之間移動。噴塗頭從第一邊界到第二邊界塗覆可固化覆層。通過暴露在從輻射源發出的輻射下，可固化覆層發生固化。可固化覆層化合物的小滴可以用偏轉器(諸如氣刀)進行偏轉，以有選擇地將覆層化合物引向聚集在噴塗頭周圍的多個細絲(較佳地為光纖)的裸露部分。可以對細絲的裸露部分塗覆不同的覆層化合物，以使用一第一化合物重塗覆細絲並通過在第一覆層化合物上塗覆第二覆層化合物來對細絲進行包覆。所得的細絲包括多重塗覆層。
按照本發明的一種供替代的細絲重塗覆裝置包括平面表面和固定在平表面上的擠出覆層組件。擠出覆層組件包括第一細絲夾持夾鉗和與第一細絲夾持夾鉗相對的第二細絲夾持夾鉗。包括位於第一邊界和第二邊界之間的裸露部分的經過測量的細絲部分處於第一細絲夾持夾鉗和第二細絲夾持夾鉗之間。塗覆頭包括模板，該模板具有形成在其中的端部開放的溝槽，該溝槽包括具有鄰近輻射源的流體入口和氣口的壁。塗覆頭還包括具有形成在其中的端部開放的細長形狹槽的蓋模板。蓋模板具有連接至模板上的鉸鏈連接，以用於蓋模板在開放位置和關閉位置之間的旋轉。在關閉位置，蓋模板位於鄰近模板並且溝槽與細長形狹槽對準，以形成穿過塗覆頭以包圍裸露部分的一個區段的管狀開口。鄰近塗覆頭的一線性運輸機構包括導向杆和可滑動地安裝在杆上以沿導向杆運動的滑架。從滑架至塗覆頭的連接杆在滑架運動以使塗覆頭從第一邊界運動到第二邊界的過程中向塗覆頭提供線性位移。可固化流體可以從流體入口擠出，同時從輻射源發出的能量固化可固化的流體以重塗覆細絲的裸露部分。
一種用於擠出塗覆細絲方法包括下列步驟提供具有在固定線軸和旋轉線軸之間延伸細絲的細絲組織器，以提供一細絲(較佳地為光纖)的已經測量的細絲部分和裸露的細絲部分。在將細絲組織器附接在擠出覆層夾具之後，進行細絲裸露部分的重塗覆，所述夾具包括導向杆和可活動地安裝在導向杆上的滑架。包括覆層覆頭和輻射源的塗覆模具連接在滑架上。塗覆頭具有開口，它用來將可固化的覆層化合物引導到位於形成在覆層壓模中的溝槽中並在其中穿過的裸露細絲部分。可固化覆層化合物塗覆在裸露細絲部分上以提供重塗覆的細絲部分，其後通過將重塗覆細絲部分暴露在輻射源下，以對塗覆在裸露部分上的可固化覆層化合物進行輻射固化。
定義術語「裸露光纖」、或「裸露光纖部分」、或「剝離光纖」或涉及這些名詞的短語在此涉及光纖的已經除去保護層以暴露光纖的二氧化矽表面的部分。
如在此所使用，名詞「包覆層」涉及如圖所示光纖的外層。
術語「緩衝層」或「初級緩衝層」在此涉及貼近裸露光纖的聚合物或樹脂層。
「覆層」或「次級覆層」在此用於描述貼近於緩衝層或初級緩衝層的聚合物或樹脂層。
在此引用的名詞「樹脂」為通用名詞，描述特別是光纖的細絲的聚合物包覆層。
術語「細絲」在此涉及一種光纖結構，較佳地為「二氧化矽細絲」。按照本發明光纖為較佳形式的細絲。
「錐形過渡部分」描述在覆層光纖承受按照本發明的機械剝離之後，最接近裸露光纖部分的緩衝層部分的較佳的是逐收地錐形的形狀。
術語「帶狀化」涉及並排地形成單層的光纖，如扁平的帶狀結構，它便於多光纖的端部的結合起來，以便插入光纖帶狀連接器的一端。
在此引用的術語「角度補償器」或「球窩接頭校平器」指插在夾持器的至少一個夾爪和其它零件之間的自調整聯結器，以獲得在夾爪接觸表面和物件之間的最佳位置關係，使物件上施加的壓力均勻。
採用「無接觸」方法來重塗覆光纖的裸露部分，是指光纖沒有任何部分接觸重塗覆裝置的任何部件。這是受益於光纖懸掛在細絲組織器中，該組織器可立即以光纖準確對準噴塗頭的方式固定在重塗覆裝置中。
「組合整形模」為多部件光纖重塗覆頭，它可以開放以接受光纖，再關閉以便在光纖段表面周圍擠出可固化的重塗覆材料，並重新開放而釋放已塗覆的光纖。
術語「護罩」指在超聲波噴塗頭上防護物，用以引導惰性氣體流而夾帶並移動一團重塗覆化合物小滴朝向目標表面，諸如光纖的裸露部分。
本發明已經開發提供一種工藝和設備，可以方便地在多重加工處理操作中處理光纖形式的細絲，這些操作至少可以部分地自動化而使用戶進一步得益。關於本發明幾個問題方面和可替代的方案，這些改進和益處將在下文中更詳細地描述。
附圖簡述

圖1示出按照本發明的細絲組織器的立體圖。
圖2在分解立體圖中提供按照本發明細絲組織器的細節部分。
圖3示出對於按照本發明的細絲組織器所包含的對細絲施加拉力的組件的立體圖。
圖4為細絲組織器的側視圖。
圖5提供在堆放結構中多個細絲組織器的立體圖。
圖6為雙重塗覆層光纖的剖面圖。
圖7示出在酸蝕剝離後雙重塗覆層光纖的剖面。
圖8提供在機械剝離以獲得錐形過渡部分後的雙重塗覆層光纖的剖面。
圖9示出在機械剝離以產生分離的中心緩衝套筒後的光纖的側視圖。
圖10是示出為機械剝離而定位的覆層光纖的剖面圖。
圖11是示出在形成錐形過渡部分後的覆層光纖的剖面圖。
圖12示出在從光纖上機械剝離覆層時使用的按照本發明的切割刀片的立體圖。
圖13提供按照本發明的切割刀片的切割刃的詳圖。
圖14是示出覆層光纖和按照本發明的切割刀片的切割刃的相對位置的詳圖。
圖15是說明切割刃的切割深度和穿透圍繞光纖的次級緩衝層的上刀片定位的剖面圖。
圖16提供示出光纖在機械剝離次級緩衝層時上刀片和下刀片切割深度的剖面圖。
圖17是示出按照本發明細絲組織器和機械剝離裝置的相對定位的側視圖的示意性表示。
圖18提供在通過浸入容納在酸浴槽的酸液中以除去覆層時的覆層光纖環的剖面圖。
圖19為示出在形成光纖環前的按照本發明細絲組織器和含酸浴槽相對位置的局部剖面圖。
圖20為示出按照本發明的細絲組織器的相對位置的局部剖面圖，包括從細絲組織器懸掛的一環，該細絲組織器用以將環的弧形部分浸入到酸面以下。
圖21為包括部分切去部分的立體圖，示出用於細絲組織器堆疊結構的環形成器的內部細節。
圖22提供按照本發明細絲組織器的側視圖，其中細絲的引出線部分已從貯存捲軸上退繞。
圖23為在改變光纖的剝離部分時的按照本發明細絲組織器的示意性側視圖，組織器位於音圈拉緊裝置中。
圖24提供夾夾爪的剖面圖，該夾爪用來在它進行改變時防止光纖的一部分發生移動。
圖25是示出在圖24中夾爪的結構的詳細剖面圖。
圖26是按照本發明夾爪組件的立體圖。
圖27是圖26中通過線27-27線的剖面。
圖28為按照本發明細絲組織器位於噴射重塗覆裝置中時的示意性側視圖。
圖29為按照本發明細絲組織器位於狹縫模板重塗覆裝置中時的示意性側視圖。
具體實施例方式
參照各圖，其中同樣的數字在各圖中表示相同的零件。圖1是細絲組織器10的立體圖，包括具有相對置的側邊而基本上平面的支承板12。支承板12在其第一側邊14(這裡也稱為其上邊)具有可鎖定線軸16和旋轉線軸18的附接點。線軸16、18具有纏繞在它們上和它們之間一段細絲20。支承板12可以包括一個或多個導向件24的安裝板22，導向件用來為從可鎖定線軸16延伸到旋轉線軸18的細 20的一部分建立較佳的位置。導向件24附接在安裝板22上使導向件響應細絲20的運動而作適當的運動。
按照本發明，支承板12可選擇地包括至少一個形成在其上的開口26，作為用手抓住支承板12的一方便的部位。開口26較佳地佔據足夠地遠離光纖20的位置，以防止無意中觸及細絲20(如一光纖)的表面、特別是其裸露表面。如圖1所示，當位於可鎖定線軸16和旋轉線軸18之間並面對細絲20的暴露部分，開口26的定位合適地從細絲隔開。
圖2採用部分分解視圖示出按照本發明細絲組織器10的實施方案的細節。該視圖描述可鎖定線軸16、旋轉線軸18和一對導向件24可以如何固定在基本上為平面的支承板12。如先前建議，計算機控制的光纖分配器可以用來在一對線軸16、18之間裝載預定數量的光纖。一段連續的光纖較佳地具有三個區段，包括主段或中間段，其長度為若干米，並分隔兩相對端或兩引出線部分，各該兩部分約為一米長度。典型地中間段具有一到六米長度。各線軸16、18為光纖的引出線提供儲存場所。作為引出線部分的細絲匝圈以中間段細絲匝圈同樣的方向纏繞在線軸16、18上。線軸16、18各包括芯子分隔器(見圖4)，以便從光纖20的中間段分離引出線而在細絲加工處理中利於引出線的解開。
在光纖裝載以後，線軸16、18被分開並安裝在支承板12上作為儲存，且一段細絲伸展在線軸16、18之間。在線軸16的軸向溝槽28與固定在支承板12上的立柱30之間的滑動接合中，線軸16、18之一成為可鎖定的線軸16。可鎖定線軸16的各面板32包括至少一對位於軸向溝槽28兩側的開口34。開口34為接合而與一對剛性地連接在支承板12上的栓釘36對齊。當軸向溝槽28和開口34安置在立柱30和栓釘36上時，因為栓釘36限制其行動，可鎖定的線軸16不能轉動。如上所描述，在可鎖定的線軸16安裝後，在可鎖定的線軸16和旋轉線軸18之間細絲20長度的變化需要通過轉動旋轉線軸18來調整細絲20。旋轉線軸18的轉動依靠在插座孔40中摩擦保持的軸承38，該孔40形成在細絲組織器10的支承板中。軸承38在一側利於線軸插座42的轉動而在另一側利於拉力插座44的轉動。線軸插座42具有心軸46和一對銷子48，以與旋轉線軸18的兩面板上的軸向孔50及接受孔52對準。雖然是以固定的關係的保持住，但旋轉線軸18和線軸插座42具有由軸承38提供的旋轉自由。
圖2所示本發明的實施方案包括一對導向件24，各採取圍繞輪軸56旋轉的惰輪形式。輪軸56的一端連接到支承板12的第一面14。通過旋轉線軸18的轉動，從線軸解開的細絲20，在可鎖定線軸16和旋轉線軸18之間產生足夠的細絲20，從可鎖定線軸16到旋轉線軸18的細絲20的路徑圍繞並各惰輪24通過。結果所得的組件，包括細絲20，如圖1所示(當細絲為光纖20時)，提供較佳的方位。例如在製造光纖布拉格光柵中，該方位把光纖20放置在可容易地接近的精確的空間上加工位置上。
光纖布拉格光柵的形成經常需要施加拉力於夾持在按照本發明的細絲組織器10中的細絲20、即光纖。參照圖3說明一種使用附接於支承板12下側面60上的拉緊器58以對細絲20施加拉力的裝置。拉緊器58對細絲20或光纖施加恆定的力，以維持細絲20在輕微的拉力下。從拉緊器58輸出的力可以通過包括連接在拉力器58和拉力插座44之間的拉力線62在內的一系列部件傳遞到細絲20。拉力插座44作用在線軸插座42上，因為二者之間有直接的連接。線軸插座42的運動促使旋轉線軸18相應的轉動運動，其中線軸18中心定位在心軸46上，並被附接在線軸插座42上銷子48的運動所驅動。旋轉線軸18的運動在細絲20或光纖上產生拉力，其值與拉緊器58產生的恆常力成正比。
拉緊器58中的拉力以20克到200克的力作用在拉力線62上。通過拉力線62和拉力插座44分布的力，導致在細絲20(夾持在細絲關組織器10中)中形成50克到100克拉力的合力。拉力插座44典型地約為旋轉線軸18直徑的一半。
拉力線62可以無阻礙地通過拉緊器58和拉力插座44之間。不過，較佳地拉力線62區段的位置允許接近和調整拉力線62位置，以便從細絲20除去拉力。去除恆力拉緊器58效果可採用一種減力組件，它包括在支承板12邊緣上所形成凹口66兩側的一對滑輪64。拉力線62，繞滑輪64通過並越過缺口66，可以夾住在缺口附近，並平行於板12的邊緣朝向最近的導向件24稍微延伸。1.0毫米到2.0毫米的移動可釋放由拉緊器58施加在細絲20上的拉力。在準備重新對光纖再張緊前，釋放拉力可鬆弛細絲20(光纖形式)。光纖20的鬆弛和再加張緊一已知的和布拉格光柵寫入過程所需的可重複量的拉力，使結果所得的光纖布拉格光柵將展示基本上呈同樣的波長響應。
在細絲處理中，在拉力下將細絲20在細絲組織器10上以後，一段幾米長的細絲可以受保護的用線軸捲起的狀態方便地在處理工位之間運載。細絲處理的早期方法需要操作者手工運送長度超過六米的細絲。要求小心避免尾隨的細絲接觸地板和其它可能造成汙染的表面，並減少細絲設備的產量。按照本發明的細絲組織器10可以利用支承板12上開口26來進行處理。開口26的位置可儘量減少不希望的、無意手地與任何細絲20的暴露部分的接觸。
圖4示出按照本發明的細絲組織器10的側視圖，說明在支承板12的上側面14和下側面60上的部件相對位置。該圖示出在支承板12下側面上的拉緊器58、隔離塊70、線軸插座44、拉力線62和滑輪64。支承板12的上側面提供附接組織器安裝座72、可鎖定線軸16和旋轉線軸18的表面，其中在線軸之間如前所描述夾持在輕微拉力下的光纖20。用於儲存一段光纖20的線軸16、18為分隔的線軸，因為可鎖定線軸16包括分隔壁15而旋轉線軸具有離境隔壁17。位於線軸16、18之間的部分光纖20佔用在各分隔壁15和隔離壁17下方線軸16、18的下芯19。這使各線軸的上芯部分21、即在分隔壁15和隔離壁17上面接受連續光纖20段的引出線端部。在光纖處理中，利用儲存線軸16、18的下芯部分19和上芯部分21，，從光纖20的端頭或引出線端分出中間段，利於只解開光纖20的引出線部分。
在合適設計中，可以聯合二個或更多的細絲組織器10形成細絲組織器10的組合。如圖5所述明，術語「堆疊結構68」在此描述一種細絲組織器10的組合。設計中考慮的問題包括在支承板12的下表面上放置穩定間隔塊70以便與設定在支承板12上表面14上的組織器安裝座72配準。間隔塊70可能沒有足夠的高度夾持拉緊器58而避開細絲組織器10可能在形成堆疊結構68前已經設置於其上的表面。這個問題可以採用在支承板12的下表面60和平面表面之間具有適當輪廓外形的間隔塊來克服。正確堆疊結構68的形成要求一個細絲組織器10疊加在另一個的頂上，其中面向下方的細絲組織器70和面向上方的組織器安裝座72適當地對準，以通過細絲組織器10之間的配準產生穩定的堆疊結構68。間隔塊70和組織器安裝座72的組合高度在細絲組織器10之間提供足夠的間距。間隔塊70和組織器安裝座72的對準所產生的堆疊結構68以預定的關係整齊地組織對應於細絲組織器10的數量的一定數量的細絲20。該關係促成堆疊結構68對於細絲處理設備的最佳方位。在堆疊結構68中細絲20的間距為12.5毫米(0.5英寸)至27.5毫米(1.2英寸)，較佳地為18毫米(0.7英寸)至23毫米(0.9英寸)。
間隔塊70和組織器安裝座72可以認為是一個細絲組織器10相對其最鄰近組織器對準的主要部件。實際光纖20的定位和間隔依賴於在支承板12上間隔塊70和組織器安裝座72的位置和相對高度。這意味著支承板12的設計決定一段細絲20的位置，使它可以方便地設置在堆疊結構68中。在此以外，細絲20在支承板12上佔據已知位置，其中光纖20對支承板12其它部分具有一致的間距，其它部分指諸如安裝板22和支承板12的上側面14及下側面60。這些特徵對聯合細絲組織器10、68到各種設備(其中設置一條或多條細絲10準備加工)提供參考點。這提供一種細絲組織器10和堆疊結構68適合於自動化處理的應用而不需要操作者幹涉。
處理在堆疊結構68中多個細絲組織器10的裝置包括堆放連接器74的安裝臺，所述堆放連接器可選地包括攜帶夾76。較佳地堆放連接器74包括一個或多個插入包括在支承板12中的通孔80(見圖1)的杆78。杆78可以包括作為在堆疊結構68中最低細絲組織器10的支承的凸緣。作為替代，當堆放連接器74包括用螺紋旋入通過多個細絲組織器10的附加的杆78時，可以用撐架連接鄰近在堆疊結構68中最低細絲組織器10的下表面60的杆78的端部。攜帶夾76可以通過任何一種連接方法固定在堆放連接器74上。從堆疊結構68突出的杆78可以包括螺紋端部分，它可以被攜帶夾76中的管狀開孔(不可見)所接納。帶螺蚊的螺帽或相似的保持件82可以固定夾76在堆放連接器74上。這提供一種穩定的多細絲組織器10的堆疊結構68，它可諸工位之間輕鬆地運送，以在單批或自動化操作中處理多條細絲10。
光纖形式的細絲20一旦安裝在細絲組織器10中，需要一系列步驟以便在光纖20的選出的部分上產生折射率改變的特徵。採用拉伸塔的光纖製造通常地包括在光纖段上敷設保護層。可使用多種術語來區別光纖保護層，這些術語包括緩衝層和覆層。術語「緩衝層」通常認為是直接塗覆覆在裸光纖上的材料。「覆層」通常指塗覆覆在緩衝層上的保護材料。
圖6為示出保護覆層的諸層的光纖剖面圖。在此使用的術語「初級緩衝層」是指緩衝層100，而術語「次級緩衝層」102是指塗覆覆於初級緩衝層100的覆層。光纖布拉格光柵的製造需要從儲存在細絲組織器10中光纖20的中間部分上除去初級緩衝層100和次級緩衝層102。一種剝離緩衝層的方法要求把光纖浸入熱濃硫酸浴槽中。較佳地，在加熱和從光纖剝離緩衝層100、102以前，硫酸濃度為至少95％。酸蝕剝離發生在150℃以上。酸蝕剝離與其它用來除去緩衝層100、102的方法比較，較少可能發生對玻璃芯106的損傷，因為玻璃是耐酸的。
熱酸浴槽為除去單獨緩衝層提供有效的介質，但有些光纖形式可能具有不同溶化速度的多重塗覆層。這些形式的光纖可能包括在較軟的、初級緩衝保護層100上面相對不可溶解的、硬質次級緩衝層102，如圖6和圖7所示。在熱酸蝕剝離中，較軟的初級緩衝層100可能較次級緩衝層102更快溶解。從裸光纖106溶解聚合物的過程可能伴隨著由於濃硫酸侵襲造成的磺化解聚的化學分解。聚合物分解產物可能損害按照本發明改變的光纖的外觀和性能。
在次級緩衝層102下設置初級緩衝層100能夠導致初級緩衝層100優先除去。初級緩衝層100的優先除去在次級緩衝層102下產生低切104，這使次級緩衝層102向內向裸光纖106坍陷。在次級緩衝層102坍陷時，它能夠在裸光纖106面上截留酸液或氣泡。截留包括酸和其它液體或氣體的材料能夠產生導致對於所設計的應用中的光纖20過早的損壞。
過早損壞的一個促成因素，如先前所述明，可能是在強酸處理後存在分解的聚合物物質。可以用中間機械剝離方法，在初級緩衝層100和裸光纖106之間提供切割的錐形過渡部分108(如圖所示)而避免這種情況。錐形過渡部分108，如前所描述，可以防止次級緩衝層102的坍陷。按照本發明，當機械剝離時，在酸蝕剝離之前形成的錐形端部108可以在初級緩衝層100和光纖106的裸露表面之間的結合處呈現較佳的幾何形狀。
圖9示出如何可以用一對切割刀片沿其長度的兩點之間剝離光纖20中間的中心部分。待剝離的中間部分較佳地處於按照本發明的細絲組織器10中。機械的光纖剝離裝置容納細絲組織器10，可提供從光纖20剝離緩衝層100、102正確的方位。該裝置控制切入次級緩衝層102的刀片(未示出)，這在一對錐形過渡部分108之間產生分離的緩衝套筒110，當初級緩衝層100和次級緩衝層102已除去時，錐形過渡部分108限定裸露光纖的長度。緩衝套筒110的各端包括剝離頸圈112，提供接近光纖106裸露表面的空隙。
圖10和圖11澄清剝離覆層光纖20中間部分所需要的基本部件和步驟。第一夾鉗120夾持覆層光纖20一部分的一端。覆層光纖20包括外塗一層或更多層保護樹脂層100、102的光纖芯線106。第二夾鉗122夾持覆層光纖一部分的另一端。夾鉗120、122均夾持相對地較硬的次級緩衝層102的外表面。這防止損壞下面的光纖芯線106。較佳地夾鉗120、122包括諸如橡膠的摩擦夾持表面，或彈性體夾持表面，在機械剝離中它們可以抵抗光纖移動。
固定不動的覆層光纖處於輕微的拉力下，較佳地為50克。第一夾鉗和第二夾鉗之間的典型間隔為50.0毫米(2.0英寸)至100毫米(4.0英寸)，較佳地為75毫米(3.0英寸)至90毫米(3.5英寸)。在限制光纖在一對夾鉗120、122之間移動後，至少一組切割刀片124緊靠覆層光纖20放置，其中上切割刀片126的鋒利刀刃抵靠在圍繞光纖20的覆層102表面上。要求的位置由第一組切割刀片124相對於夾住的覆層光纖20的位置示出。在圖10中所示的第二組切割刀片130位於在穿透光纖20的次級緩衝層102後的一位置。各組切割刀片包括上刀片126和下刀片128。各切割刀片126、128的鋒利刀刃包括至少一個缺口，其半徑與塗覆覆在裸光纖106上的任何初級緩衝層100相同。在光纖剝離時，上刀片126和下刀片128向內移動，如第二組切割刀片130所示，切穿次級緩衝層102，一直到在穿透初級緩衝層100前它們互相接觸。在該點上，第一組切割刀片124和第二組切割刀片120之間的距離典型地為30毫米(1.2英寸)至40毫米(1.5英寸)。在切穿外部或次級緩衝層102後，施加適當的力量移動第二組切割刀片120使其更接近第一組切割刀片124並平行於光纖20的軸線。第二組切割刀片130的這一橫向運動產生剝離作用，並導產生致光纖20芯線106周圍覆層中的空隙132。剝離作用使在空隙132中的光纖裸露部分暴露。該空隙132的一側在初級緩衝層100中、從裸光纖106到次級緩衝層102具有呈一定外形的錐形過渡部分段108。空隙的另一端包括壓縮的、剝離頸圈112(由剝下的100、102層構成)。當切割和剝離操作在覆層光纖部分的一端已經完成，光纖20的對面一端可以通過第一組切割刀片124切割動作開始剝離。如圖9所闡明，這在裸露光纖106周圍的覆層中產生第二空隙134。第二空隙134包括一相似於第二組切割刀片130的切割動作所產生的錐形過渡部分108的錐形過渡部分108。
對機械剝離光纖應用酸蝕剝離，如圖9所示，較佳地只暴露緩衝套筒110供酸液侵蝕。只要錐形端108(這裡也稱作錐形過渡部分)保持在強酸液以外，它們可保持不被侵蝕，並化學上不變化。在該情況下，錐形過渡部分段108具有與重塗覆化合物更兼容的表面能量。這使重塗覆化合物，緊隨著細絲中心部分的改變，容易地潤溼錐形過渡部分段108的表面。表面兼容性和容易被再塗成分潤溼的特性在從前塗覆和重塗覆光纖區段之間產生無缺陷的連結。在光纖過渡區域中存在例如氣泡之類的缺陷可能不利地影響光纖裝置的機械強度和光傳輸性能，使其不適合所預定的用途。
圖12示出用於切割次級緩衝層102和除去初級緩衝層100以使初級緩衝層100從裸光纖106分離的刀片部件的設計。如圖12所示，刀片140提供可能包含在切割刀片124、130中的詳細特徵。刀片包括同時剝離若干條光纖20的設備。最好同一刀片140可以用來剝離單獨或多條光纖20，視插入剝離裝置(見圖17)的細絲組織器10數量而定。
按照本發明剝離刀140包括作為刀片140的一部分的至少一個斜面142，該斜面包括若干條機加工在其上面的溝槽144。溝槽144通向斜面142的邊緣146，而鋒利的缺口148具有大致為半圓的截面(當如圖14所示地從斜面142對面觀察時)。圖13所示詳細視圖澄清包括在此機加工溝槽144的斜面142結構。在圖14中包括一覆層光纖20，以示出在次級緩衝層102被切割刀片140的鋒利的缺口148穿透以前的較佳位置。鋒利缺口148的刀片較佳地只達到光纖20的初級覆層100的外表面而不切入其中。當使用作為從光纖20剝離覆層時，缺口148在光纖芯線106周圍切出圓形路徑，如圖15和圖16所示。在圖15示出中鋒利的缺口148看來似乎在上切割刀片126穿透光纖20的次級緩衝層102之後。這涉及如圖10所示第二組切割刀片130的位置。第二組切割刀片130的上刀片126和下刀片128之間的關係在圖16的示意性表示中示出。上刀片126和下刀片128的鋒利缺口148已經穿透次級緩衝層102而未達到初級緩衝層100的表面。因為刀片126、128的前進刃口146已經在此接觸，所以兩刀片126、128均不能再前進。
按照本發明剝離刀片126、128執行雙軸向運動。刀片126最初的朝向光纖芯線的運動在刀片穿透光纖20的次級緩衝層102時產生切割。在穿過次級緩衝層102的厚度後，刀片開始平行於其軸線向光纖20的中央移動。該移動破壞覆層100、102，在較軟的初級緩衝層100中產生明顯清晰的錐形部分108。在某些情況，如圖11所示錐形部分可以延伸進入次級緩衝層。錐度108提供從覆蓋的緩衝結構100、102分離出裸光纖的錐形邊界。
如上所述，機械剝離裝置包括兩組垂直打開和關閉的切割刀片124、130，適合於先垂直然後水平運動或者獨立地或者同時地運動。處於切割刀片的兩側的一對夾鉗120、122在剝離過程中在已說明的條件下夾持可剝離的細絲。機械剝離裝置的另一實施方案在切割過程中變化進入角度以改變錐形過渡部分108的形狀。當刀片124、130向夾緊的光纖20周圍的覆層100、102閉合時，帶角度的斜面或偏置的凸輪表面偏移刀片的路徑，使其按預定的進入角度切入覆層102，以提供一種受控制的錐形過渡部分。這通過斜角地移動刀片124、130進入覆層產生一種有目的性的成角度切削。凸輪表面角度任何變化在錐形過渡部分段108的角度上產生相應的變化，使覆層100、102一致地可複製的輪廓緊靠光纖裸露部分的兩側。合適地選擇凸輪角度所產生的錐形過渡部分段108具有利於光纖裸露部分基本上無缺陷重塗覆的輪廓和尺寸。提供錐形過渡部分的成功機械剝離可以在大氣環境下進行，如以前所指出。不過有些緩衝層樹脂的模量處於使錐形過渡部分的形成複雜化的範圍。在這些情況下，試圖使用機械剝離過程產生所要求的錐形過渡部分之前，必須通過加熱或施加化學作用來進行軟化。
機械過程下光纖剝離的完成使光纖20的中間部分具有保護緩衝層100、102構成的中間套筒110，它是在光纖芯線106上的緩衝層100、102剩餘部分中分離出來。在套筒110和緩衝層100、102的剩餘部分之間的相對的空隙132、134為熱酸提供穿入中間套筒110下面的部位，利於除去溶解於熱酸的套筒110。較佳地酸液並不到達以前用機械剝離的覆層光纖20的錐形過渡部分段108。在除去溶解在熱酸中的中間套筒後，緊隨著在水和酒精中漂洗，剩下清潔的光纖裸露部分106處於進一步加工的合適狀態。依照機械剝離的有效性，多數破壞的緩衝套筒110可從光纖裸露部分剔除。這減少在酸蝕剝離中需要從光纖20溶解的緩衝層的量。
從光纖20剝離保護緩衝層可以使用為該任務適當設計的設備，在自動化或半自動化過程中進行。較佳地，設備的設計容許多光纖20在一次操作中進行。圖17示出細絲組織器10相對於機械剝離裝置150的定位。按照本發明機械剝離裝置150包括安裝座152，它作為光纖夾鉗120、122和切割刀片組124、130的安裝平臺。光纖夾鉗120、122可以相對於安裝座152移動或者固定在其上。夾鉗120、122任選的固定，有利於光纖20在其由細絲組織器設定的初始拉力下或者在可移動夾鉗120、122產生的拉力下進行機械剝離。
切割刀片組124、130 滑動地接合安裝座152的表面。切割刀片組124、130的滑動接合有利於刀片124、130的軸向運動以形成錐形過渡部分，如以前所描述。假如細絲20、夾鉗120、122和切割刀片124、130對齊在一公共的軸線上，可以通過合適的方法相對繼續剝離裝置150懸掛細絲組織器10。
在初步機械剝離光纖20的中間部分以後，酸蝕剝離可能需要形成從細絲組織器10中懸掛的環。懸掛的環可以浸沒在熱濃硫酸中。酸浴是一種方便清潔的從抗酸的玻璃上除去緩衝覆層的方法。
一種已知的方法使用酸來從光纖除去保護層。該方法需要單獨地處理各光纖的長度達六到八米。由於細絲結構的小直徑和透明度，需要小心處理這樣的光纖。如果光纖在處理時鉤住一個物件，玻璃光纖芯線可能斷裂而不立即示出損壞的跡象。
形成環狀的手工方法包括在兩個分隔距離大約為六英寸的擋塊上延伸光纖。第一擋塊160對第二擋塊162的合攏產生環164，如圖18所示。該圖也包括酸液浴槽166，該槽能將擋塊160、162和環164懸掛在酸液168(較佳地為硫酸)中適當的位置上，以便從U-形環164上溶解緩衝層100、102。從光纖20上除去覆層100、102的長度將視光纖環164延伸在酸液面170以下的深度而定。
相對地比較容易使環具有所要求的尺寸和形狀，但個別的光纖需要小心處理，以避免損壞暴露的玻璃表面。光纖20的「U」形環164靠在一對擋塊160、162的一側，其中相對地較長的拖出光纖端172從擋塊160、162的相對側延伸。在該結構中，環164和光纖端部172處於斷裂或相關損壞的危險。損壞以各種方式發生，包括不經意的接觸或者在光纖處理操作中的衝擊，這些操作包括從光纖20酸蝕除去緩衝層100、102、寫入光纖布拉格光柵、光纖退火、光纖重塗覆以及諸如此類的操作。這一問題可以利用按照本發明細絲組織器10避免。光纖20形式的細絲可容易地裝載到細絲組織器上而無損壞。細絲組織器的設計也容許堆放多個組織器以增加加工的產量。細絲組織器的堆疊結構68使細絲(即光纖20)以合適間隔關係放置，以便進行從光纖的剝離處理到光纖布拉格光柵重塗覆的加工，如以下進一步描述。
圖19示出用於酸蝕剝離的一細絲組織器10結構布置，它使用一種可在細絲組織器10中重新定位光纖20的裝置，以便產生相似於以前描述的在擋塊160、162之間形成的環164的懸掛光纖環。該裝置如圖19所示在沿其長度的兩點上夾持覆層光纖20。如圖20所示，當這兩點互相靠近移動時就形成光纖環。該光纖一端夾持在一對光纖卷180之間的點上，而在第二點由第二對光纖卷182夾持。各對光纖卷180、182的下輥184、188覆蓋一層彈性體。各輥直徑根據光纖可取的最小彎曲直徑以避免在光纖形成環形的操作中引起損壞的彎曲應力。彈性體可提供對低接觸應力的順應性，減少光纖滑動，並同時夾持多條光纖。
各對光纖卷180、182聚合以捏持光纖20。其次，各對的上輥186、190相對旋轉，造成在光纖20中淺度彎曲。當成對光纖卷180、182互相朝向對方移動時，該淺度彎曲建立起被機械形成的環所佔據的平面。通過使用二個可移動上輥186、190和二個固定的下輥186、188成環方法可使光纖託盤10上。
在其實施方案之一中，本發明有利於在一次操作中進行多條光纖的酸蝕剝離過程。成功地處理多條光纖需要幾個特徵，這在使用本發明的細絲組織器時是可能的。特別重要的是使用使光纖20成為環形且同時儘量減少光纖損壞的工具。合適的成環工具以重複的尺寸和形狀形成環。一旦成型，較佳地光纖環不從其平面中彎曲出去。這一特徵對於多光纖的處理是重要的，如果發生彎曲出平面以外多光纖趨於互相干涉。另外，採用多光纖堆疊結構形成的環具有基本上同樣的尺寸和形狀，如自動化或半自動化處理所要求的那樣。
圖21示出按照本發明環成形器200的立體圖，包括在環成形容器202內細絲組織器10的堆疊結構68的位置細節。環成形容器202基本上是封閉盒，包括底板204、前壁(未示)、後壁206和第一208及第二210側壁。在容器內，第一壁架212佔據鄰近第一側壁208和底板204之間連接處的位置。第二壁架214佔據相似的鄰近第二側壁210和底板204之間連接處的位置。底板204包括多個正交地設置朝向第一壁架212和第二壁架214的縱向狹縫216。前壁和後壁206包括大體U-形的導向槽218(在圖21中用虛線表示)。較佳地導向槽218包括在一端連接至斜角槽222而另一端至相對的斜角槽224的水平槽220。落座的輥226包括輪軸228，其一端接合環成形容器202前壁和後壁206中水平槽220。該落座的輥226較佳地具有彈性體材料的包覆層。可活動的輥230包括兩軸端232，其端部延伸進入前壁和後壁206上的水平槽220。可活動的輥230沿水平槽220的長度上是可重複定位的，以便於從位於環成形容器202中細絲組織器10的堆疊結構68中形成多條延伸光纖環234。
環成形器200容納細絲組織器10的堆疊結構68。在環成形容器202中安裝堆疊結構68要求堆疊結構68定向成光纖20與容器202的底板204上多條狹縫216對準。這可以通過用支承板12中開口26夾持堆疊結構68，隨後把堆疊結構68下放進入環成形容器202，一直到細絲組織器10的安裝板22靠在第一壁架212和第二壁架214上而完成(如圖21所示)。堆疊結構68安裝時，落座的輥226和可活動的輥230分別裝在水平槽220的相對兩端。堆疊結構68相對於落座輥226和可活動輥230的正確定位各細絲20和輥226、230的表面之間提供平穩的接觸。在此情況下，細絲20應該仍處於拉力下並且沒有彎曲。
在堆疊結構68定位於環成形容器202以後，其中細絲20觸及完全分開的輥226、230，第一桿236被插入通過前壁的斜角槽222，並延伸跨越容器202進入環成形容器202的後壁206中的斜角槽222。插入後，第一桿236佔據斜角槽22的臺階238。第二桿相似地定位在相反斜角槽224的缺口242上，如此完成第一對光纖卷180和第二對光纖卷182。跟隨斜角槽222和相反斜角槽224輪廓的第一桿236和第二桿240運動初步建立起杆236、240和細絲20之間的接觸。伸展在各對光纖卷180、182端部上面的彈性體帶拉攏輥接近以增加收入其對細絲20的握持力。在持續柔和的驅動下，杆236、240繼續朝向水平槽220運動。該運動使杆236、240並排放置，同時相應輥230、226處於水平槽220的各端。在該運動中細絲20開始響應由杆236、240施加的向下力而纏繞在輥226、230上。該施加的力也從各旋轉線軸18拉引細絲，結果形成完成的環具有大約等於杆236、240直徑的高度。通過第一對光纖卷180朝向第二對光纖卷182的運動，完成的環成為具有更大高度的延伸環234。這創建一個暴露的環234，通過在環成形容器202底板204上的狹縫216突出。在設計上，狹縫216限制細絲20離開平面的彎曲量。各狹縫216的設計特徵包括環入口244，其寬度為15.0毫米(0.625英寸)，以及較狹的光纖環工位246，其寬度為1.6毫米(0.064英寸)。環入口244比光纖環工位246寬，以防止在最初暴露的、延伸環234的形成階段中，光纖20的機械剝離光纖部分與狹縫216的側邊或其它部分接觸。當環234的高度增加時，光纖的機械剝離部分從環成形容器202的底板下面伸出。在這一點上，處於狹縫216中的任何光纖20具有緩衝層的覆蓋，以保護光纖避免與任何狹縫216表面接觸。如此，在保護下環形的光纖234進入較狹的光纖環工位246，它將在用酸蝕剝離法除去剩餘的初級和次級緩衝層過程中逗留在該工位上。環入口244對環成形容器202底板204的上、下表面開放。較佳地底板204上表面的開口寬度(15.0毫米)，大於底板204朝向底板204的下表面開口寬度(12.5毫米)。這一描述說明各狹縫216的環入口244具有稍許V-形的截面以協助控制各暴露的、延伸環的空間定位。由各狹環工位246提供的環控制抵消在光纖形式的細絲20的製造中引起的扭轉應力。易於認識到，各延伸環234懸掛在環成形容器202的底板204下面準備浸入含酸浴槽166，如圖20所示。
圖22示出在機械剝離和酸蝕剝離的過程步驟以後光纖20的狀態，提供一段光纖，具有無緩衝層的裸露中間部分250，適當地準備用於與布拉格光柵寫入相關的折射率改變。在實際寫入光柵發生前，從線軸上解開的光纖端部段提供光纖的引出線252，它適合於形成光纖20之間的接合或連接。在過程的這一點，在裝載在細絲組織器10中的光纖各端的引出線252，，提供一個連接點，使光柵寫入的進程和精確度可以在寫入過程中光學上得到監控。
光纖布拉格光柵可以在多條各具有裸露中間部分250的光纖20上寫入。按照本發明使用在堆疊結構68中的細絲組織器10可方便地處理這些光纖20。各光纖20的引出線252需要用夾具定位，以使光纖端部準確對準監控光纖布拉格光柵寫入進程的設備。該夾具為光纖連接器，包括具有對置的光纖接受端的中間主體。監控設備可以用光纖或者無接觸連接至引出線端以完成光迴路。從堆疊結構68中各細絲組織器10到光纖20的連接採用適合插入連接器的引出線端部。連接器可容納具有單獨光纖20或具有以前按照多光纖連接器要求製造引出線端的多條光纖20。術語「帶狀化的」曾應用於終端的一種形式，其中光纖引出線段端部並排放置，形成具有扁平帶狀外觀的單排光纖。引出線端的定位使其與多光纖連接器配合。
圖23說明用於夾持在按照本發明細絲組織器10中光纖20的進一步處理的細絲拉緊裝置。如以前所討論，在光纖20放置在支承板12上後，位於細絲組織器10的安裝板22之間的部分處於拉緊器58所施加拉力的狀態。在準備寫入光柵的過程中，選出的(見圖10)細絲組織器10的拉力線62可能被握持在缺口66鄰近，並且平行於板12的邊緣略微延伸向最近的導向件24。1.0毫米到2.0毫米的移動可釋放由拉緊器58所施加於細絲20的拉力。較佳地是，細絲組織器10位於一臺分度單元平臺上的堆疊結構68之一。分度單元採用任何一種機械或液壓結構舉起或放下堆疊結構68。在一個實施方案中，平臺與一個或多個垂直立柱或橫梁的滑動接合使平臺和其支承的堆疊結構能向上或向下運動。該平臺可包括為配合在最低細絲組織器上間隔塊接合的組織器安裝座，以使堆疊結構68合適地與各細絲組織器(可接近光纖拉緊裝置260)的光纖20對準。
在光纖拉緊裝置260趨近以對堆疊結構68中各光纖20的中間部分施加夾鉗和夾持器時，分度單元保持不動。光纖拉緊裝置的趨近可以由對準機構方便的實行，以便在光纖20和光纖拉緊裝置的夾鉗162、264之間進行最佳定位。最佳對準並不一定需要固定分度單元在光纖拉緊裝置260上。
在光纖20承受選定的拉力前，附接在中間無負載光纖部分20各端的夾鉗262、264使中間部分保持其無負載狀態。夾鉗包括光纖布拉格光柵張緊保持器的諸部件。在布拉格光柵寫入中，拉力保持器266用於使光纖20在預定拉力下伸展。按照本發明拉力保持器266包括作為負載施加器的音圈及負載傳感器270，後者測量夾持光纖中間部分的一對夾鉗262、264之間施加的負載。在準確施加所要求選出的拉力後，一對夾持器272、274隔離在夾鉗262、264之間已測量的光纖段部分276，設立起獨立於外界拉力變化的拉力區域。這在已經測量的光纖部分276上維持預定的負載，並防止光纖相對於夾持器272、274(因此也對於夾鉗262、264)的任何滑動。光纖布拉格光柵可以寫入在夾持於一對夾持器272、274之間已測量的隔離光纖段276的裸露部分250上。在光柵已經寫入後以及在一條軸向地拉緊並經測量的光纖部分276從一對夾持器272、274中釋放以後，施加於夾緊的光纖20的拉力預期將發生收縮，變動光柵部件之間的分隔。。
音圈驅動的拉力保持器266可選用若干種可能使用的負載施加設備中的任何一種，包括直流伺服電動機和編碼器組合、精密氣動氣缸、高精度微動線性步進電動機和機械平衡梁，更受重視。例如，精密氣動氣缸不能提供足夠的光纖拉力和細微的壓力控制，以精確地對光纖施加預定的拉力量。高精度微動線性步進電動機同樣不能提供要求的精確拉力調整。使用機械平衡梁的相關問題包括，根本上這是手動過程，並不特別有助於自動化。
音圈促動的夾緊結構是眾所周知的。例如，美國專利U.S.4,653,681描述一種應用於線材粘合中的音圈促動的細線夾鉗。在微處理器的控制應用音圈，夾鉗的夾爪可以從正常關閉位置移動到開放位置。美國專利5.114.066中所描述的一種可編程音圈線材張緊器也利於線材粘合。這說明在線材粘合應用中使用音圈是已知的。不過，使用計算機控制的聲頻電動機還沒有應用於對光纖可重複地施加精確的拉力，以達到具有基本上同樣波長響應的光纖布拉格光柵連貫一致的生產。
音圈促動器268有利的使用提供相應於可以細微控制的輸入電流的線性輸出力。高精度電源供應與音圈促動器268一起產生穩定的信號，導致顯著地恆常的輸出力。這容許選擇廣泛範圍的輸出力，只受線圈與磁鐵之間能量轉移幅度的限制。促動器268的輸出力與輸入電流成正比，相似於直流電動機。根據聲頻促動器的拉力方法出現在響應線圈和磁鐵之間能量的無軸承通路。提供較之過去的採用添加和除去靜態重量以增加或減少光纖上拉力的方法，使用該方法的拉力調整具有明顯的優點。
圖23示出音圈和負載傳感器用的安裝座278、280包括空氣軸承滑架282、284，使對於支承杆286達到最小摩擦。空氣軸承滑架282、284在系統中減少靜摩擦達到很低的、甚至微不足道的水平。在軸襯282、284中減少摩擦促使精確地施加相應於作用在負載傳感器270力的光纖拉力。這導致音圈促動器268產生的力得到改進的控制，並且對光纖20更一致地施加拉力。各滑架282、284包括附接於光纖20中間部分的夾鉗262、264。夾鉗262、264之間的分離表明需施加拉力的光纖20的中間部分。附著在聲頻促動器268的移動線圈上的延伸導向杆288推動負載傳感器270而增加兩滑架之間的分離。增加滑架282、284之間的分離通過夾鉗262、264使它們互相移開而對光纖20添加應變。在達到所要求的拉力後，一對夾持器272、274握住光纖20的內部已測量的光纖部分276。已測量的光纖部分276稍微短於夾鉗262、264之間的中間部分。精確地維持力在選定的水平上促成寫入合適的光纖布拉格光柵。力的選擇和控制涉及使用負載傳感器270測量和示出最初施加於光纖20並維持在寫入過程中的拉力。負載傳感器270也可以在計算機控制的自動化光纖布拉格光柵的寫入中提供反饋。
寫入光纖光柵的一個重要方面是需要夾持已測量的光纖部分276在整個過程處於固定不動的狀態中。這需要使用特別固定在夾持器272、274中的夾爪組件290，以便可活動地固定已測量的光纖段276在要求的不動狀態下。附接在細絲拉緊裝置260的夾鉗262、264可以使用同一夾爪組件290或者另外提供對光纖20中間部分足夠的夾持。
圖24示出附著適當設計的夾爪組件290的光纖部分夾持器272。夾爪組件290包括附連在夾持器272端部的下夾爪292和與下夾爪292接合以握持並使已測量的光纖段276固定不動的上夾爪294，在圖24中的截面所示。
圖25提供形成在下夾爪292上表面的V-形溝槽296和在上夾爪294下表面的矩形截面凹槽298的詳圖。夾爪組件290的各溝槽296和凹槽298的尺寸相當於夾持於不動狀態下已測量光纖部分276的直徑。
夾爪組件290設計需要光纖20尺寸與V-形溝槽296和矩形凹槽298的尺寸的相匹配。尺寸的匹配使得在已測量光纖部分276周圍的接觸點上施加基本上相等的壓力，該光纖部分被夾持不動以便按照本發明寫入布拉格光柵。較佳地光纖20在其圓周周圍各接觸點上施加相等的壓力的狀態下，夾持在V-形溝槽296和矩形凹槽298之間。這在圖25中由以下事實所述明，即光纖20與V-形溝槽296的兩接觸點和光纖與凹槽298的接觸點離裸露的光纖106是等距的。均勻施加壓力導致在已測量光纖部分276的直徑上應力均勻分布，以減少光纖損壞到最低限度，同時考慮到夾持器272、274需要的壓力以夾持已測量光纖部分276處於固定不動狀態。V-形卡盤對於夾緊光纖是已知的，如在美國專利U.S.4,623,156和U.S.5,340,371所述明。在這兩種情況中均不示出已經考慮對於光纖周圍各點施加的壓力進行均衡。
在本發明較佳的實施方案中，光纖20圓周周圍的壓力平衡需要使用浮動的上夾爪組件295，如圖26所示。自動調整浮動上夾爪組件295包括光纖夾300、支承凸緣302和把光纖夾300從支承凸緣隔開的角度補償器304(見圖27)。光纖夾300可以在此稱作細絲夾。各夾持器272、274在此情況包括上夾爪安裝座306和下夾爪安裝座308。下夾爪292附著在下夾爪安裝座308上而上夾爪組件295通過支承凸緣302附著在上夾爪安裝座306上。從支承凸緣302懸掛光纖夾300較佳地採用彈簧承載的連接器310。作用在光纖夾300和支承凸緣302之間的彈簧拉力使角度補償器304保留在其間。在細絲20鎖住在夾持器272、274的下夾爪292和上夾爪294之間時，使用浮動的上夾爪組件295能施加握持力於細絲20而基本上不使細絲20移位或旋轉。夾鉗262、264也可以包括浮動的夾爪組件。
圖27示出在浮動夾爪組件295和下夾爪292之間握持細絲20的結果。當浮動夾爪組件向下夾爪292移動時，細絲夾持器292的矩形凹槽298與位於下夾爪292的V-形溝槽296中的細絲發生接觸。當接觸發生時，細絲夾300可少許調整以便均勻地對細絲施加握持力而不幹擾之。調整細絲夾300依靠由於角度補償器304(使其從支承凸緣302分隔)的獨立運動。按照本發明較佳的角度補償器304包括防止細絲夾300和支承凸緣302接觸的球形元件。較佳地角度補償器304坐落在光纖夾300中基本上錐形的凹陷部分301和在支承凸緣302上的基本上錐形凹窩303之間。角度補償器304使支承凸緣302從細絲夾300分開以便它們獨立地運動。此外，角度補償器304的球形結構使細絲夾300能使圓周有效地變化角度。
前面的討論描述了在寫入布拉格光柵時使用包括對光纖施加拉力的使拉力保持器260的設備定位、夾緊和握持單根光纖的描述。該描述牽涉到細絲組織器10和拉力保持器266之間的相對定位。當細絲組織器10代表在堆疊結構68中組織器10之一時，布拉格光柵的寫入可以用多種方法完成。例如光纖布拉格光柵可以用一步驟一次寫入一個，並重複過程移動在選出的細絲組織器10中裝載的光纖20進入正確位置，相對於拉力保持器266以執行布拉格光柵的寫入。如以前所描述，在布拉格光柵寫入中，光纖20的波長響應可以被監控。作為順序寫入布拉格光柵的替代方案可以採用一系列拉力保持器266和有關的寫入裝置，以便同時寫入多個布拉格光柵。
使用分度器以在堆疊結構68中重新定位的步驟和過程，例如較佳地用上下方向的運動，對布拉格光柵寫入裝置提供新的光纖。堆疊結構68裝在分度器的平臺上，後者適合於以已知的位置關係，並利用間隔塊70和組織器安裝座72的對準，在堆疊結構68和平臺之間提供配合。在建立起堆疊結構68相對於分度器的較佳設置，並且在形成光纖引出線252對光學探測系統的連接後，掃描各光纖以確認可靠光學連接的存在。
在光纖光學上連接至光學探測系統的狀態下的堆疊結構68在分度器上的安放領先於連續的布拉格光柵寫入過程，其中分度器起初使用光學傳感器掃描細絲組織器10計算堆疊結構68中的數量。這一過程指明在堆疊結構68中的第一細絲組織器10。一系列的操作改變夾持在第一細絲組織器10中光纖20。在改變光纖本身前，消除恆常力拉緊器58的作用，如以前所描述，使用包括一對滑輪64(處於形成在支承板12邊緣上缺口66的兩側)。拉力線62，通過滑輪64周圍並越過缺口66，可以握持在缺口66的附近並且平行於板12的邊緣而朝向最近的導向器24略微延伸。這可釋放細絲組織器10中旋轉線軸18上的拉力，由此釋放細絲或光纖20的拉力。
改變光纖形式的細絲20的準備工作需要使用聯合細絲拉緊裝置260和幹涉圖案發生器(未示)的裝置固定光纖的無拉力部分。各細絲拉緊裝置260和幹涉圖案發生器可以分別移動，最初如以前所討論使光纖20固定和定位，然後改變光纖的結構。
如以前所討論，細絲拉緊裝置260使用第一夾鉗262和第二夾鉗264握持光纖20。在兩夾鉗262、264之間所操作的力對它們之間的光纖20部分施加拉力。該力可以用聲頻促動器268產生。拉力的量是預定的並用負載傳感器270測量。此時光學探測系統提供對光纖20參考性掃描，包括在夾鉗262、264之間在拉力下夾持的部分。
為可重複地改變光纖20，較佳地光纖20的已測量的部分保持在由握持光纖並夾持之的第一夾持器272和第二夾持器274夾持的固定狀態。一旦光纖的已測量部分已經被固定，幹涉圖案發生器移動到緊靠光纖20的已測量部分276之處。從容器內雷射源發出的光穿過開放的快門和包括幹涉圖案發生器的光學系統以產生幹涉圖案。幹涉圖案發生器靠近光纖20可使其提供足夠的能量以複製在光纖20芯線106的幹涉圖案或幹涉照片的線性特性，且較佳地是在已測量光纖部分內複製。作為在被輻射影響的光纖芯線106部分折射指數變化的結果，由紫外線雷射產生的光化學輻射的衝擊可產生光纖布拉格光柵。折射率指數的調製對應於由幹涉圖案發生器產生的幹涉照片。光纖芯線中幹涉照片複製的進程可利用數據採集的光學探測系統加以監控。數據採集跟蹤著時間而發展的布拉格光柵傳輸光譜的變化。在探測到所要求的傳輸光譜時，光學探測系統關閉快門以防止光纖進一步暴露在雷射下。
在完成光纖改變和從已測量光纖部分鄰近移去幹涉圖案發生器之後，夾持器272、274和夾鉗262、264從光纖20退出，使細絲拉緊裝置移動到在堆疊結構68中的下一個細絲組織器10。一旦細絲組織器10從布拉格光柵寫入設備分開，拉力減少組件釋放光纖並把它又一次放置在細絲組織器10的拉緊器58產生的拉力下。這完成了給定光纖20的改變，在重複布拉格光柵寫入循環前，使分度器可重新調整，並使堆疊結構68中下一個細絲組織器10中的光纖20對準細絲拉緊裝置和幹涉圖案發生器。
使用退火爐在300℃下10分鐘的退火對使光纖折射率改變產生的布拉格光柵穩定。經退火的布拉格光柵通過重塗覆光纖20中間部分而得到保護，該光纖以前被剝去保護覆層。任何一種方法均可用來對光纖布拉格光柵實施保護性的重塗覆，包括對光纖用可固化液體的模內塗覆、擠出覆層和噴塗。對於模內塗覆液體的覆層配方有商業上可供的設備。光纖段模內重塗覆的質量隨著操作者在模腔中把光纖仔細定位的技術熟練度而變化。此外，產品的產出量由於與光纖處理和區段重塗覆相關的覆層缺陷和光纖強度而減少。作為替代，噴塗或擠出覆層可以用來重塗覆按照本發明包括布拉格光柵的光纖。
按照本發明細絲組織器10可以有利地用來使光纖20的無覆層部分250在光纖的重塗覆模具中定位。由於細絲組織器10也對光纖20施加拉力，附接於模具重塗覆器(由新澤西州的，Morganville市，Vytran公司供應的型號)的對準板是光纖校正定位在分開模裝置的諸如半圓形或V-形凹槽中的光纖的唯一要求。對準板可以有意識地設置的螺柱以接合細絲組織器10平面支承板12上的通孔80。這消除模具用微操縱器平臺之類定位的要求。凹槽的有效直徑稍大於光纖剩餘覆層部分的直徑。由於光纖通過細絲組織器預先張緊，可以消除通常外部張緊的需要。一旦脆弱的光纖20的無覆層部分250已經懸置且在未及凹槽表面，鉸接的模具閉合，而重塗覆的材料被注入凹槽一直到它延伸至光纖的有覆層部分。模塑材料然後被固化而產生重塗覆區段，其尺寸特性基本上與原來的覆層光纖全同。
以上簡單地描述的光纖重塗覆器類型包括組合鋼模，其各部分包含配合的半圓形凹槽以容納光纖。當夾合在一起，凹槽形成圓柱形的稍大於覆層光纖的外徑的通孔以容許在注射覆層材料時空氣逃逸。在該結構中原有的覆層保持未塗覆區段懸置在通孔中。未塗覆的短光纖段典型地不大於半英寸，使因為與通孔接觸的損壞可能性儘量減少。另外，一系列附接在中間光纖部分兩側的夾鉗防止未塗部分接觸通孔。在注入重塗覆液體以前，模具的上半部分夾定在位以形成圓柱形通孔。可固化的重塗覆液可以是在室溫下固化的環氧樹脂或其它在更高溫度下固化或者響應適當的諸如紫外線輻射的輻射能而固化的樹脂。
圖28闡明使用細絲組織器10儲存具有裸露部分250的光纖20，它已經改變以包括布拉格光柵。暴露的布拉格光柵在細絲組織器10定位於適當的噴射重塗覆裝置320內後可以重塗覆。對於使相對於噴射重塗覆裝置320正確定位的細絲組織器，光纖的裸露部分250處於從重塗覆噴塗頭322射出的噴霧路徑中。這樣的正確的定位可以通過任何方法和裝置之一獲得。其中之一利用適當地相對定位於噴射重塗覆裝置的板，並且包括接合在細絲組織器10中通孔的對準螺柱以放置光纖20的裸露部分250在施加重塗覆噴霧的最佳位置。
噴射重塗覆裝置320包括至少一個重塗覆噴塗頭322和一輻射源324。細絲組織器10適合於在重塗覆噴塗頭322和輻射源之間光纖20的裸露部分的擺動運動。較佳地，重塗覆噴塗頭322的位置離光纖20從1釐米到2釐米，以防止噴塗頭322與沉積層彼此接觸。噴射重塗覆方法提供可控制的局部重塗覆，所獲得的性能特性是在傳統的模內重塗覆過程中不可能獲得的。這是一種無接觸方法，因為包括裸露部分250的光纖20並不接觸重塗覆設備的任何部分。這說明在細絲組織器10中懸掛光纖20的另一點益處，即可以立即在光纖對噴塗頭322的精確對準下附接至重塗覆裝置。噴射重塗覆的另一個益處牽涉在重塗覆化合物上面再塗另一種示出不同性質材料，以便在光纖周圍產生多層緩衝結構，包括在諸如模量以及耐久性或硬度等的性質上不同的覆層。
採用噴射重塗覆過程容許靈活地在從重塗覆噴塗頭射出的噴射或噴霧路徑中設置單根或多根光纖。在細絲組織器10提供處理光纖20較佳的裝置之處，幾個細絲組織器10可以在變化的方位下接近地設置，以便在單獨的噴射或定向噴霧路徑中設置多條光纖。相比傳統空腔模具重塗覆，噴射重塗覆的另外的優點是可提供能被調整或轉移到不同段的裸露光纖部分的噴射重塗覆頭322。
當光纖20的裸露部分250來回移動重塗覆噴塗頭322時，裸露光纖部分250的一側接受從可固化重塗覆化合物噴霧中小滴的輕微沉積。細絲組織器的運動然後把小滴的沉積放置在輻射源324的照明路徑中。輻射固化重塗覆化合物覆層。回到重塗覆噴塗頭322的位置，細絲組織器10翻轉以暴露以前裸露光纖部分250的反面至可固化重塗覆化合物的噴射中。這使重塗覆化合物的細霧施加在暴露的光纖表面。這一覆層可以如前所描述地固化。隨著細絲組織器10擺動和翻轉通過覆層和固化反覆的過程，光纖塗覆具有多層重塗覆化合物的保護層。由於形成相繼的覆層材料層，所以再塗的光纖表面具有不光滑的外觀，。通過用ELFA STEP機械觸針光度儀(Tencor Corporation可供)的表面掃描，在顯微鏡承物玻璃片表面上可以示出覆層的表面起伏高達15μm(微米)。
大約施加五十次重塗覆化合物，著每次通過後進行固化，在重塗覆段上形成一層，其厚度相似於光纖20其它部分原始緩衝覆層的厚度。這一技術使重塗覆化合物的覆層塗覆在光纖的表面上，以在裸露的光纖106上形成具有厚度為從10微米到100微米的保護覆層。噴射覆層光纖的直徑可以用顯微鏡和QUADRA-CHEK 2000(新罕布夏州，Bedford市，Metronics Inc.提供)來測量。覆層厚度可以按照應用的要求變化。
本發明的另一實施方案提供第二種重塗覆噴塗頭326和可選地第二種輻射源328，它們設置在以前討論的重塗覆噴塗頭322和輻射源324對面。多噴塗頭326和輻射源328描述為佔據對面的或交錯對面的位置，包括位置對準，但不局限於此。可以在光纖重塗覆過程中使用有意識地設置任何數量的噴塗頭。在光纖20的兩側設置噴塗頭和輻射源利於重塗覆裸露光纖部分250的兩側，且無需翻轉細絲組織器10 180°。如以前所述明，採用附加的輻射源328是任選的，因為從單個輻射源328出來的光束可能導致使重塗覆光纖周圍固化。
噴塗於裸露光纖106的小滴沉積的輪廓將反映從噴塗頭322發射小滴雲團的尺寸和形狀。如果需要，一種修正小滴雲團的裝置可在光纖表面上產生要求的小滴圖案。合適的整形裝置包括模板、其它類型的掩蔽裝置和諸如氣刀之類的氣流偏轉器。
按照本發明較佳的重塗覆過程，使用氣刀引導霧化氣流與光纖20在各種角度下接觸。氣刀調整小滴雲團形狀和其與光纖20的衝擊角度可容許使用最少噴塗頭322、326來獲得最佳光纖重塗覆的均勻度和同心度。此外，當與在日本專利JP 60-122754中描述的相對高容量噴塗頭髮散氣流的控制相比較，使用氣刀偏轉小容量重塗覆化合物有其優點。美國專利US 5,219,120說明使用氣角，它可提供移動的空氣薄層，以產生基本上均勻的霧化液體的線性彌散，且在氣角上方運動並基本上跨越氣角寬度延伸。氣角分布霧化液體彌散物到一個適合噴塗線路板的平面的寬度。這樣小滴雲團的廣泛分布並不直接施加於諸如光纖之類的較狹曲面。此外，在US 5,219,120中所描述的氣角是與液體霧化器分開的結構。
較佳地按照本發明氣刀偏轉是通過使用配合在噴塗頭的出口噴嘴上面氣刀附件出現的。氣刀附件包括一對接受室，至少在噴塗頭兩側各一，空氣可以引入該室。各接受室在連接至貯氣器的一端處有一入口。各室的對面一端包括一氣刀狹縫，它與噴塗頭的軸線成一角度地引出。。從氣刀狹縫發出的空氣偏轉噴射雲團(例如由超聲霧化噴塗頭所產生)，其角度對應於狹縫和噴塗頭軸線之間形成的角度。如上所述，各氣刀獨立的操作促使噴霧有選擇地偏轉，偏轉角度引導小滴雲團朝向光纖的無覆層部分。小滴雲團有選擇性地偏轉使數條光纖圍繞噴塗頭的噴嘴定位。從空氣接受室的發射狹縫射出的空氣衝擊使霧化的噴射在各種不同角度下偏轉，以便利用按照本發明的細絲組織器10順序地重塗覆夾持在噴塗頭周圍的多條光纖。使用空氣偏轉較佳地需要重塗覆化合物是不抑制氧的。這並不阻止使用氧抑制重塗覆液體，只要惰性氣體連接到氣刀附件的接受室即可。
光纖20的裸露部分250的重塗覆過程可以使用根據噴墨或超聲霧化技術的噴塗頭322、326。較佳地，對光纖20應用可固化重塗覆化合物使用超聲霧化技術小粒(小於50微米)液體(其粘度為40到900釐泊，較佳地為40到400釐泊)分配到光纖20的裸露部分上。粘度測量在25℃的溫度下進行，並採用BOHLIN CS-50流變儀。按照本發明重塗覆光纖的覆層化合物其它要求視重塗覆光纖裝置的用途(如用於布拉格光柵)而定。表1的例子1提供負載承受覆層，較佳地具有高模量、高玻璃轉變溫度(Tg)和對於選定的應用在上操作溫度以上的溫度穩定性。例子2和3產生的固化覆層可與光纖的重塗覆部分一起撓曲和彎折。在此情況，較佳地覆層化合物有相似於原來施加於光纖的未改變的緩衝層的熱機械性能。這樣的覆層立即固化將減少導致成珠狀或不良同心度的不理想的凝聚。
超聲霧化過程不同於噴射霧化過程在於，需要空氣速度將可噴射的化合物打碎成小滴。噴射霧化過程的小滴尺寸較大(50到100微米直徑)，而在其低壓～20磅/平方英寸時，噴射速度用力推進小滴使其在衝擊到光纖表面時散布開。因速度相對地較高，空氣噴霧對於光纖的衝擊力造成凝聚小滴氣泡的集結，並伴隨著不同心覆層的形成。
超聲霧化過程產生極小的覆層化合物體積容量，採用從PopperSons購得的2.0毫升玻璃針筒其流量範圍在在0.001到0.010毫升/分鐘內。分配基本上無方向的、小於50微米直徑小滴雲團的流動速率取決於噴霧頭前面掃描光纖的速度。低速流動的氮氣或其它惰性攜帶氣體朝向目標表面引導重塗覆化合物的超細小滴雲團。小體積雲團和極小的小滴尺寸造成在光纖表面形成斷續的有織紋的包覆層。雖然對於噴塗應用覆層粘度已足夠地低，但較佳的覆層化合物在覆層上面施加之後、覆層之前呈現最小的流動。因為重塗覆化合物在應用後立即經歷暴露在輻射源324、328的固化輻射下，所以流動和小滴凝聚被更進一步限制。反覆施加重塗覆化合物在光纖的裸露部分250上以形成保護覆層。重塗覆的光纖較佳地具有相對較光滑的外觀，即無氣泡外表。該要求引導用於準備按照本發明重塗覆化合物材料的選擇。
合適的重塗覆化合物包括低分子量、低粘度的環氧功能的100％固體樹脂，它較佳地通過陽離子光致引發劑(其中特別是碘鹽引發劑)引發的離子機構進行光致交聯。這樣的覆層對於光纖的未剝離緩衝層以及光纖的裸露表面均具有良好粘著力。離子固化的發生不排除氧。在惰性環境中也可以使用原子團的固化重塗覆化合物。光致交聯的合適輻射源包括具有在藍色/可見和光譜的紫外波長區域內的發射波長的輻射源。固化覆層按照本發明。
典型固化重塗覆化合物具有至少等於並較佳地大於玻璃的延伸率，即7％。此外，固化重塗覆化合物具有韌性和對玻璃足夠的粘度，以抵抗在處理重塗覆的光纖時意外的與其它物件的摩擦或接觸。
表1 細絲覆層配方


*注環氧樹脂A是從Union Carbide Corporation購得的CYRACUREUVR-6105。
環氧樹脂B是從Resolution Performance Products購得的HELOXY 107。
環氧樹脂C是從Resolution Performance Products購得的EPONEX 1510。
環氧樹脂D是從Resolution Performance Products購得的HELOXY 7。
聚醚乙二醇是從E.I.du Pont NemoursCompany購得的TERATHANE650。
碘鹽溶液是從General Electric Company供應的UV 9380C。
覆層化合物粘度測量使用BOHLIN CS-50型控制應力流變儀來測量按照本發明的重塗覆細絲的覆層化合物粘度。試驗方法採用平行板幾何和「應力粘度測定法」模式。在粘度測量開始時把覆層化合物放置在平行板幾何的基座表面。裝在心軸上旋轉的第二表面下放到與覆層化合物接觸，一直到在平行幾何的表面之間存在一個規定的空隙為止。旋轉心軸以提高轉動速度到每分鐘多轉，以產生預先定義的應力(扭矩)。計算粘度值包括考慮到表面的幾何、扭矩和空隙。這裡引用的粘度是在25℃下、所採用的表面直徑為20毫米，、表面之間空隙為0.3毫米和應力為93.8帕斯卡的條件下獲得的。
包括超聲霧化器的噴塗頭用來將可固化的重塗覆配方(表1所示)應用到幾種例子的二氧化矽光纖的裸露表面，各光纖的直徑為125微米。各配方通過超聲霧化器(從Sono-Tek購得)的霧化氣角的尖端分配。超聲霧化器的電源供應設置為5.4瓦的水平。具有粘度範圍從40釐泊到400釐泊的重塗覆配方的成功霧化是通過採用經過超聲霧化器的噴嘴體中心的微孔液體輸送管來實現的。最好覆層化合物所具有粘度為200釐泊。重塗覆配方液體在針筒泵輸送率0.015毫升/分鐘下供應到微孔管。較佳的方法使用從佛羅裡達州邁阿密市的Small Parts Inc.購得的21.5規格的微孔管。這提供對供應到霧化點的小量重塗覆化合物的精確控制。
以上描述的超聲霧化產生無方向性覆層化合物的霧化物，這需要被夾帶在定向性的氣流中。較佳地，定向性氣流包括在微通孔管周圍的護罩控制下的惰性氣體，例如氮氣。以1.0升/分鐘的速率流過霧化器周圍護罩的氮氣氣流產生合適地控制的重塗覆化配方的霧化物。調整空氣護罩改變氣流的輪廓，由此改變衝擊在選定表面上的可固化重塗覆配方小滴流的尺寸、形狀和覆蓋範圍。只需施加4到6次覆層配方就可在表面上形成連續覆層。不過，根據處理過程的情況，施加覆層配方可能需要重複40到60次，以在選定的表面上形成達到250微米的覆層厚度。
下面示出了一種細絲重塗覆配方，它用以產生供噴墨印刷/噴塗頭應用的合適材料流例子4環氧樹脂A 76.0％(重量)環氧樹脂B 19.0％(重量)光致引發劑溶液 5.0％(重量)光致引發劑溶液包含40份甲基碘、60份癸基醇和4份異丙基噻噸酮。
噴墨印刷/噴塗頭在70℃的溫度下工作。選用康乃狄克州Brookfield市的Trident International Inc.購得的噴墨印刷/噴塗頭對幾種直徑為125微米的二氧化矽光纖樣品施加重塗覆化合物。印刷頭具有64個噴嘴，各為50微米直徑。在施加重塗覆化合物之前，使用裝在細絲重塗覆裝置上的細絲組織器提供適當的光纖與噴墨印刷/噴塗頭的對準。在5個二氧化矽光纖樣品的每一光纖一側上，在1釐米的長度上噴塗化合物的微粒。帶有紫外波段的EFOSULTRACURE輻射源(加拿大，安大略，Mississauga，EFOS Inc.)被用來將能量引導到覆層樣品以引發固化。在重塗覆噴塗頭下反覆通過，隨後進行紫外線輻射固化，從而對裸露的光纖產生足夠的覆蓋。
圖29提供一較佳組合模具擠出覆層法的示意性表示圖，其中應用重塗覆液體擠出裝置330，它具有包圍光纖20以重塗覆含有布拉格光柵的裸露光纖部分250的模具頭組件232的模具頭組件332。發表與1998年6月11日的Electronics Letters雜誌第34卷第12期刊載了一研究報告，它說明分一種模具重塗覆工藝，用以將聚醯亞胺溶液塗覆到光纖裸露部分。該工藝涉及將光纖牽引穿過充滿流體的組合模具，然後在70℃驅走溶液，隨後在300℃的溫度下烘烤聚醯亞胺重塗覆段。
按照本發明組合模具擠出重塗覆對於包括受控塗覆和相對較低溫度固化重塗覆化合物的光纖重塗覆所提供改進如下。以上所述模具頭組件包括組合整形模334和包圍光纖20周圍的在同軸輻射固化室336。在細絲組織器10與重塗覆液體擠出裝置330接合時，為了重塗覆和保護布拉格光柵，精確地定位光纖20。任何一種方法可以用來接合細絲組織器10與擠出裝置330，只要模具頭組合332可活動地對準以在需要重塗覆的光纖部分250周圍沉積基本上均勻的覆層即可。在重塗覆中，光纖20的裸露光纖部分250在光纖定位器之間保持不動。組合整形模334處於裸露光纖部分250的一端附近，從該端可固化的重塗覆化合物將施加在裸露部分250的剩餘部分上。當模具336越過光纖裸露部分250整個長度時，可光致固化的覆層從定徑模336的前導邊緣擠出。輻射固化室336與跟隨在後定徑模334一起移動，以使可光致固化的重塗覆化合物在其沉積在光纖20的表面上後立即固化。重塗覆化合物固化反應較佳地需要惰性的大氣環境。為此目的，惰性氣體輸送管338引導氮氣流進入輻射固化室336，該室用適當的輻射源照射，較佳的是紫外線輻射。
鄰近塗覆頭332的線性運送機構350包括導向杆352和裝在導向杆352上以便沿導向杆352移動的滑架354。從滑架到塗覆頭332的連接杆356在滑架354的運動中提供塗覆頭組件332的線性運動，以將塗覆頭332從光纖20的裸露部分250的第一邊界移動到第二邊界。可固化液體可以從整形模334中擠出，從輻射源336發射的能量用於在光纖20的裸露部分250重塗覆過程中固化流體。
在其運動中，組合模具334沿光纖段20施加基本上均勻厚度的重塗覆化合物，該光纖段包括裸露部分250和在兩端的覆蓋原來次級緩衝層的邊緣。帶有重塗覆化合物同心層的光纖20的均勻覆蓋取決於細絲組織器10的定位精度，以較佳地將光纖20放置成與整形模334同軸。輻射固化室336具有一個尺寸，使其內部表面無論在固化前還是後都不接觸重塗覆化合物層。當同心地塗覆時，裸露部分250將只與重塗覆化合物接觸。定徑模334的可開結構和輻射固化室336使光纖20在重塗覆流體擠出裝置330中容易地定位。正確的光纖定位，如前所述，是細絲組織器10與重塗覆流體擠出裝置330精確接合的結果。在模具頭組件332重新開放後，在完成重塗覆和固化過程後，在重塗覆光纖20和輻射固化室336內部表面之間的空隙使光纖20從組件無阻礙地取出。
裸露光纖部分250長度的變化可以通過調整模具頭組件332在擠出重塗覆化合物時可能移動的距離來適應。在到達輻射固化室336前，重塗覆化合物的表面拉力將消除覆層中的任何不規則形狀，即使模具頭組件332隻有6.0毫米到7.5毫米的長度。長度短的優點在於其避免被重塗覆化合物汙染。此外，少量剩餘重塗覆化合物可能相對地容易從組件332內部清除。
雖然裸露光纖部分250在施加保護性重塗覆化合物時具有水平方位，但在光纖拉伸塗覆的過程中，移動的擠出模334產生了與垂直操作的塗覆頭相似的結果。整形模334和和光纖20之間的相對運動模擬拉伸過程。這消除諸如溢料、澆口痕跡、下陷和覆層分層等由於覆層粘結在模具表面而產生的模具重塗覆缺陷。
在裸露光纖部分250兩端上的端部邊緣的擠出意味著由於擠出的最初沉積發生在仍舊被原來覆層100、102所保護的光纖20區域。這基本上防止傳統地與光纖裝入傳統的重塗覆模具相關的光纖強度損失。按照本發明用組合模具擠出重塗覆的裸露光纖部分250通過超過800千磅/平方英寸水平的Vitran耐用性考驗試驗證明可保持其強度。
已經描述的光纖布拉格光柵的製造過程，說明一個緊湊的細絲組織器10如何可以用來在各種形式的處理設備之間處理和運載光纖20。各處理設備可以包括一對安裝銷子，它們對準並插入細絲組織器10的通孔80，以便光纖20的中間部分正確定位於所選擇的裝置。這樣容易的定位也促進至少部分布拉格光柵的製造過程自動化，而不似過去的相似過程完全依賴於操作者的技巧使光纖正確定位。應該認識到安裝銷子和通孔之間的接合只是過程中對準光纖方法之一。
按照要求這裡披露本發明的細節，不過，應該理解披露的實施方案僅是示範性的。因此，這裡披露的特定的結構和功能性細節不應認為是一種限制，而僅僅作為權利要求的基礎和供本行業熟練人員在各方面應用本發明代表性的基礎。
權利要求
1.一種細絲夾持夾具，它具有一關閉位置，用於對細絲周圍的多個點施加基本均衡的壓力，所述夾持夾具包括一第一夾爪，具有一平的表面和形成在所述第一夾爪中並通向所述平的表面的一端部開放的溝槽；和一第二夾爪，具有一帶有特殊結構的表面，所述表面包括基本上為矩形截面且端部開放的一凹槽，所述溝槽和所述凹槽的尺寸構造成用來，在所述溝槽與所述凹槽軸向對準、所述平的表面處於所述帶有特殊結構的表面相鄰的位置、且由於施加力使所述第一夾爪向第二夾爪移動而使所述細絲夾持夾具處於所述關閉位置時，對放置在所述溝槽和所述凹槽之間的一細絲均勻地施加壓力。
2.按照權利要求1的細絲夾持夾具，其特徵在於，所述溝槽具有V-形截面。
3.按照權利要求1的細絲夾持夾具，其特徵在於，所述關閉位置防止細絲的軸向和旋轉運動。
4.按照權利要求1的細絲夾持夾具，其特徵在於，所述第一夾爪包括一下夾爪安裝座和包括一下夾爪，所述下夾爪所述的平的表面及形成在其中的所述端部開放的溝槽的下夾爪。
5.按照權利要求1的細絲夾持夾具，其特徵在於，細絲為光學纖維。
6.按照權利要求1的細絲夾持夾具，其特徵在於，所述第二夾爪包括一上夾爪安裝座和一上夾爪組件，所述上夾爪組件包括附接在所述上夾爪安裝座上的一支承凸緣；一纖維夾，具有與包括所述端部開放的凹槽的一帶有特殊結構的表面相對的一接觸表面；以及多個彈簧連接器，使所述纖維夾保持在所述支承凸緣上。
7.按照權利要求6的細絲夾持夾具，其特徵在於，所述支承凸緣包括一支承表面，所述支承表面具有形成在其中的基本上呈錐形的一凹進部分，，且所述纖維夾包括一接觸面，所述接觸面具有形成在其中的基本上呈錐形的一下凹部分。
8.按照權利要求7的細絲夾持夾具，其特徵在於，還包括通過由所述多個彈簧連接器產生的力而限制在所述凹進部分和所述下凹部分之間的一角度補償器，所述角度補償器使所述支承凸緣和所述纖維夾之間保持分離，以使它們能互相獨立運動。
9.一種細絲夾持夾具，它包括一夾持器，具有一打開位置和一關閉位置，所述夾持器還包括一下夾爪安裝座；連接於所述下夾爪安裝座的一下夾爪，所述下夾爪具有一平的表面和形成在其中的端部開放的一V-形溝槽，所述V-形溝槽通向所述平的表面以接受至少一細絲的一部分；一上夾爪安裝座；一上夾爪組件，它包括附接於所述上夾爪安裝座的一支承凸緣，所述支承凸緣包括具有基本上呈錐形的一凹進部分的一支承表面；一纖維夾，具有與包括端部開放的基本上呈矩形截面一凹槽的一帶有特殊結構的表面相對的一接觸表面，所述接觸表面具有形成在其中基本上呈錐形的一下凹部分，所述端部開放的凹槽和所述V-形溝槽縱向對準，以在所述夾持器處於所述關閉位置時接觸至少細絲的一部分；多個彈簧連接器，使所述纖維夾保持在所述支承凸緣上；以及通過由所述多個彈簧連接器產生的力而限制在所述支承表面的所述凹進部分和所述接觸面的所述下凹部分之間一角度補償器，所述角度補償器保持分離以便容許所述支承凸緣對於所述纖維夾獨立運動，用來微調所述纖維夾，以使其在所述端部開放的凹槽和所述V-形溝槽與在所述夾持器從所述打開位置運動到所述關閉位置之後被夾持於其間的細絲之間的諸接觸點處施加基本上相等的力。
全文摘要
一種細絲塗覆裝置，包括可釋放地固定細絲的一框架和安裝在框架上以便在第一位置和第二位置之間擺動的託一架。在滑架上安裝第一細絲夾持夾具以及也安裝在滑架上的一第二細絲夾具，所述第二細絲夾具與第一細絲夾持夾具軸向對準以將一包括位於第一邊界和第二邊界之間的一裸露部分的經過測量的細絲部分(較佳地為光學纖維)固定在第一細絲夾持夾具和第二細絲夾持夾具之間。至少有一個噴塗頭附接在框架上第一位置處，並且至少有一個輻射源固定在框架上第二位置處。當滑架在第一位置和第二位置之間擺動時，經過測量的細絲部分在噴塗頭和輻射源之間運動，以便將裸露部分放置成從噴塗頭接受可固化覆層化合物，用於從第一邊界到第二邊界進行塗敷，並此後通過暴露在輻射源下的輻射下來固化可固化的覆層。
文檔編號G02B6/38GK1535390SQ01823037
公開日2004年10月6日 申請日期2001年6月26日 優先權日2001年3月13日
發明者A·W·加蒂卡, R·P·佩平, S·P·勒布朗, A W 加蒂卡, 佩平, 勒布朗 申請人:3M創新有限公司