CN100357205C - 通过旋压制造光纤的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过旋压制造光纤的方法和装置，在光纤制造方法中，熔化光纤预制品的端部并从熔化的光纤预制品端部中拉制光纤。接着对光纤涂敷涂层并沿某一方向旋压光纤。通过沿不同方向旋压光纤来消除涂层变形。

Description

通过旋压制造光纤的装置和方法
技术领域
本发明总的来说涉及光纤，尤其涉及一种制造光纤的装置和方法。
背景技术
在光纤的物理性质和在光纤中传播的光的偏振状态之间的互相作用引起偏振模式分散(polarization mode dispersion)(PMD)。由于由芯的非环状和非对称折射以及在拉制期间的应力非对称所引起的双折射，偏振分量以不同群速度沿两个偏振轴传播。所产生的DGD(微分群延迟)导致脉冲展宽。
有若干种方法来克服PMD。一个方法是旋压(spin)光纤，以通过模式耦合来减小DGD。主轴被随机定位而没有任何固定的方向，在所述主轴处设定偏振模式。因此，当光脉冲传输时，能量交换导致耦合。结果，在光纤内两种模式之间的速度差是很小的。因此，PMD随光纤长度的增加而减小。然而，根据主轴的随机定位，可观察到的仅是PMD的统计趋势，根据入射偏振和测量条件，各个PMD的测量可有很大的不同。
例如，若光纤在拉制期间被人工变形(或扭曲)，主轴发生偏移。具有预定周期的光纤的连接提供了随机主轴定向。在这点上，在一个主轴之上的慢模式与另一主轴上的快模式以预定的周期交替。尽管导致偏振的分布局部地出现在变形的光纤中，但对于等于或大于特定值的光纤长度来说，减小了PMD。
由Danny L.Hendersion等申请的美国专利No.5,943,466，题为“Frequency and amplitude modulated fiber spins for PMD reduction，公开了一种包括频率调制和振幅调制的信号波的旋压功能。根据通过旋压的这种光纤制造方法，光纤通过涂敷器后被旋压。旋压被传递到熔炉内的光纤预制品的端部。旋压设备被置于拉制设备(通常称作绞盘)和涂敷器之间。预制品端部在熔炉内软化并从预制品的熔化端部拉制出光纤。在冷却后，光纤保持变形状态。光纤的涂层也保持变形状态(在下文中，也称作涂层变形)。
尽管这种方法防止在旋压期间产生的剪切应力而引起的光纤断裂，当光纤通过绞盘被拉制后，旋压影响光纤。换句话说，已通过绞盘和保持变形状态的光纤缠在线轴上。在内层胶脱离敷设电缆(loose tubecabling)期间，接合以不期望的方式不利地影响光纤的局部剪切应力分布。
发明内容
因此，本发明的一个目的提供一种通过旋压(spinning)光纤来制造光纤的装置和方法，该方法消除了PMD，并且不产生涂层变形。
本发明的两个实施例是针对通过旋压来制造光纤的方法和装置。在光纤制造方法中，熔化光纤预制品的端部并从熔化的光纤预制品端部中拉制光纤。接着对光纤进行涂层并沿某一方向旋压光纤。通过沿另一不同方向旋压光纤来消除光纤的涂层变形。
在光纤制造装置中，在熔炉中熔化光纤预制品的端部并从熔化的光纤预制品端部中拉制光纤。第一轮沿某一方向旋压光纤，所述第一轮具有与光纤相接触且绕第一轴转动的外周表面。第二轮沿不同方向旋压光纤，所述第二轮具有与光纤相接触且绕第二轴转动的外周表面。
附图说明
结合附图，从下面的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得更加明显，其中：
图1示出了根据本发明实施例的利用旋压来制造光纤的装置的结构；
图2A和2B示出了图1所示的第一和第二轮的操作实施例；
图3A和3B示出了第一和第二轮的操作的另一实施例；和
图4A和4B示出了第一和第二轮的操作的第三实施例。
具体实施方式
参照附图，以下将描述本发明的优选实施例。出于清楚和简单的目的，不再详细描述公知的功能和结构，以便这些功能和结构会在不必要的细节上使本发明不清楚。
图1示出了根据本发明实施例的利用旋压来制造光纤的装置100的结构。参照图1，光纤制造装置100由熔炉110、涂敷器140、绞盘150、第一和第二轮160和170及多个滑轮181至184组成。
光纤预制品120的端部在熔炉110中被熔化。熔炉110可以是圆筒形。光纤预制品120在结构上与从光纤预制品120中拉制的光纤130相同，但所述光纤120的直径较光纤130的直径要大。为了防止熔炉110的内部发生由热引起的氧化，可将惰性气体注入熔炉110。
涂敷器140将涂层溶液如UV固化树脂或热固化树脂涂在从熔炉110拉制的光纤130上。若使用UV固化树脂，还要在涂敷器140的下面设置UV烘焙机，以便用UV光辐射UV固化树脂并固化它。
绞盘150以预定的力拉动光纤130，以便以恒定直径连续地拉制光纤130。
被设置在涂敷器140和绞盘150之间的第一轮160与第一轴(即，转动轴)和光纤130接触。所述第一轮160的外圆周表面绕第一轴转动。第一轴在预定的角度范围内振动、或相对垂直于光纤拉制轴的某一位置倾斜预定的角度，以便光纤130卷在第一轮160的外周表面上。在这一方面，第一轮160旋压光纤130并将旋压的传递施加到光纤预制品120的端部。
沿着光纤拉制路径中设置在绞盘150之后的第二轮170与第二轴和光纤130接触。所述第二轮170的外圆周表面绕第二轴转动。第二轴在预定的角度范围内振动、或相对垂直于光纤拉制轴的某一位置倾斜预定的角度，以便光纤130卷在第二轮170的外周表面上。第一和第二轮160和170沿不同的方向振动或倾斜。第二轮170旋压光纤130，从而消除了光纤130的涂层变形。在这一方面，由第一轮160引起的涂层变形被保持在绞盘150前后的光纤拉制路径中。第二轮170被设置在绞盘150之后的光纤拉制路径中，并且沿不同方向旋压光纤，以便消除涂层变形。
滑轮181至184被安装在光纤拉制路径中，用于辅助路径的变化。
在上述实施例中，被设置在第一和第二轮160和170之间的绞盘150用于保持光纤130，以允许与第一轮160定位不同的第二轮170释放光纤130的涂层变形。在第一和第二轮160和170之间没有光纤保持器，如绞盘150，就不可能旋压光纤130。
在另一实施例中，在第一和第二轮160和170之间还附加设置除绞盘150以外的光纤保持器，以便绞盘150可被设置在第二轮170之后的光纤拉制路径中。例如，另外的滑轮可安装在第一和二轮160和170之间，以便保持光纤130，尽管这在稳定拉制方面不是优选的。在这种情况下，第二轮170被设置在另外的滑轮和绞盘150之间，用于旋压光纤130，并因此消除光纤130上的涂层变形。
图2A和2B示出了根据本发明内容的第一和第二轮的操作实施例。参照图2A，用于第一轮160的第一转动轴165在相对于光纤拉制轴135顺时针转动角度θ1的范围内振动。参照图2B，用于第二轮170的第二转动轴175在相对于光纤拉制轴135逆时针转动角度θ2的范围内振动。优选的是，θ1的角度范围是在1至6度之间，θ2的角度范围是在1至6度之间。注意，只要第一和第二轮160和170沿不同方向振动，第一和第二轮160和170可分别沿任一方向振动。
图3A和3B示出了第一和第二轮的操作的另一实施例。参照图3A，第一轮160的第一轴165在2×θ3的角度范围内振动，其中相对于光纤拉制轴135向左转动θ3及向右转动θ3。参照图3B，用于第二轮170的第二转动轴175在2×θ4的角度范围内振动，其中相对于光纤拉制轴135向左转动θ4及向右转动θ4。优选的是，θ3的角度范围是在1至6度之间及θ4的角度范围是在1至6度之间。如上所述，第一和第二轮160和170应沿不同方向振动。
图4A和4B示出了第一和第二轮的操作的第三实施例。参照图4A，用于第一轮160的第一轴165以顺时针角度θ5相对于光纤拉制轴135倾斜。参照图4B，用于第二轮170的第二转动轴175相对于光纤拉制轴135以逆时针角度θ6倾斜。优选的是，θ5的角度范围是在1至6度之间，并且θ6的角度范围是在1至6度之间。只要第一和第二轮160和170沿不同的方向倾斜，它们可沿任一方向倾斜。
如上所述，基于旋压的光纤制造装置和方法利用第一和第二轮可去除PMD，而没有涂层变形，所述第一和第二轮沿不同的方向振动或倾斜。
尽管参照本发明的特定实施例对本发明进行了图示和描述，本领域技术人员将会理解在不偏离所附的权利要求所限定的本发明的实质和范围的情况下，可对其在形式和内容上进行各种变化。

Claims (10)

1.一种制造光纤的方法，包括下列步骤：
熔化光纤预制品的端部；
从熔化的光纤预制品端部中拉制光纤；
涂敷光纤；
沿第一方向旋压光纤；和
通过沿第二方向旋压光纤来消除光纤的涂层变形，所述第二方向与所述第一方向不同。
2.一种用于制造光纤的装置，包括：
熔炉，用于熔化光纤预制品的端部；
机械装置，用于从光纤预制品端部中拉制光纤；
第一轮，具有与光纤相接触且绕第一轴转动的外周表面，用于沿第一方向旋压光纤；和
第二轮，具有与光纤相接触且绕第二轴转动的外周表面，用于沿第二方向旋压光纤，所述第二方向与所述第一方向不同。
3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括设置在熔炉和第一轮之间的涂敷器，用于将涂层溶液涂在从熔炉拉制出的光纤上。
4.根据权利要求2所述的装置，进一步包括设置在第一和第二轮之间的绞盘，用于拉伸光纤。
5.根据权利要求2所述的装置，进一步包括多个滑轮，所述多个滑轮安装在光纤拉制路径上，用于改变光纤拉制路径。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：第一轮的第一转动轴沿第一方向相对于光纤拉制轴在第一角度范围内振动，第二轮的第二转动轴沿第二方向相对于光纤拉制轴在第二角度范围内振动。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：第一轮的第一转动轴相对于光纤拉制轴在向左和向右的第三角度范围内振动，第二轮的第二转动轴相对于光纤拉制轴在向右和向左的第四角度范围内振动。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：第一轮的第一转动轴沿第三方向相对于光纤拉制轴以第五角度倾斜，第二轮的第二转动轴沿第四方向相对于光纤拉制轴以第六角度倾斜，所述第四方向与所述第三方向不同。
9.根据权利要求2所述的装置，进一步包括至少一个滑轮，所述滑轮安装在第一和第二轮之间的光纤拉制路径上。
10.根据权利要求9所述的装置，进一步包括设置在第二轮后的绞盘。
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