CN101276021A - 光纤接合设备 - Google Patents

Abstract

一种用于劈裂和接合光纤的机构，其包括夹紧部件和光纤劈裂装置，夹紧部件设置成夹紧光纤，并在光纤被劈裂时施加拉力，使光纤处于张紧状态，光纤劈裂装置在劈裂期间通过与夹紧部件较宽地分隔开的可旋转的双砧座而使光纤F弯曲，所述夹紧部件最好设置成一旦所述光纤已经被劈裂就将被劈去的光纤F的部分弹出到容器中。

Description

光纤接合设备

本申请是国际申请日为2006年1月10日、国际申请号为PCT/GB2006/000090、中国申请号为200680003799.3的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于接合(splicing)光纤的设备，尤其是涉及采用手持便携工具形式的这种设备。本发明还涉及用于劈裂(cleaving)光纤的机构，尤其是用于生产适合于通过接合设备来接合的光纤端面的机构。

背景技术

目前存在两种将光纤接合在一起的已知的基本方法，机械接合和熔接。机械接合具有不需要使用带动力工具的优点，并因此适合于根据需要接合的网络位置而在光通信网络中原位使用，例如在室外环境或用户驻地。虽然可制作高可靠的机械接合，但机械接合并不总是能提供低程度的熔接光损耗，或长期可靠性。因此，对于许多情形，熔接优选于机械接合。

将光纤的末端熔融在一起(例如通过对光纤的末端应用放电)的熔接，其需要电功率。蓄电池驱动的便携式手持熔接工具是已知的，并用于原位产生熔接。然而，虽然通过便携式接合工具部分地解决了便携性的问题，但是仍然存在与原位产生熔接相关的另一问题；这就是准备光纤端面，从而可在端面之间形成令人满意的熔接的问题。为了形成令人满意的熔接，需要产生高品质的清洁的光纤端面；这需要劈裂光纤，以除去其现存的端部，并产生新鲜的高品质的端面。便携式光纤劈裂工具是已知的；然而，为了产生具有足够的高品质，以形成高品质熔接的光纤端面，通常需要一种用于便携式劈裂工具的稳定的工作平台。其结果是一旦光纤被劈裂，必须将劈刀放置在一边，并必须将劈裂的光纤传送至接合工具。

发明内容

本发明的优选实施例试图解决上面的问题，并且以可靠且便利的方式原位形成真正高品质的熔接。

因此，本发明的第一方面提供了一种用于劈裂光纤的机构，包括光纤劈裂装置和夹紧部件，所述夹紧部件设置成可夹紧光纤，并在所述光纤被劈裂时施加拉力而使所述光纤处于张紧状态下，其中，所述劈裂装置与可旋转的光纤挠曲部件相关联，所述光纤挠曲部件具有两个相对作用的光纤挠曲面，所述光纤挠曲面用于在所述光纤被劈裂时使所述光纤弯曲，所述可旋转的光纤挠曲部件与所述光纤夹紧部件较宽地分隔开，所述可旋转的光纤挠曲部件是可旋转的双砧座。

本发明的其它方面可通过与Oxford Fiber有限公司(″Oxford″)的欧洲专利0985160和美国专利6578747进行比较来理解。应该注意，Oxford的专利限于在一对间隔开的夹紧装置之间具有砧座和刀片装置的劈裂工具，这种夹紧装置被描述为在它们之间保持或夹紧并且″牵引张紧″一定长度的光纤。Oxford的专利需要，当光纤在砧座10和其中一个固定的夹紧装置5之间、或砧座10与插入到砧座10同夹紧装置5之间的有限空间(例如1mm)内的另一部件26的紧密相邻的光纤挠曲转角之间弯曲时，其劈裂刀片13刻划光纤。

与Oxford专利不同，Tyco的劈裂工具设计提供了一种不同且优越的机构，其中劈裂刀片与可作角度运动的(后文中称″可旋转的″)光纤挠曲部件是相关联的，光纤挠曲部件优选为一种可旋转的双砧座，其可与各个光纤夹紧部件分开(优选超过1cm，更优选至少2cm)。

本发明的优选实施例具有这样的优点，即通过将光纤接合机构和光纤劈裂机构组合在单一设备中，从而避免将劈裂的光纤从劈裂设备传送至分开的接合设备的问题(这带有被污染和损伤的相关风险)。

在本发明的优选实施例中，该设备的光纤接合机构是一种用于在光纤之间形成熔接的熔接机构。因此有利的是，该接合机构可包括设置成可提供放电以便在光纤之间产生熔接的电极。

该设备的光纤劈裂机构优选设置成可劈裂光纤，从而产生适合于通过光纤接合机构而接合在另一光纤末端上的光纤末端。更优选的是，劈裂机构设置成可劈裂光纤，从而产生基本上垂直于光纤纵轴线的光纤端面。

有利的是，光纤劈裂机构可包括光纤劈裂装置，尤其是光纤劈裂部件，例如刀片，尤其是刻划刀片，其设置成可刻划光纤，导致裂纹在光纤上扩展，从而劈裂光纤。刻划刀片优选包括划轮。例如，划轮可具有金刚石刀片，或者可使用由金刚石(例如)形成的刻划刀片的另一种替代形式。作为附加或作为备选，光纤劈裂机构可包括当光纤被劈裂(例如当刻划刀片刻划光纤时)造成光纤弯曲的砧座。劈裂机构可包括一个或多个光纤夹紧和/或支撑部件，以便在劈裂光纤时夹紧和/或支撑光纤。

在光纤已经被劈裂之后，优选通过夹紧部件继续将对被劈去的光纤部分施加拉力，而弹出被劈去的光纤部分。在光纤已经被劈裂之后，这种或每个夹紧部件优选可释放其对被劈去的光纤部分的夹紧力。

这种或每个夹紧部件优选设置成可围绕着与夹紧部件所夹紧的光纤的纵轴线基本垂直定向的轴线而回转。例如，可通过对夹紧部件施加回转力矩，来施加这种或每个夹紧部件作用于光纤上的拉力。

有利的是，夹紧部件可包括一对相对的夹紧部件，其设置成可通过将光纤夹捏在它们之间而夹紧光纤。

夹紧部件优选被偏置到打开位置，在该位置，可将待由夹紧部件夹紧的光纤放置在夹紧部件之间，直到促动劈裂机构时，夹紧部件就夹紧光纤。

本发明的劈裂机构或接合设备可包括设置成可接受从夹紧部件弹出的被劈去的光纤部分的废物容器。

在本发明特别优选的实施例中，该设备还包括一个或多个分开的夹块，其用于夹紧在待被设备劈裂和接合的光纤上。有利的是，该设备可包括一个或多个设置成在光纤的劈裂和/或接合期间可将夹紧在光纤上的夹块保持住的保持装置。保持装置可设置成造成或允许夹块在例如劈裂机构和接合机构之间运动。作为附加或作为备选，保持装置可设置成可将夹块夹紧的光纤末端彼此相对于对方进行定位，使得光纤末端可通过接合机构而接合在一起。

在本发明的一些实施例中，该设备可包括光学监测系统，从而通过例如至少其中一个光纤所传送的光来监测由夹块夹紧的光纤末端的对准和/或接近度。这种监测系统对于本领域中的技术人员是众所周知的。该设备可包括控制系统，从而通过保持装置并利用例如由监测系统所获得的对准和/或接近度信息，来控制由夹块夹紧的光纤末端的对准和/或接近度。有利的是，该设备，尤其是保持装置，可包括用于对由夹块夹紧的光纤末端进行定位的压电机构(或其它机构)。

该设备或机构优选是一种便携式工具，尤其是手持工具。

劈裂机构和/或接合机构优选是电动的，最优选是电池驱动的。

附图说明

现在将参照附图通过示例来描述本发明的一些优选实施例，其中：

图1(视图(a)和(b))显示了根据本发明的手持便携式接合设备的第一实施例；

图2(a)显示了接合设备的第一实施例的另一(局部)视图；

图2(b)显示了图2(a)的细节；

图3(a)显示了接合设备的第一实施例的又一(局部)视图；

图3(b)显示了图3(a)的细节；

图4(视图(a)和(b))显示了根据本发明的手持便携式接合设备的第二实施例；

图5(a)显示了接合设备的第二实施例的另一(局部)视图；

图5(b)显示了图5(a)的细节；

图6(视图(a)和(b))显示了接合设备的第二实施例的又一(局部)视图；

图7是根据本发明的优选劈裂机构的一部分的局部剖视图；

图8显示了图7所示劈裂机构的另一视图；

图9(视图(a)和(b))显示了图7和8所示劈裂机构的又一视图；和

图10-13显示了根据本发明的优选可旋转的双劈裂砧座；

图14-15显示了光纤接合机构的打开和关闭状态。

具体实施方式

在图2和图3中，最清晰地显示了一种光纤劈裂机构5；其包括采用划轮7形式的刻划刀片，其基本上可在划轮平面上移动，使其可接近并刻划由设备保持的光纤9。如图所示，光纤9具有夹紧在其上面的夹块11。夹块11包括主要部分13，以及(通过例如磁引力，但其它连接机构也是可行的)而连接在主要部分13上的两个辅助部分15，从而将光纤9夹紧在主要部分和各辅助部分之间。

夹块11(和上面夹紧的光纤9)插入到保持装置中，保持装置采用接合设备1中的接收槽17的形式，使得光纤9的端部容纳并夹紧在设备孔19中。当夹块11和光纤9这样设置时(如图2和3中所示)，在夹块11和孔19之间延伸的光纤9的一部分21定向成基本垂直于划轮7。之后，如图3中所示，促动光纤劈裂机构(优选通过键盘23用电子方式)，导致划轮接近光纤9，并切划光纤。光纤9的劈裂通过劈裂机构的砧座(未显示)来完成，砧座使光纤部分21挠曲，导致裂纹穿过光纤上而从光纤的刻划面开始扩展开。劈裂产生光纤9的新端面，其基本上垂直于光纤的纵轴线。

现在返回到图1(视图(a)和(b))，设备1的接合机构3通过回转屏幕25而与劈裂机构5分隔开。一旦光纤9已经劈裂，从而产生新的垂直的光纤端面，就可从劈裂机构5中手动地取下夹块/光纤组件，并安装在接合机构3中(夹块11仍保持夹紧在光纤9上，以用于后续的接合操作)。接合机构3包括采用精度台27形式的保持装置(如图所示通常采用凹槽的形式)。一旦第二光纤以上述相同的方式被劈裂，就手动地从劈裂机构5中取下其夹块/光纤组件(即光纤和仍夹紧在光纤上的夹块)，并且还安装在接合机构3的精度台27上，定向成使得这两个光纤的新的端面彼此相向(也就是说，第二光纤定向在刚好相对于第一光纤相反的方向上，即180度上)。

接下来，通过精度台27将待接合的两个光纤9对准，并修正便于熔接的面对面的接近度。光纤通过其相应的夹块11而彼此相对移动，夹块11本身通过压电机构或通过另一机构(例如通过电动机)而精度台27上移动。这两个光纤的正确对准和接近定位优选通过光学监测/控制系统来监测，并可进行自动控制。监测/控制系统利用沿着和/或穿过至少其中一个光纤传送的光，并基于从光纤端面和/或穿过光纤所检测到的光，来监测和/或控制光纤的正确定位。

一旦两个光纤9的端面彼此相对地正确定位以便用于熔接时，就通过接合机构3的电极(未显示)进行接合，所述电极产生放电，其通过高度局部化的高温使光纤端面熔合在一起。在熔合工艺期间，两个光纤端面可彼此推挤在一起，以确保正确无缺陷的熔合。另外，回转屏幕25定向平直，使其基本上覆盖接合机构和光纤，以保护操作员免受放电伤害。一旦熔接已经形成，并且光纤已经冷却，就从夹块11中取下辅助部分15，从而允许从设备1中取下熔合的光纤。

图4至图6显示了根据本发明的接合设备的优选实施例。设备1包括光纤接合机构3，光纤劈裂机构5，电子控制面板23，和回转屏幕25。本发明的这个实施例与图1至3所示的实施例是相似的，不同之处在于，在这个实施例中，光纤接合机构3和光纤劈裂机构5设置成彼此基本平行，使得保持正被劈裂和接合的光纤的夹块11彼此基本平行。图5和6详细显示了劈裂机构5。劈裂机构包括两对光纤夹紧部件，每对光纤夹紧部件定位在采用划轮形式的光纤刻划刀片7、以及中心砧座29的相应侧。每对光纤夹紧部件包括固定的夹紧部件31和可移动的夹紧部件33，夹紧部件33优选通过电子控制面板23而受电子控制式地移动。在使用中，可移动的夹紧部件33移动而远离其相应的固定夹紧部件31，以便在部件之间提供允许将光纤插入到它们之间的间隙。如图5所示，夹紧在夹块11上的光纤9定位在劈裂机构上，使得从夹块末端延伸出来的光纤部分21定位在每对夹紧部件的固定夹紧部件31和可移动的夹紧部件33之间。然后，如图6(a)中所示，每个可移动的夹紧部件33朝着其相应的固定夹紧部件移动，从而将光纤夹紧在这些部件之间。如图6(b)所示，之后刻划刀片7沿着光纤移动，从而在光纤上产生划痕。之后，中心砧座29沿着光纤在两对夹紧部件之间移动，并且挤压光纤，使其在两对夹紧部件之间的区域中发生轻微挠曲。如图6中所示，砧座29包括定向成基本垂直于光纤的中心凹槽，所述凹槽与光纤相邻。光纤被砧座29劈裂，使光纤在与划痕相对的光纤两侧(即砧座的凹槽的两侧)挠曲，处于两对夹紧部件之间。这种挠曲造成裂纹在光纤上从划痕处扩展开来，从而产生的新的光纤端面，其基本上垂直于其纵轴线。作为一种替代刻划刀片沿着光纤移动并接下来通过砧座29使光纤挠曲的备选方案，刻划刀片7可以是基本固定的，并且通过将砧座压靠在光纤上，从而将光纤压靠在刻划刀片上，可实现刻划和裂纹扩张。

图7至15显示了根据本发明的优选的光纤劈裂机构的各个方面。根据本发明的第一方面，所示的劈裂机构可以是接合设备的一个构件，或者它可以是一种根据本发明第二方面的劈裂机构。

光纤劈裂机构5包括刻划刀片45(见图9)，和一对相对的夹紧部件35。夹紧部件35设置成可围绕相应的枢轴点37而回转，并且其枢轴线定向成基本垂直于被夹紧部件夹紧的光纤9的纵轴线。夹紧部件35实际上各自包括回转臂39和分开的夹紧元件41，夹紧元件41与最靠近光纤9的回转臂的末端相接合。当劈裂机构不使用时，夹紧部件35的回转臂39通过相应的弹簧43(见图8)而被偏置在与图7箭头P指示的方向相反的方向上，从而在两个相对的夹紧部件41之间提供了间隙。待劈裂的光纤插入到插入圆筒43中，直到光纤的末端区域延伸至相对的夹紧部件41之间时为止，如图7中所示。当劈裂机构被促动(优选通过电子方式)时，回转臂39通过施加回转力矩而在图7箭头P所指示的方向上旋转(用于回转)。回转臂39的这种旋转造成夹紧部件41由于各回转臂39与其相应的夹紧部分的互锁而被推挤在一起。因此，夹紧部件35夹紧光纤9，并且还在图7的箭头T所示方向上施加拉力(用于张紧)，其使光纤处于在张紧状态下。之后通过刻划刀片45与挠曲砧座47的协作而劈裂光纤9，同时通过夹紧部件35保持光纤处于张紧状态下。之后通过夹紧部件35将被劈去的光纤9的部分弹出到废物容器49中。

如图8和9中所示，刻划刀片45(其优选为金刚石刀片)由刀架51携带。砧座47如图8，9和10中所示，其包括凹槽53，其用于与图5和6中所示的砧座29的凹槽相同的用途。

根据本发明的优选劈裂工具机构可通过附图11至15的示例进行更全面理解，附图11至图15放大了已经在图7至图10中描述过的结构特征。

图11显示了我们的挠曲砧座47和其相关的劈裂刀架51，砧座47是一种可旋转的双砧座块。分开的杠杆操作的夹紧装置C(与参照图7更详细描述的夹紧装置是相似的)设置成可在刚好砧座/刀片组件下面的位置将牵引拉力施加于光纤F。

图14和图15分别显示了将光纤F夹紧在砧座另一边(这一边远离前述杠杆操作的夹紧件C)的另一夹紧部件60的打开和闭态状态。夹紧件60离刀片和砧座组件沿着光纤间隔开一段与夹紧件C离砧座的间距相似或可能更大的距离。

图12和图13更详细地显示了本发明的可旋转的砧座组件的操作。光纤F如图12中所示定位在光纤横向定位杆R的导槽G中，使光纤穿过横向砧座1和2。双砧座座可在箭头A的方向上旋转，其部分地受到所示砧座块中形成的凹槽中的运动控制杆R′的控制，因而使砧座1在角度上从右向左(箭头A′)移动，并且砧座2在角度上从左向右(箭头A″)移动。图13显示了在这种角度运动之后，该组件使光纤F围绕砧座1和2的相对作用的转角而弯曲，以便刀片62运动，从而刻划和劈裂弯曲光纤。在劈裂之后，砧座块返回到其起动位置，准备接收下一个待劈裂的光纤。

作为备选，可以设置这种可旋转的双砧座块，使得其中一个砧座相对于光纤保持或多或少固定，而另一砧座作角度运动，而使位于砧座的相对作用的转角之间的光纤弯曲。

杆R的导槽G优选在尺寸上设置成可允许光纤F在凹槽中进行相对自由的纵向运动，同时通过前述远程定位的夹紧件而对光纤施加必要的纵向牵引力。夹紧件与砧座/刀片组件附近分开的间隔具有技术上的优点，即简化了工具的制造，并便于使杠杆操作的夹紧件C提供弹出或″弹射″作用，以便将各个连续光纤的被劈去的末端部分推入到合适的容器49中，以进行安全处置，如参照图7更详细地所述。

本发明的可旋转的光纤挠曲结构当然可与上述光纤劈裂机构的任何其它特征相结合。

Claims (15)

1.一种用于劈裂光纤的机构，包括光纤劈裂装置和夹紧部件，所述夹紧部件设置成可夹紧光纤，并在所述光纤被劈裂时施加拉力而使所述光纤处于张紧状态下，其中，所述劈裂装置与可旋转的光纤挠曲部件相关联，所述光纤挠曲部件具有两个相对作用的光纤挠曲面，所述光纤挠曲面用于在所述光纤被劈裂时使所述光纤弯曲。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述可旋转的光纤挠曲部件与所述光纤夹紧部件较宽地分隔开。

3.根据权利要求1或2所述的机构，其特征在于，所述可旋转的光纤挠曲部件是可旋转的双砧座。

4.根据前述权利要求所述的机构，其包括光纤劈裂装置以及一个或多个夹紧部件，所述夹紧部件设置成可夹紧光纤，并且可施加拉力而使所述光纤在被劈裂时处于张紧状态下，所述夹紧部件还设置成一旦所述光纤已经被劈裂，就弹出被劈去的光纤部分。

5.根据权利要求4所述的机构，其特征在于，在所述光纤已经被劈裂之后，通过所述夹紧部件继续对被劈去的光纤部分施加拉力，从而弹出被劈去的光纤部分。

6.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，在所述光纤已经被劈裂之后，所述这种或每个夹紧部件可释放其对被劈去的光纤部分施加的夹紧力。

7.根据权利要求4-6中任一权项所述的机构，其特征在于，所述这种或每个夹紧部件设置成可围绕某一轴线回转，所述轴线定向成基本上垂直于被所述夹紧部件所夹紧的光纤的纵轴线。

8.根据权利要求7所述的机构，其特征在于，通过所述这种或每个夹紧部件施加给所述光纤的拉力，是通过对所述夹紧部件施加回转力矩来施加的。

9.根据权利要求4至8中任一权项所述的机构，其特征在于，所述夹紧部件包括一对相对的夹紧部件，其设置成可通过将光纤夹捏在它们之间来夹紧所述光纤。

10.根据权利要求4至9中任一权项所述的机构，其特征在于，所述夹紧部件可被偏置到打开位置，在所述位置可将待由所述夹紧部件夹紧的光纤放置在所述夹紧部件之间，直到促动所述劈裂机构时，所述夹紧部件就夹紧所述光纤。

11.根据权利要求4-10中任一项所述的机构，其特征在于，所述夹紧部件包括可围绕基本垂直于光纤纵轴线的枢轴线而从第一位置进行角度运动至第二位置的相对的杠杆，在所述第一位置，所述杠杆的相对末端分开，从而提供能够容纳待劈裂的光纤的间隙，在所述第二位置，所述相对末端(比处于所述第一位置时)更靠近在一起，以便在光纤劈裂期间，夹紧定位在所述间隙中的光纤并对其施加拉力，而且所述杠杆还可沿相同的方向从所述第二位置进行角度运动至第三位置，在所述第三位置，所述相对末端(比处于所述第二位置时)更进一步分开，从而弹出被劈去的光纤部分。

12.根据权利要求11所述的机构，其特征在于，所述劈裂机构的促动还实现了所述杠杆的角度运动。

13.根据权利要求4至12中任一权项所述的机构，其特征在于，还包括设置成可接收从所述夹紧部件弹出的被劈去的光纤部分的废物容器。

14.根据前述权利要求任一权项所述的机构，其特征在于，其与光纤接合机构一起合并在用于劈裂和接合光纤的设备中。

15.根据前述权利要求任一权项所述的机构，其特征在于，其与一个用于劈裂和接合光纤的手持设备合并。

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