CN105377784B - 固化装置、用于紫外固化的光化系统和光化方法 - Google Patents

Abstract

一种固化装置、用于紫外固化的光化系统和光化方法，该固化装置包括第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器，该第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器布置为具有共位焦点；以及光源，该光源位于所述第一椭圆柱形反射器的第二焦点处，其中从所述光源发射的光从所述第一椭圆柱形反射器反射到所述共位焦点，以及从所述第二椭圆柱形反射器回射到所述共位焦点。

Description

固化装置、用于紫外固化的光化系统和光化方法

技术领域

本发明涉及一种固化装置、用于紫外固化的光化系统和光化方法。

背景技术

光纤在照明和成像应用领域以及电信产业中广泛地使用，与电线相比，光纤能够在更长的距离上提供更高的数据传输速率。此外，光纤比金属线更容易弯曲、更轻并且能够拉成更细的直径，允许将纤维较高容量地捆扎成缆。通过紫外(UV)固化工艺涂覆的表面涂层，能够防止光纤遭受物理损坏和湿气侵蚀，并且保持它们性能上的长期耐久性。

卡特等人(美国专利6,626,561)致力于光纤的紫外固化均匀性问题，该光纤具有位于紫外固化设备的焦点之外的表面，该紫外固化设备利用椭圆反射器将紫外光从位于椭圆反射器的第二焦点的单紫外光源引导到光纤的表面。固化均匀性问题可能由于光纤相对于光源的不精确校准或者光纤的不规则形状而产生。为了解决这些问题，卡特利用紫外灯结构，该紫外灯结构借助椭圆反射器使用来自位于第一椭圆反射器焦点附近的单一光源的紫外光辐照位于第二椭圆反射器焦点附近的光纤表面，其中光纤和电灯泡均从焦点略微偏移。通过这种方式，到达分散光纤表面的紫外光线的目的，这样，光学涂层的辐照和可能变得更加均匀。

发明内容

本文的发明人已经意识到了上述方法的潜在问题。即，通过使紫外光源和光纤偏离椭圆反射器的焦点，会分散和降低辐照光纤表面的紫外光的强度，从而降低了固化率和生产率，并且需要投入更高的生产成本。

解决上述问题的一种方式包括固化装置，该固化装置包括第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器，该第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器布置为具有共位(co-located)焦点；以及光源，该光源位于所述第一椭圆柱形反射器的第二焦点，其中从所述光源发射的光从所述第一椭圆柱形反射器反射到所述共位焦点，并且从所述第二椭圆柱形反射器回射到所述共位焦点。在另一实施方式中，固化工件的方法包括沿着第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的共位焦点牵引所述工件；从位于所述第一椭圆柱形反射器的第二焦点处的光源辐照紫外光；将该辐照的紫外光从所述第一椭圆柱形反射器反射到所述工件的表面上，以及将所述辐照的紫外光从所述第二椭圆柱形反射器回射到所述工件的表面上。在另一实施方式中，光化方法包括沿着所述反射器的第一内部轴线定位工件，其中所述反射器包括具有第一曲率的第一曲面和具有第二曲率的第二曲面；将光源沿着所述反射器的第二内部轴线定位；以及从所述光源发射光，其中该发射的光从所述第一曲面和所述第二曲面反射到所述工件上。

应当理解的是，以上概要的提供以按照简化形式介绍了概念选择，该概念选择在详细的说明中将进一步描述。这不意味着确定了要求保护的主题内容的关键或基本特征，其保护范围由随附详细说明的权利要求书唯一限定。此外，要求保护的主题内容不受限于解决上面提及的任意缺点的实施方式或者该公开的任意部分。

附图说明

图1表示包括电源、控制器和发光子系统的光化(photoreactive)系统的示例。

图2表示用于具有单一光源的紫外固化装置的椭圆柱形反射器的横截面。

图3表示布置为具有共位焦点的两个椭圆表面的示例的横截面。

图4表示布置为具有共位焦点的双椭圆反射器的示例结构的横截面。

图5表示固化装置的示例的横截面，该固化装置包括双椭圆反射器以及位于所述双椭圆反射器中的一个反射器的第二焦点处的光源。

图6表示固化装置的示例的横截面，该固化装置包括双椭圆反射器以及位于所述双椭圆反射器中的一个反射器的第二焦点处的光源的。

图7表示光化系统的示例的横截面。

图8表示光化系统的示例的透视横截面。

图9表示用于光化系统的双椭圆反射器的透视图。

图10表示图9的双椭圆反射器的端横截面。

图11表示采用例如诸如显示在图5中的固化装置来固化诸如光纤的工件的方法示例的流程图。

具体实施方式

本说明用于在制造涂层型光纤、带、缆和其它工件过程中使用的紫外固化装置、方法和系统。光纤涂层可以是通过采用布置为具有共位焦点的双椭圆反射器的紫外固化装置而紫外固化的，其中工件(例如，光纤)设置在共位焦点处，两个紫外光源位于每个椭圆反射器的第二焦点。图1表示包括电源、控制器和发光子系统的光化系统的示例。图2显示耦合传统紫外固化装置的光学结构的单椭圆反射器。图3表示布置为具有共位焦点的两个椭圆表面的示例。图4至图6表示耦合用于紫外固化装置的光学结构的双椭圆反射器，其中该双椭圆反射器具有共位焦点。图7至图8是包括布置为具有共位焦点的双椭圆反射器的紫外固化装置的示例的横截面和透视图。图9至图10表示双椭圆反射器的示例的透视图和横截面视图。图11是表示用于紫外固化光纤或者其它工件的方法示例的步骤的流程图。

现在参考图1，图1表示用于诸如固化装置10的光化系统的结构示例的框图。在一个示例中，固化装置10可以包括发光子系统12、控制器14、电源16和冷却子系统18。发光子系统12可以包括多个半导体装置19。例如，该多个半导体装置19可以是诸如发光二极管装置的线性阵列的发光元件阵列20。例如，发光元件阵列20还可以包括发光二极管装置的二维阵列或者一组发光二极管阵列。半导体装置可以提供辐照输出24。辐照输出24可以被导向至位于固化装置10的固定平面的工件26。返回的光线28可以从工件26(例如，经过辐照输出24的反射)引导返回发光子系统12。

辐照输出24可以通过耦合光学元件(coupling optics)30导向工件26。耦合光学元件30，如果使用的话，可以采用各种方式实现。作为一个示例，耦合光学元件可以包括介于半导体装置19和窗64之间并且向工件26的表面提供辐照输出24的一个或更多层、材料或者其它结构。作为一个示例，耦合光学元件30可以包括微透镜组，以增强辐照输出24的收集、压缩(condensing)、准直(collimation)，或者另外提高辐照输出24的质量或有效数量。作为另一个示例，耦合光学元件30可以包括微反射器组。在采用这种微反射器组时，提供辐照输出24的每个半导体装置可以在一对一的基础上设置在对应的微反射器中。作为另一个示例，提供辐照输出24的半导体装置的阵列20可以在多对一的基础上设置在宏反射器(macro-reflector)中。通过这种方式，耦合光学元件30可以同时包括微反射器组和宏反射器，在微反射器组中每个半导体装置在一对一的基础上设置在相应的微反射器中，在宏反射器中来自半导体装置的辐照输出24的数量和/或质量被宏反射器进一步提高。例如，宏反射器可以包括椭圆柱形反射器、抛物线形反射器、双椭圆柱形反射器等。

耦合光学元件30的层、材料或者其它结构中的每一个可以具有选择的折射率。通过适当地选择每个折射率，在辐照输出24(和/或返回的射线28)的路径中层、材料和其它结构之间的界面处的反射可以被选择性地控制。作为一个示例，通过控制位于选择的界面(例如设置在半导体装置和工件26之间的窗64)处的这种折射率的差异，该界面处的反射可以减弱或增强以加强辐照输出在该界面处的传送，从而最终传送到工件26。例如，耦合光学元件可以包括二向色反射器，其中入射光的某些波长被吸收而其它波长被反射并聚焦到工件26的表面。

耦合光学元件30可以用于多种目的。示例性目的除了别的以外还包括保护半导体装置19，以保持冷却流体与冷却子系统18联系，收集、压缩和/或准直辐照输出24，收集、引导或者排斥返回的光线28，或者用于其它目的，这些目的单独存在或者以组合的方式存在。作为另一个示例，固化装置10可以利用耦合光学元件30，以提高辐照输出24(尤其是传递到工件26的辐照输出)的有效质量、均一性或者数量。

多个半导体装置19中选择的几个可以经由耦合电子元件22连接到控制器14，从而向控制器14提供数据。如下面进一步描述，控制器14也可以用于例如通过耦合电子元件22来控制这种数据提供半导体装置(data-providing semiconductor devices)。控制器14可以连接到电源16和冷却子系统18并且可以用于控制电源16和冷却子系统18。例如，控制器可以将较大的驱动电流供应给分布在阵列20中间部分中的发光元件，将较小的驱动电流供应给分布在阵列20的端部中的发光元件，从而增加辐照在工件26上的光的可用区域。此外，控制器14可以从电源16和冷却子系统18接收数据。在一个示例中，在工件26表面的一个或更多位置的辐照度可以通过传感器检测并且在反馈控制策略中传递到控制器14。在另一个示例中，控制器14可以与另一个照明系统(图1中未显示)的控制器通讯，以协同控制两个照明系统。例如，多个照明系统的控制器14可以按照主从级联控制算法(master-slavecascading control algorithm)运作，其中控制器中的一个的选点(setpoint)通过其它控制器的输出设置。与另外的照明系统结合的固化装置10的运作的其它控制策略也可以采用。作为另一个示例，用于并排布置的多个照明系统的控制器14可以按照相同的方式控制照明系统，以提高穿过多个照明系统的辐照光的均一性。

除了电源16、冷却子系统18和发光子系统12之外，控制器14还可以连接到内部元件32和外部元件34，并且用于控制内部元件32和外部元件34。内部元件32如图所示可以在固化装置10的内部，而外部元件34如图所示可以在固化装置10的外部，但是可以与工件26关联(例如，操作设备、冷却设备或者其它外部设备)或者可以另外地与固化装置10支持的光化反应(photoreaction)(例如固化)相关。

控制器14从电源16、冷却子系统18、发光子系统12和/或元件32和34中的一个或更多个接收的数据可以是各种类型的。作为示例，数据可以是与耦合的半导体装置19关联的一个或更多特征的代表(representative)。作为另一个示例，数据可以是与提供数据的各个发光子系统12、电源16、冷却子系统18、内部元件32和外部元件34关联的一个或更多特征的代表。仍然作为另一个示例，数据可以是与工件26关联的一个或更多特征的代表(例如，辐照输出能量或指向工件的光谱元件的代表)。此外，数据可以是这些特征的某些组合的代表。

接收任何这种数据的控制器14可以用于响应上述数据。例如，从任何这种部件响应这种数据，控制器14可以用于控制电源16、冷却子系统18、发光子系统12(包括一个或更多这种耦合的半导体装置)和/或元件32和34中的一个或更多。作为示例，来自发光子系统的数据响应表明光能量在与工件相关联的一个或更多点不充足，控制器14可以用于(a)向一个或更多半导体装置增加电力的电源供给，(b)通过冷却子系统18增强发光子系统的冷却(例如，某些发光装置，如果冷却，提供更大的辐照输出)，(c)增加电力向这些装置供给的时间，或者(d)上述的组合。

发光子系统12的独特的半导体装置19(例如，发光二极管装置)可以通过控制器14独立控制。例如，控制器14可以控制第一组的一个或更多独特的发光二极管装置发出第一强度、波长等的光，而控制第二组的一个或更多独特的发光二极管装置发出不同强度、波长等的光。第一组的一个或更多独特的发光二极管装置可以在半导体装置的同一阵列20内，或者可以来自多个照明系统10的半导体装置20的多余一个的阵列。半导体装置的阵列20也可以独立于其它照明系统中的半导体装置的其它阵列被控制器14控制。例如，第一阵列的半导体装置可以被控制为发射第一强度、波长等的光，而在另一固化装置中的第二阵列的半导体装置可以被控制为发射第二强度、波长等的光。

作为另一示例，在第一组条件(例如，用于特定的工件、光化反应和/或操作条件的设定)下，控制器14可以操作固化装置10执行第一控制策略，然而在第二组条件(例如，用于特定的工件、光化反应和/或操作条件的设定)下，控制器14可以操作固化装置10执行第二控制策略。如上所述，第一控制策略可以包括操作第一组的一个或更多独特的半导体装置(例如，发光二极管装置)发射第一强度、波长等的光，而第二控制策略可以包括操作第二组的一个或更多独特的发光二极管装置发射第二强度、波长等的光。第一组的发光二极管装置可以是与第二组的发光二极管装置相同组的发光二极管装置，可以跨越(span)一个或更多阵列的发光二极管装置，或者可以为与第二组的发光二极管装置不同组的发光二极管装置，但是该不同组的发光二管装置可以包括来自第二组的发光二极管装置的一个或更多发光二极管装置的子集。

冷却子系统18可以用于管理发光子系统12的热行为。例如，冷却子系统18可以提供用于冷却发光子系统12，更具体地为半导体装置19。冷却子系统18还可以用于冷却工件26和/或工件26与固化装置10(例如，发光子系统12)之间的空间。例如，冷却子系统18可以包括空气或其它流体(例如水)冷却系统。冷却子系统18还可以包括连接于半导体装置19或其阵列20或耦合光学元件30的冷却元件，例如冷却翅片。例如，冷却子系统可以包括在耦合光学元件30之上吹动冷却空气，其中耦合光学元件30装配有外部翅片，以增强热传递。

固化装置10可以用于多种用途。示例包括但不局限于从油墨印刷到数字化视频光盘(DVDs)的制造以及平板印刷的固化应用。可能采用固化装置10的应用可以具有相关联的操作参数。也即是说，应用可以具有如下相关联的操作参数：一个或更多水平的辐照功率(radiant power)的规定，一个或更多波长，应用于一个或更多时间段。为了适当地完成与该应用关联的光化反应，光功率可以按照等于或者高于一个或多个这些参数(和/或用于某一时间、多个时间或时间范围)的一个或更多预定水平传递到或邻近工件26。

为了采用想要的应用参数，提供辐照输出24的半导体装置19可以根据与应用参数(例如温度、光谱分布和辐照功率)相关联的各种特性操作。同时，半导体装置19可以具有特定的操作说明，该操作说明可以与半导体装置的结构相关，并且除此之外，可以被遵循以防止半导体装置的损坏和/或预先阻止半导体装置的恶化。固化装置10的其它部件也可以具有相关的操作说明。这些说明可以包括除了其它参数说明之外的用于操作温度和应用的电功率的范围(例如，最大值和最小值)。

因此，固化装置10可以支持应用参数的监控。此外，固化装置10可以提供用于监控半导体装置19，包括其各个特性和说明。此外，固化装置10还可以提供用于监控固化装置10的选择的其它部件，包括其特性和说明。

提供这种监控可以确保系统的恰当操作的核实，使得固化装置10的操作可以可靠地评价。例如，固化装置10可能会被关于一个或更多应用参数(例如，温度、光谱分布、辐照功率等)，与这些参数相关联的任何部件的特性和/或任何部件的相应的操作说明不恰当地操作。监控规定可以根据控制器14从一个或更多系统部件接收的数据响应和实施。

监控也可以支持系统操作的控制。例如，控制策略可以通过控制器14执行，控制器14接收和响应来自一个或更多系统部件的数据。该控制策略如上所述可以直接(例如，通过基于遵从部件操作的数据经由导向部件的控制信号控制该部件)或间接(例如，通过经由导向其它部件的校正操作(adjust operation)的控制信号控制部件的操作)执行。作为示例，半导体装置的辐照输出可以通过调整应用到发光子系统12的电力的导向电源16的控制信号和/或通过调整应用到发光子系统12的冷却的导向冷却子系统18的控制信号而被间接地调整。

控制策略可以采用以确保和/或加强系统的正确操作和/或应用性能。在另一个具体示例中，控制也可以采用以确保和/或加强阵列的辐照输出和其操作温度之间的平衡，以例如阻止将半导体装置19加热到超过它们的规格之外同时也将充足的辐照能量导向工件26，例如，以进行该应用的光化反应。

在一些应用中，高的辐照功率(radiant power)可以传送到工件26。因此，发光子系统12可以利用发光半导体装置19的阵列实施。例如，发光子系统12可以利用高密度的发光二极管阵列实施。虽然发光二极管阵列可以利用并且在此详细说明，但是应当理解的是半导体装置19和其阵列20可以在不脱离本发明原理的情况下采用其它发光技术实施；其它发光技术的示例包括非限制的有机发光二极管、激光二极管、其它半导体激光器。

继续参考图1，多个半导体装置19可以以阵列20或者多个阵列中的一个阵列的形式提供(例如，如图1所示)。阵列20可以实施，以使得一个或更多个，或大部分半导体装置19构造为提供辐照输出。同时，然而，一个或更多阵列的半导体装置19可以实施以提供用于监控选择的阵列的特性。监控装置36可以从阵列中的装置中选择，并且，例如，可以与其它发光装置具有相同的结构。例如，发光和监控之间的区别可以由与具体的半导体装置相关联的耦合电子元件22决定(例如，在基本的形式下，发光二极管阵列可以具有监控发光二极管装置，在此耦合电子元件提供反向电流；以及使发光二极管装置发光，在此耦合电子元件提供正向电流)。

此外，基于耦合电子元件，选择的阵列中的半导体装置可以是多功能装置和/或多模式装置，在此(a)多功能装置可以能够检测多余一个的特性(例如，辐照输出、温度、磁场、振动、压力、加速度和其它机械力或者变形)，并且可以根据应用参数或者其它决定性因素在这些检测功能之间转换；以及(b)多模式装置可以能够发光、检测和具有一些其它模式(例如关闭)，并且可以根据应用参数或者其它决定性因素在这些模式之间转换。

如上所述，固化装置10可以构造为能够收纳工件26。作为一个示例，工件26可以是可紫外固化的光纤、带或者缆。此外，工件26可以各自定位在固化装置10的耦合光学元件30的焦点处或者邻近该焦点定位。通过这种方式，从固化装置10辐照的紫外光可以经由耦合光学元件引导到工件的表面，以进行紫外固化并且在此促进光化反应。进一步地，固化装置10的耦合光学元件30可以构造为具有共位焦点，下面将对其进行进一步描述。

现在转向图2，图2表示单椭圆反射器200的示例。单椭圆耦合光学元件用在传统的紫外固化装置中以用于固化光纤工件的涂层。

椭圆是平面曲线，该平面曲线由平面以产生闭合曲线的方式与圆锥体相交产生，并且椭圆限定为该平面所有点的轨迹，该平面的所有点到两个固定点(椭圆的焦点)的距离之和为相同的常量。椭圆上对映点(antipodal points)之间的距离或者中点在椭圆中心处的一对点之间的距离沿着其长轴或者横径(transverse diameter)最大，沿着与其垂直的短轴或者共轭直径(conjugate diameter)最小。椭圆关于其长轴和短轴对称。椭圆的焦点是两个特殊的点，该两个特殊的点位于椭圆的长轴上并且与椭圆的中心点(在中心点处长轴和短轴相交)等距。从椭圆上的任意点到该两个焦点之间的距离的和为常量并且等于长轴。该两个点中的每一个称为椭圆的焦点。椭圆柱为具有椭圆横截面的柱体。

椭圆反射器200包括具有椭圆横截面的椭圆柱。椭圆反射器200因而具有两个焦点，其中从沿着椭圆柱的轴向长度的一个焦点辐照的光聚焦在沿着椭圆柱的轴向长度的第二焦点处。椭圆反射器表面210是光控制装置的一个示例，该光控制装置具有椭圆柱形和椭圆横截面，以将从单光源230在椭圆反射器的第一焦点(例如，沿着椭圆柱的轴线的焦点)处放射的光线250导向第二焦点240(例如，沿着椭圆柱的第二轴线的焦点)。为了进行紫外固化，椭圆反射器的内表面可以是紫外反射型(UV-reflective)，以将紫外光基本引导到位于第二焦点240处的工件的表面上。

在具有单一光源的单椭圆反射器装置中，位于近源场的工件表面(例如，朝向光源的工件表面)相比位于远源场的工件表面(例如，背向光源的工件表面)可能接收更高强度的光。这样，单椭圆反射器还可以包括柱形后辅助反射器260，以帮助聚焦从光源230发出的并且引导到工件的远源场表面上的紫外光线264。可以使用后辅助反射器以提供对工件更加均匀的辐照。

如上所述，传统的单椭圆反射器200具有两个焦点，其中从第一焦点处的光源230发出的光可以基本聚焦到第二焦点240处。

现在转向图3，图3表示两个椭圆表面310和320的示例，该两个椭圆表面310和320重叠并且相连以形成两个部分椭圆表面的结合体(union)。两个部分椭圆表面结合处的端部形成有两个邻近其他曲线椭圆弧中点的边缘314和324。如图3所示，椭圆表面310和320可以关于它们的长轴352和350对齐，并且布置为使得它们基本共享共位焦点330。此外，椭圆表面320和310的长轴352和350各自具有相等的长度，椭圆表面320和310的短轴356和358各自具有相等的长度。椭圆表面310和320可以设置在位于基本共位焦点330处或者邻近基本共位焦点330的工件的相对侧上。此外，光源可以定位在位于工件的相对侧上的两个焦点340和346中的一个处、或者邻近该两个焦点340和346中的一个定位、或者围绕该两个焦点340和346中的一个定位。光源可以例如是包括一组发光二极管或者一组发光二极管阵列的独立发光二极管装置。在这种布置形式下，双椭圆表面能够基本将从定位在双椭圆反射器的焦点340和346中的一个焦点处或者邻近该一个焦点定位的光源发射的光聚焦到工件的表面上。

通过这种方式，来自双椭圆反射器反射的辐照光使得相对于光源位于远源场的工件的表面变成相对于第二椭圆反射器(例如，不在第二非共位焦点设置光源的反射器)位于近源场。这样，双椭圆反射器设计能够避免使用背反射器，简化系统设计和成本。通过这种方式，图3中示例的结构相对于单椭圆反射器紫外固化装置而言，也能够达到更高的辐照强度以及穿过工件表面的更加均匀的辐照强度。实现更高和更加均匀的辐照强度能够允许提高生产率和/或更短的固化时间，从而降低产品制造成本。

双椭圆反射器相对于单椭圆反射器的另一潜在优势在于紫外光能够更加均匀地穿过工件的所有表面而聚焦，同时与单椭圆紫外固化装置相比能够保持高强度。此外，由于采用了双椭圆反射器，即使当工件与共位焦点之间或者一个或更多光源与其中一个焦点之间可能存在轻微的不对齐情况，也能够将从光源辐照的光基本引导到工件的表面。此外，当采用双椭圆反射器时，在工件的横截面可能是不规则形状或者不对称的情况下或者在工件横截面可能太大的情况下，也能够将从光源辐照的光基本引导到工件的表面。

椭圆表面310和320可以基本是椭圆形的或者至少部分为椭圆形的，其中双反射器基本形成椭圆柱，并且其中在焦点340和346处辐照的光或者邻近焦点340和346引导的光基本在共位焦点330处在表面310和320的内部反射。例如，在基本不背离聚焦由邻近或者处于焦点340和346中的一个焦点或者共位焦点330的光源辐照的光的前提下，表面310和320的形状可以略微地偏离优选的椭圆形。作为另一个示例，略微偏离优选的椭圆形的表面310和320的形状可以包括有刻面(faceted)的椭圆表面，其中反射器的基本形状可以是椭圆形，但是具有个别的有刻面的截面以略微偏离椭圆。有刻面的或者部分有刻面的椭圆表面可能在给定的光源下允许提高工件表面处的光均匀性或强度的方式控制反射光。例如，刻面可以本质上是平的或弯曲的，平滑的或连续的以接近椭圆形状，并且可以略微偏离椭圆形状以产生光源的发射形状，从而改善工件表面的辐照。每个刻面可以是平的，具有连接多个平的刻面的角以形成椭圆表面。作为选择，刻面可以具有弯曲的表面。

现在转向图4，图4表示用于紫外固化装置400的耦合光学元件的示例的横截面，紫外固化装置400包括双椭圆反射器480和490，该双椭圆反射器480和490关于它们的长轴对齐并且布置为使得它们与如图3所示的两个椭圆表面310和320的布置相同地共享共位焦点460。椭圆反射器490可以包括部分椭圆反射器，该部分椭圆反射器包括与共位焦点460相对的开口430，该开口430关于椭圆反射器490的长轴对称。该开口430可以辅助安装、定位和/或对齐，并且能够使双椭圆反射器480和490与紫外固化装置400的其它部件(例如光源420)集成为一体。开口430的边缘432定位为使得开口430相比与椭圆反射器490的短轴平行并且位于第二焦点处的轴线436更窄。光源420可以邻近椭圆反射器490的第二焦点定位或者基本在椭圆反射器490的第二焦点处定位。此外，取样管(sample tube)470定位为使得其中心轴线基本以共位焦点为中心。

通过这种方式，椭圆反射器480和490形成在椭圆反射器480和490相交的边缘486和488处结合的两个部分椭圆柱。紫外固化装置400还可以构造为能够收纳工件450，其中工件450可以在取样管470内部通过，以使得其轴线沿着共位焦点460的轴线延伸。在该结构中，其中双椭圆反射器设置在工件的相对侧上，双椭圆反射器能够将从光源420辐照的光线424和428以基本均匀的方式并且以高强度基本聚焦并引导到工件表面上。这里，以基本均匀的方式辐照工件可以指以基本相同的辐照度(例如，功率/单位面积)辐照容纳在紫外固化装置中的所有的工件表面。例如，在工件包括光纤的情况下，将光源420基本定位在椭圆反射器490的第二焦点处可以方便在围绕光纤的临界距离内以恒定辐照度的光线辐照工件。作为一个示例，临界距离可以包括围绕光纤的1毫米的恒定光线。作为另一个示例，临界距离可以包括围绕光纤的3毫米的恒定光线。

此外，由于双椭圆反射器定位在工件的相对侧上，所以工件相对于光源为近源场和远源场的表面分别相对于第二椭圆反射器为远源场和近源场(例如，椭圆反射器在其非共位焦点处不具有光源)。这样，在不使用背反射器或不同于双椭圆反射器的内表面的反射表面以将光引导到工件上的情况下，工件的相对于光源或者第二椭圆反射器的远源场表面能够被均匀地辐照。进一步地，在工件经取样管470内通过的情况下，由于取样管470的壁与反射器的壁会干涉，取样管的尺寸能够限制椭圆反射器可以以极小的尺寸制造。而减小椭圆反射器的尺寸可以帮助将光源更加邻近工件定位。双椭圆反射器的设计可以通过允许每个椭圆反射器具有较小的短轴或较小的长轴而能够将光源更加邻近工件定位，从而克服这个局限。

双椭圆反射器480和490可以包括用于引导从光源420发射的光线428和424的反射内表面484和494。如图所示，从光源420辐照的光可以包括光线424和光线428，光线424从椭圆反射器490的反射内表面494反射到工件表面上，光线428从椭圆反射器480的反射内表面484反射到工件表面上。从光源420辐照的光可以进一步包括分别从椭圆反射器480和490的反射内表面484和494反射到工件表面上的光线，和从光源420直接辐照到工件表面上的光线426。从椭圆反射器480反射的光线428可以在被椭圆反射器480反射到工件表面上之前通过椭圆反射器480的第二焦点482。

反射内表面484和494可以以极少的光吸收或折射性能来反射可见和/或紫外和/或红外光线。作为选择，反射内表面484和494可以是二向色的，以使得某些范围的波长的光可以被反射，而某些范围之外的波长的光可以被在反射内表面484和494处吸收。例如，反射内表面484和494可以设计为反射紫外和可见光线而吸收红外光线。这种反射内表面可以潜在地有利于热敏涂层或工件，或者缓和工件450的表面处固化反应的速度和均匀性。另一方面，由于固化反应能够在较高的温度下更快地进行，反射内表面484和494可以优选地反射紫外和红外光线。

工件450可以包括具有尺寸和规格范围的光纤、带或缆。工件450还可以包括可紫外固化的覆层和/或表面涂层，以及印刷在其表面上的可紫外固化的油墨。可紫外固化的覆层可以包括一个或更多可紫外固化的聚合物系，也可以包括可以以一个或更多固化阶段紫外固化的多于一个的可紫外固化的层。可紫外固化的表面涂层可以包括在光纤表面或光纤覆层上可固化的薄膜或油墨。例如，工件可以是包括芯和覆层的光纤，所述覆层可以包括涂层，该涂层包括诸如聚酰亚胺或丙烯酸酯聚合物(acrylate polymer)的可紫外固化的聚合物，或者另外的一个或更多可紫外固化的聚合物。作为另外的示例，也可以采用双层涂层，其中工件可以涂覆有内层和外层，内层可以具有柔软和弹性特性，以在固化时可以用于通过微量弯曲来最小化衰减，外层可以更加坚硬并且适于保护工件(例如，光纤)，以避免磨损和暴露到外部环境(例如，湿气、紫外光)。内层和外层可以包括聚合物系，例如环氧树脂系，包括引发剂、单体、低聚体和其它添加剂。

在固化过程中，工件450可以在取样管470内沿着轴向方向牵拉或牵引穿过紫外固化装置，其中工件450基本在轴向方向上以共位焦点460为中心。此外，取样管470可以在轴向方向上以共位焦点460为中心，并且可以同心地环绕工件450。取样管470可以由玻璃或石英或其他光和/或紫外和/或红外的透明材料构成，并且在尺寸上可以不会过分厚，以使得取样管470不会阻塞从光源42辐照的光线(包括从双椭圆反射器480和490的内表面通过取样管反射到工件450的表面上的光线)或基本不与该从光源42辐照的光线干涉。双椭圆反射器480和490还可以指复合椭圆反射器(compound elliptical reflector)。取样管470可以具有圆形横截面，如图4所示，或者取样管470可以拥有其它适合形状的横截面。取样管470还可以容纳诸如氮气、二氧化碳、氦气等的惰性气体，以维持工件周围的惰性氛围并且减弱可能减慢紫外固化反应的氧阻聚。

光源420可以包括一个或更多半导体装置或半导体装置阵列，例如发光二极管光源、发光二极管阵列光源，或微波供电的光源或卤素弧光光源或其阵列。此外，基本位于焦点492处的光源420可以沿着焦点492的轴向长度延伸以沿着紫外固化装置400的部分椭圆柱形反射器490的长度延伸。光源420，尤其是光源的阵列或光源的阵列的阵列，可以进一步围绕焦点492，或者沿着沿紫外固化装置400的部分椭圆柱形反射器490长度的点延伸超过焦点492，或在该点处延伸超过焦点492。通过这种方式，能够将沿着双椭圆反射器的轴向长度从光源420辐照的光基本沿着工件450的整个长度重新引导到工件450的表面。

此外，光源420可以发射一个或更多可见、紫外或红外光。作为另一个示例，光源420可以在第一个时间段期间内辐照第一光谱的紫外光，然后可以在第二时间段期间内辐照第二光谱的紫外光。由光源420发射的第一光谱和第二光谱可以重叠或者可以不重叠。例如，如果第一光源420包括具有第一类型发光二极管光源的第一发光二极管阵列和具有第二类型发光二极管光源的第二发光二极管阵列，那么它们的发射光谱可以重叠或者可以不重叠。此外，由光源420从第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列辐照的光的强度可以相同或者它们可以不同，并且它们的强度可以由操作者经由控制器14或耦合电子元件22独立控制。通过这种方式，光源420的光强和波长能够灵活和独立控制，以实现工件的均匀的紫外辐照和紫外固化。例如，如果工件是不规则形状和/或关于双椭圆反射器的共位焦点不对称，那么紫外固化装置可以辐照工件不同于另一部分的一部分以实现均匀的固化。作为另一个示例，如果不同的涂层或油墨涂覆在工件的表面上，那么紫外固化装置可以辐照工件不同于另一部分的一部分。

在具有双椭圆反射器480和490，并且光源420定位在椭圆反射器490的第二焦点处的紫外固化装置中，与图2中所示的仅采用一个椭圆反射器的紫外固化装置相比，定位在共位焦点460处的工件可以被紫外光更加均匀地以更高的强度辐照。通过这种方式，采用双椭圆反射器480和490以及定位在椭圆反射器490的第二焦点处的光源420紫外固化工件可以实现更快的固化速度和工件的更加均匀的固化。换言之，在实现更加均匀的固化的同时能够实现更快的固化速度。在具有涂层的工件的情况下，当涂层膨胀或收缩时，不均匀或不稳定涂层的工件可能潜在地经历不均匀的力。对于光纤的情况，不均匀涂层的光纤可能对较大的信号衰减更加敏感。实现更加均匀的固化除了实现环绕工件(例如，光纤)的同心涂层(其具有恒定的厚度并且在工件(例如，光纤)的涂覆长度上是连续的)之外，可以包括反应的单体和低聚体的更高的转化率以及聚合物系中更高程度的交联(cross-linking)。

在光纤、缆、带等的连续或批次量制造过程中实现较快的固化速度，可以潜在地降低生产时间和成本。此外，实现更加均匀的固化可以潜在地赋予工件更高的耐久性和强度。在光纤具有涂层的情况下，提高的涂层均匀性可以潜在地保持纤维强度，从而关于防止由于诸如光纤中的微弯曲变形、应力腐蚀或其它机械损伤的现象引起的信号传输的衰减，从而潜在地提高了光纤的耐久性。较高程度的交联还可以潜在地提高涂层的化学阻力，防止光纤的化学渗透和化学腐蚀或损坏。光纤可能由于表面瑕疵而严重降级。通过传统的紫外固化装置，能够实现较快的固化速率，但是仅能在降低固化均匀性的情况下实现；类似地，能够实现更加均匀的固化，但是仅能在降低固化速度的情况下实现。

在固化装置400的情况下，双椭圆反射器480和490具有相等的长轴和相等的短轴尺寸。在其它实施方式中，固化装置的示例可以包括具有不同的长轴的双椭圆反射器。增加或减小椭圆反射器的长轴长度能够增加或减小椭圆反射器的共位焦点与第二焦点之间的距离。

现在转向图5，图5表示固化装置500的示例，固化装置500包括具有共位焦点560的双椭圆反射器580和590，该双椭圆反射器580和590的长轴沿着轴线502对齐，其中双椭圆反射器580的长轴小于双椭圆反射器590的长轴。双椭圆反射器580和590在外顶部边缘588和底部边缘586处相交。通过这种方式，椭圆反射器580和590形成为两个在椭圆反射器580和590相交的边缘586和588处结合的部分椭圆柱。双椭圆反射器580和590的内表面和外表面可以是有刻面的，如图5所示，其中反射器的基本形状可以是椭圆形，但是具有刻面的个别截面512可以略微偏离椭圆。有刻面的或者部分有刻面的椭圆表面，可能在给定的光源下潜在地允许以提高工件表面处的光均匀性或强度的方式控制反射光。例如，刻面可以本质上是平的或弯曲的，平滑的或连续的以接近椭圆形状，并且可以略微偏离椭圆形状以产生光源的发射形状，从而改善工件表面的辐照。每个刻面可以是平的，具有连接多个平的刻面的角以形成椭圆表面。作为选择，刻面可以具有弯曲的表面。

光源520定位在椭圆反射器590的第二焦点592处或者邻近该第二焦点592定位，其中工件550定位在共位焦点560处，工件由取样管570同心地环绕。椭圆反射器590可以包括部分椭圆反射器，该部分椭圆反射器包括与共位焦点560相对的开口530，开口530关于椭圆反射器590的长轴对称。开口530可以辅助安装、定位和/或对齐，以及将双椭圆反射器580和590与固化装置500的其它部件(例如光源520)集成为一体。开口530的边缘532定位为使得开口530相比在第二焦点处与椭圆反射器590的短轴平行的轴536更窄。

固化装置500可以进一步构造为能够收奶工件550，其中工件550可以在取样管570的内部通过，使得其轴线沿着共位焦点560的轴线延伸。在该结构中，其中双椭圆反射器设置在工件的相对侧上，双椭圆反射器能够将从光源520辐照的光线524和528以基本均匀且高强度的方式基本聚焦并引导到工件表面上。双椭圆反射器580和590可以包括用于引导从光源520发射的光线528和524的反射内表面584和594。如图所示，从光源520辐照的光可以包括光线524和光线528，光线524从椭圆反射器590的反射内表面594反射到工件表面上，光线528从椭圆反射器580的反射内表面584反射到工件表面上。从光源520辐照的光可以进一步包括分别从椭圆反射器580和590的反射内表面584和594反射到工件表面上的光线以及从光源520直接辐照到工件表面上的光线。从椭圆反射器580反射的光线528在被椭圆反射器580反射到工件表面上之前，可以通过椭圆反射器580的第二焦点582。

通过将椭圆反射器580设置为具有小于椭圆反射器590的长轴的长轴，从反射内表面584到工件550的距离可以减小并且可以小于从反射内表面594到工件550的距离。因此，从椭圆反射器580反射到工件550的远源场和中场表面(例如，相对于光源520)上的辐照光的强度和均匀性可以提高。

现在转向图6，图6表示固化装置600的另一个示例。固化装置600包括具有共位焦点660的双椭圆反射器680和690，该双椭圆反射器680和690的长轴沿着轴线602对齐。此外，椭圆反射器680的长轴和短轴是相等的，并且小于椭圆反射器690的短轴。因此，椭圆反射器680可以包括圆形反射器680，圆形反射器680为椭圆反射器的特例，该特例中，长轴和短轴是相等的，并且该特例的两个焦点共位。因而，圆形反射器680的焦点(例如，共位焦点)与椭圆反射器690的第一焦点共位。圆形反射器680与椭圆反射器690在外顶部边缘688和底部边缘686处相交。通过这种方式，形成两个部分柱体的圆形反射器680和椭圆反射器690，在圆形反射器680和椭圆反射器690相交的边缘686和688处结合。双椭圆反射器680和690的内表面和外表面可以是有刻面的，如图6所示，其中反射器的基本形状可以是椭圆形，但是具有有刻面的个别截面612以略微偏离椭圆。有刻面的或者部分有刻面的椭圆表面可能在给定的光源下潜在地允许以提高工件表面处的光均匀性或强度的方式控制反射光。例如，刻面可以本质上是平的或弯曲的，平滑的或连续的以接近椭圆形状，并且可以略微偏离椭圆形状以产生光源的发射形状，从而改善工件表面的辐照。每个刻面可以是平的，具有连接多个平的刻面的角以形成椭圆表面。作为选择，刻面可以具有弯曲的表面。

光源620定位在椭圆反射器690的第二焦点692处或者邻近该第二焦点692定位，其中工件650可以定位在共位焦点660处，工件被取样管670同心地环绕。椭圆反射器690可以包括部分椭圆反射器，该部分椭圆反射器包括与共位焦点660相对的开口630，开口630关于椭圆反射器690的长轴对称。开口630可以辅助安装、定位和/或对齐，以及将圆形反射器680和椭圆反射器690与固化装置600的其它部件(例如光源620)集成为一体。开口630的边缘632定位为使得开口630相比在第二焦点处与椭圆反射器690的短轴平行的轴636更窄。

固化装置600可以进一步构造为能够收纳工件650，其中工件650可以在取样管670的内部通过，使得其轴线沿着共位焦点660的轴线延伸。在该结构中，其中双椭圆反射器设置在工件的相对侧上，双椭圆反射器能够将从光源620辐照的光线624和628以基本均匀且高强度的方式基本聚焦并引导到工件表面上。圆形反射器680和椭圆反射器690可以包括用于引导从光源620发射的光线628和624的反射内表面684和694。如图所示，从光源620辐照的光可以包括光线624和光线628，光线624从椭圆反射器690的反射内表面694反射到工件表面上，光线628从圆形反射器680的反射内表面684反射到工件表面上。从光源620辐照的光可以进一步包括分别从圆形反射器680和椭圆反射器690的反射内表面684和694反射到工件表面上的光线以及从光源620直接辐照到工件表面上的光线。

通过配置具有小于椭圆反射器690的短轴的直径的圆形反射器680，从反射内表面684到工件650的距离减小并且小于从反射内表面694到工件650的距离。此外，可以降低通过反射内表面684反射的路径长度或光源620的辐照光。进一步地，从反射内表面684上的所有点到工件650的距离基本一致。因此，从圆形反射器680反射到工件650的远源场和中场表面(例如，相对于光源620)上的辐照光的强度和均匀性可以提高。此外，由于圆形反射器的更大的对称性，制造圆形反射器与制造椭圆(例如，具有不相等的长轴和短轴)反射器相比可能花费更低。

现在转向图7，图7表示光化系统或紫外固化系统700的示例的横截面视图。图示的用于说明目的的紫外固化系统700包括双椭圆柱形反射器775，该双椭圆柱形反射器775类似于固化装置600，包括圆柱形反射器780和椭圆柱形反射器790。紫外固化系统700还可以包括固化装置500和400中所示的双椭圆柱形反射器。圆柱形反射器780和椭圆柱形反射器790在边缘786和788处结合，形成部分椭圆表面并且具有共位焦点760。

光源710可以包括壳体716以及入口和出口管道连接件714，冷却流体可以通过该入口和出口管道连接件714循环。光源710可以包括基本沿着椭圆柱形反射器790的第二焦点792定位的一个或更多阵列的紫外发光二极管。紫外固化系统700还可以包括安装支架718，壳体716可以通过该安装支架718连接到反射器组件基板720。紫外固化系统700还可以包括取样管770和工件(未显示)，工件为例如光纤，工件可以在取样管770内牵拉或牵引并且基本围绕取样管770的中心纵向轴线定位。取样管770的纵向轴线可以基本沿着椭圆柱形反射器的共位焦点760定位，其中可以将源自光源710的紫外光通过圆柱形反射器780和椭圆柱形反射器790经由取样管基本引导到工件的表面。取样管770可以由石英、玻璃或者其它材料构成，并且可以具有柱形或其它几何形状，其中引导到取样管770的外表面上的紫外光可以基本没有折射、反射或吸收地通过取样管770。

反射器组件基板720可以连接到反射器组件面板724，反射器组件面板724可以机械紧固到双椭圆柱形反射器775的任意一个轴端。取样管770也可以机械紧固到反射器组件面板724。通过这种方式，安装支架718、反射器组件面板724和反射器组件基板720可以用于辅助对齐光源710、椭圆柱形反射器775和取样管770，其中源自光源710的光基本围绕椭圆柱形反射器790的第二焦点792定位，其中取样管基本围绕双椭圆柱形反射器775的共位焦点定位，并且其中可以基本将源自光源710的紫外光通过双椭圆柱形反射器775经由取样管770引导到工件的表面。反射器组件面板724还可以包括校准机构(未显示)，其中取样管770的对齐和/或定位可以在反射器组件面板724、反射器组件基板720、椭圆柱形反射器760和取样管770组装之后进行调整。反射器组件基板720还可以沿着一侧连接到反射器组件安装板740。反射器组件安装板740还可以设置有一个或更多安装槽744(参见图8)和一个或更多安装孔748(参见图8)，紫外固化系统700可以通过该一个或更多安装槽744和一个或更多安装孔748安装。紫外固化系统700还可以包括用于诸如连接电线导管、安装传感器等其它目的的另外的连接端口722和750。此外，紫外固化系统700可以包括反射器壳体712和冷却风扇716，冷却风扇716安装在反射器壳体712上，以用于从紫外固化系统700中去除热量。

现在转向图8，图8表示图7的紫外固化系统700的透视横截面视图，为了说明的目的，反射器组件面板724被去除。除了以上结合图7描述的部件之外，紫外固化系统700还包括在反射器组件基板720中的开口或空腔840，从光源710辐照的光通过开口或空腔840传送。如图8所示，空腔840可以基本跨越双椭圆反射器775的轴向长度，以使得来自光源710的光能够沿着双椭圆反射器775的整个长度辐照。除了冷却风扇716以及用于冷却流体的入口和出口管道连接件714之外，反射器壳体712还可以包括带翅片的表面820，以用于帮助从紫外固化系统700散热。

在图7和图8的紫外固化系统700中，双椭圆反射器775显示为具有圆滑薄片状结构。在一个示例中，双椭圆反射器可以包括抛光铝(polished aluminum)而成形的薄片，该薄片可以是可清洁的、可重新使用的以及可替换的。在另一个示例中，可以在外表面(例如，相对于光源710的辐照表面为外)增加翅片，以增加双椭圆反射器的传热表面面积。

现在转向图9和图10，它们表示具有共位焦点982的双椭圆反射器900的另一实施方式的透视图和端横截面视图。双椭圆反射器900包括在边缘986和988处结合的第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的反射内表面984和994。如图所示，第一椭圆柱形反射器包括圆柱形椭圆反射器，然而，第一椭圆柱形反射器可以是任意类型的椭圆柱形反射器，该任意类型的椭圆柱形反射器具有分别小于第二椭圆柱形反射器的长轴和/或短轴的长轴和/或短轴。双椭圆反射器900可以是机加工的金属或铸造金属，并且抛光以形成反射内表面984和994。作为选择，双椭圆反射器可以由玻璃、陶瓷或塑料机加工、模塑、铸造或挤压而成，并且设置有高反射涂层以形成反射内表面984和994。仍然进一步地，双椭圆反射器可以以两半结构，900A和900B制造，该两半结构900A和900B在固化装置的组装过程中装配和/或连接在一起。双椭圆反射器900还包括带翅片的表面918，以增大传热表面面积。安装孔966可以设置在双椭圆反射器900的下侧面964上，以方便双椭圆反射器900安装和定位到紫外固化系统(例如，紫外固化系统700)的其它部件，例如光源、我们的壳体上。双椭圆反射器900还包括沿着其整个轴向长度的开口或空腔968。空腔968沿着双椭圆反射器900的长轴定位，以使得空腔968与第二椭圆柱形反射器的第二焦点992相应。

通过这种方式，固化装置可以包括第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器，该第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器布置为具有共位焦点；以及光源，该光源位于第一椭圆柱形反射器的第二焦点处，其中从光源发射的光从第一椭圆柱形反射器反射到共位焦点，以及从第二椭圆柱形反射器回射(retro-reflected)到共位焦点。此外，第二椭圆柱形反射器的第二焦点处可以不设光源。仍然进一步地，第一椭圆柱形反射器的长轴可以大于第二椭圆柱形反射器的长轴，第一椭圆柱形反射器的短轴可以大于第二椭圆柱形反射器的短轴，并且第二椭圆反射器的长轴和第二椭圆反射器的短轴可以相等。

第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器可以构造为收纳工件，并且可以布置在工件的相对侧上。第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的椭圆表面可以相交并且结合，以形成顶部边缘和底部边缘，该顶部边缘和底部边缘邻近固化装置的中心位置并且沿着第一椭圆柱形反射器的长轴长度以及第二椭圆柱形反射器的长轴长度延伸，其中第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的椭圆表面从顶部边缘和底部边缘向外延伸到固化装置的任一侧，在该固化装置的任一侧，椭圆柱形反射器连接到用于至少两个光源的壳体。此外，光源可以包括电源、控制器、冷却子系统和发光子系统，发光子系统包括耦合电子元件、耦合光学元件以及多个半导体装置，并且壳体可以容纳光源并且包括用于冷却子系统流体的入口和出口。

第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器中的至少一者可以是二向色反射器，并且光源的多个半导体装置可以包括发光二极管阵列。发光二极管阵列可以包括第一发光二极管和第二发光二极管，该第一发光二极管和第二发光二极管发射具有不同峰值波长的紫外光。固化装置可以进一步包括石英管，该石英管轴向居中地围绕共位焦点并且同心地环绕固化装置内的工件。

在另一实施方式中，用于紫外固化的光化系统可以包括电源、冷却子系统、发光子系统和基本位于第一椭圆柱形反射器的第二焦点处的紫外光源。发光子系统可以包括耦合光学元件，该耦合光学元件包括第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器，该第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器具有共位焦点，并且布置在工件的相对侧上。光化系统可以进一步包括控制器，该控制器包含存储在存储器中的指令，该指令可执行以从紫外光源辐照紫外光，其中当位于第二椭圆柱形反射器的第二焦点处不设光源时，辐照的紫外光通过第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器中的至少一个反射并且聚焦在工件的表面上。控制器可以进一步包含可执行以动态改变辐照的紫外光的强度的指令，并且光化系统可以进一步包括基本位于第一椭圆柱形反射器的第二焦点处的紫外光源，其中辐照的紫外光包括空间地围绕工件的恒定强度的光线。

现在转向图11，图11表示固化工件(例如，光纤、光纤涂层或其它类型的工件)的方法1100。方法1100开始于1110，其中在工件牵引步骤中，就光纤而言可以从预制件中牵引出工件。然后方法1100在1120处继续，其中工件采用预定的涂层工艺涂覆有可紫外固化涂层或可紫外固化聚合物系。

接下来，方法1100在1130处继续，其中工件可以是紫外固化的。在1130处的紫外固化过程中，在1132处工件可以被牵拉或牵引通过一个或多个紫外固化装置的取样管。例如，所述一个或多个紫外固化装置可以包括一个或更多连续线性布置的固化装置400、500、600和/或700。此外，工件可以沿着紫外固化装置的双椭圆反射器的共位焦点(例如，第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的共位焦点)定位。紫外固化工件可以进一步包括在1134处从位于第一椭圆柱形反射器的第二焦点处的至少一个发光二极管阵列光源辐照紫外光。辐照的紫外光可以被第一椭圆柱形反射器在1136处反射到工件的表面上，并且在1138处回射到工件的表面上。仍然进一步地，工件可以在定位在第二椭圆柱形反射器的第二焦点处的光源不在时被紫外固化。因此，辐照的紫外光可以被均匀地引导到工件的表面上。

在牵引和紫外固化光纤的情况下，牵拉或牵引光纤的线性速度可以非常快，并且例如可能超过20m/s。连续布置多个紫外固化装置可以允许光纤的涂层长度能够接收足够长停留时间的紫外曝光，以基本完成光纤涂层的固化。在一些示例中，紫外固化阶段的有效长度(例如，连续布置的紫外固化装置的数量)可以通过考虑生产率或光纤或工件的牵引或线性速度而确定。因而，如果光纤线性速度较低，那么紫外固化系统阶段的长度或数量相比光纤线性速度较快的情况可能较短。特别地，采用包括具有共位焦点的第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的紫外固化装置可以潜在地提供辐照和引导到工件表面上的更高强度和更加均匀的紫外光，因而提供工件的更快、更加均匀的固化。通过这种方式，光纤涂层和/或油墨可以以较高的生产率进行紫外固化，从而降低生产成本。

完全的光纤涂层的紫外固化可以给予物理和化学特性，例如强度、耐久性、化学阻力、疲劳强度等。不完全或不充足的固化可能降低产品性能质量和其它特性，其可能潜在地造成光纤的性能的过早破坏和损失。在一些示例中，紫外固化阶段的有效长度(例如，连续布置的紫外固化装置的数量)通过考虑生产率或光纤或工件的牵引或线性速度而确定。因此，如果光纤线性速度较低，那么相比光纤线性速度较快的情况，紫外固化系统阶段的长度或数量可能较短。

接下来，方法1100在1140处继续，其中确定是否需要额外的涂覆阶段。在一些示例中，双层或多层涂层可以应用到工件(例如光纤)的表面。如上所述，光纤可以被制造成包括两个同心的保护涂层。例如，也可以采用双层涂层，其中工件可以涂覆有内层和外层，内层可以具有柔软和弹性品质，以在固化时最小化由微弯曲引起的衰减，外层可以较硬并且适于保护工件(例如，光纤)，以避免磨损和暴露到外部环境(例如，湿气、紫外光)。所述内层和外层可以包括聚合物系，该聚合物系包括引发剂、单体、低聚体和其它添加剂。如果要执行额外的涂覆步骤，那么方法1100返回到1120，在此，光纤或其它工件(目前涂覆有紫外固化第一涂层)通过跟随有额外的紫外固化1130的额外涂覆步骤1120涂层。在图11中，出于简化说明的目的显示了每个涂层步骤如光纤涂层步骤1120，然而，每个涂覆步骤可以不相同，以使得每个涂覆步骤可以涂覆不同类型的涂层(不同涂层组分、不同涂层厚度)，以及向工件赋予不同涂层特性。此外，涂层工艺1120可以采用不同的工艺条件(例如，温度、涂层粘度、涂层方法)。类似地，用于不同涂层或步骤的工件1130的紫外固化可以包含一系列的工艺条件。例如，在不同的紫外固化步骤中，诸如紫外光强度、紫外曝光时间、紫外光波长范围、紫外光源等的工艺条件可以根据涂层类型和/或涂层特性而改变。

额外的涂覆阶段也可以包括例如出于着色或识别的目的在工件表面上印刷或涂覆可紫外固化的油墨或漆。印刷可以采用预定印刷工艺进行，并且可以包括一个或更多多重印刷阶段或步骤。这样，1130处的紫外固化可以包括紫外固化工件表面上的印刷油墨或漆。类似于一个或更多光纤涂层的紫外固化步骤，印刷油墨或漆通过牵拉定位在一个或多个连续线性布置的紫外固化装置的第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的共位焦点处的工件而被紫外固化，在该过程中紫外光从紫外固化装置的发光二极管阵列光源辐照，并且通过双椭圆柱形反射器引导到位于共位焦点处的光纤的表面上。

如果没有额外的涂覆阶段，方法1100在执行任何后紫外(post-UV)固化工艺步骤的1180处继续。作为示例，对于工件包括光纤的情况，后紫外固化工艺步骤可以包括缆或带构造，在此，多个涂层、印刷且紫外固化的光纤被结合成平带或由多重纤维构成的较大直径缆或带。其它后紫外固化工艺步骤可以包括缆和带的外部覆层或包被的共挤压工艺(co-extrusion)。

通过这种方式，固化工件的方法可以包括沿着第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器的共位焦点牵引工件；从定位在第一椭圆柱形反射器的第二焦点处的光源辐照紫外光；将辐照的紫外光从第一椭圆柱形反射器反射到工件的表面上，以及将辐照的紫外光从第二椭圆柱形反射器回射到工件的表面上。紫外光可以当定位在第二椭圆柱形反射器的第二焦点处的光源不在时，从位于第一椭圆柱形反射器的第二焦点处的光源辐照。此外，沿着共位焦点牵引工件可以包括牵引具有可紫外固化的涂层、聚合物或油墨中的至少一个的光纤、带或缆中的至少一个。仍然进一步地，发光二极管阵列包括第一发光二极管和第二发光二极管，其中第一发光二极管和第二发光二极管发射具有不同峰值波长的紫外光。

所述方法可以包括动态改变辐照的紫外光的强度，以及将紫外光源基本定位在第一椭圆柱形反射器的第二焦点处，其中辐照的紫外光包括围绕工件的空间恒定强度的光线。

在另一实施方式中，方法可以包括沿着反射器的第一内部轴线定位工件，其中该反射器包括具有第一曲率的第一曲面和具有第二曲率的第二曲面；沿着所述反射器的第二内部轴线定位光源；以及从光源发射光，其中发射的光从第一曲面和第二曲面反射到工件上。第一内部轴线可以与第一曲面的第一焦点和第二曲面的焦点重合，并且第二内部轴线可以与第一曲面的第二焦点重合。此外，发射的光可以在到达工件之前从第一曲面单一反射，并且发射的光可以在到达工件之前从第二曲面多重反射。进一步地，光源可以包括发光二极管阵列，该发光二极管阵列包括第一发光二极管和第二发光二极管，其中光从具有第一峰值波长的第一发光二极管和具有第二峰值波长的第二发光二极管发射。

应当理解的是，在此公开的结构本质上是示范性的，并且由于很多变形都是可能的，所以这些特定的实施方式不应当以限制的观念考虑。例如，以上实施方式可以应用于除了光纤、缆和带之外的工件。此外，以上描述的紫外固化装置和系统可以与现有生产设备结合并且不需要为了特定光源设计。如上所述，可以采用任何适当的发光工具(lightengine)，例如微波供电的灯、发光二极管、发光二极管阵列和汞弧灯。本公开的主题内容包括各种结构的所有新颖和非显然的组合和子组合，以及在此公开的其它特征、功能和/或特性。

值得注意的是，在此公开的示例工艺流程可以结合各种紫外固化装置和紫外固化系统结构使用。在此描述的工艺流程可以表示一个或更多任意数量的工艺策略，例如连续的、批量的、半批量的和半连续的工艺等。这样，说明的各种行为、操作或功能可以按照说明的顺序、并行地或者在某些情况下省略地执行。同样地，实现这里描述的示例实施方式的特征和优点没有必要要求加工顺序，但是提供加工顺序以便于说明和描述。依赖于采用的具体策略，一个或更多说明的行为或功能可以重复执行。应当理解的是，这里公开的结构和程序本质上是示范性的，并且由于各种变化都是可能的，所以这些特定实施方式不应当以限制的观念考虑。本公开的主题内容包括各种系统和结构的所有新颖和非显然的组合和子组合，以及在此公开的其它特征、功能和/或特性。

随后的权利要求具体指出了视为新颖和非显然的某些组合和子组合。这些权利要求可能提到“一个”部件或“第一”部件或其等同描述。这种权利要求应当理解为包括一个或更多这种部件的并入，既不要求也不排除两个或更多这种部件。公开的特征、功能、部件和/或特性的其它组合和子组合可以通过本权利要求书的修改或通过在该申请或相关申请中的新权利要求的陈述来要求权利。这种权利要求，与原始权利要求相比无论保护范围变宽、变窄、等同或不同，都视为包括在本公开的主题内容内。

Claims (16)

1.一种固化装置，该固化装置包括：

第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器，该第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器布置为具有共位焦点，第一椭圆柱形反射器长轴与第二椭圆柱形反射器长轴对齐；以及

光源，该光源位于所述第一椭圆柱形反射器的非共位的第二焦点处，其中从所述光源发射的光从所述第一椭圆柱形反射器反射到所述共位焦点，以及从所述第二椭圆柱形反射器回射到所述共位焦点，其中所述第二椭圆柱形反射器的第二焦点处不设光源，并且其中，所述第一椭圆柱形反射器长轴大于所述第二椭圆柱形反射器长轴。

2.根据权利要求1所述的固化装置，其中第一椭圆柱形反射器短轴大于第二椭圆柱形反射器短轴。

3.根据权利要求2所述的固化装置，其中所述第二椭圆反射器长轴和所述第二椭圆反射器短轴相等。

4.根据权利要求1所述的固化装置，其中所述第一椭圆柱形反射器和所述第二椭圆柱形反射器构造为能够收纳工件，并且布置在所述工件的相对侧，其中所述第一椭圆柱形反射器包括与所述共位焦点相对的开口，该开口关于所述第一椭圆反射器长轴对称，其中所述第二椭圆柱形反射器不包括开口，并且其中所述第一椭圆柱形反射器和所述第二椭圆柱形反射器以两者之间没有开口的方式结合。

5.根据权利要求1所述的固化装置，其中：

所述第一椭圆柱形反射器和所述第二椭圆柱形反射器的椭圆表面相交并且结合以形成顶部边缘和底部边缘，该顶部边缘和底部边缘邻近所述固化装置的中心位置，并且沿着所述第一椭圆柱形反射器长轴和所述第二椭圆柱形反射器长轴延伸，其中所述第一椭圆柱形反射器和所述第二椭圆柱形反射器的所述椭圆表面从所述顶部边缘和底部边缘向外延伸到所述固化装置的任一侧，在该任一侧，所述椭圆柱形反射器连接到壳体；

所述光源包括电源、控制器、冷却子系统以及发光子系统，所述发光子系统包括耦合电子元件、耦合光学元件和多个半导体装置；并且

所述壳体容纳所述光源并且包括用于冷却子系统流体的入口和出口。

6.根据权利要求1所述的固化装置，其中所述固化装置为紫外固化装置，所述第一椭圆柱形反射器和所述第二椭圆柱形反射器中的至少一个为二向色反射器。

7.根据权利要求5所述的固化装置，其中所述光源的所述多个半导体装置包括发光二极管阵列。

8.根据权利要求7所述的固化装置，其中所述发光二极管阵列包括第一发光二极管和第二发光二极管，该第一发光二极管和第二发光二极管发射具有不同峰值波长的紫外光。

9.根据权利要求5所述的固化装置，该固化装置还包括石英管，该石英管轴向居中地环绕所述共位焦点并且同心地围绕位于所述固化装置内的工件。

10.一种用于紫外固化的光化系统，该光化系统包括：

电源；

冷却子系统；

发光子系统，该发光子系统包括：

耦合光学元件，该耦合光学元件包括第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器，该第一椭圆柱形反射器和第二椭圆柱形反射器具有共位焦点并且布置在工件的相对侧，第一椭圆柱形反射器长轴大于第二椭圆柱形反射器长轴，以及

紫外光源，该紫外光源基本位于所述第一椭圆柱形反射器的第二焦点处；以及

控制器，该控制器包含存储在存储器中的指令，该指令可执行以从所述紫外光源辐照紫外光，其中当位于所述第二椭圆柱形反射器的第二焦点处不设光源时，所述辐照的紫外光被所述第一椭圆柱形反射器和所述第二椭圆柱形反射器中的至少一个反射并且聚焦到所述工件的表面上，被所述第二椭圆柱形反射器反射的所述辐照的紫外光在聚焦到所述工件的表面上之前穿过所述第二椭圆柱形反射器的第二焦点。

11.根据权利要求10所述的光化系统，其中所述控制器还包括可执行以动态改变所述辐照的紫外光强度的指令。

12.根据权利要求10所述的光化系统，该光化系统还包括基本位于所述第一椭圆柱形反射器的所述第二焦点处的紫外光源，其中所述辐照的紫外光包括围绕所述工件的空间的且恒定强度的光线，其中空腔跨越所述第一椭圆柱形反射器的轴向长度，以使所述空腔与所述第一椭圆柱形反射器的所述第二焦点对应。

13.一种光化方法，该光化方法包括：

沿着反射器的第一内部轴线定位工件，其中所述反射器包括具有第一曲率的第一曲面和具有第二曲率的第二曲面，其中，所述第一曲面具有第一长轴，该第一长轴与所述第二曲面的第二长轴对齐，其中，所述第一长轴大于所述第二长轴；

所述第一内部轴线与所述第一曲面的第一焦点和所述第二曲面的焦点重合；

第二内部轴线与所述第一曲面的第二焦点重合并且不与所述第二曲面的第二焦点重合；并且

所述第一曲面的第二焦点位于所述第一曲面的两个边缘之间；

沿着所述反射器的所述第二内部轴线定位光源；以及

从所述光源发射光，其中该发射的光被所述第一曲面反射到所述工件上，并且该发射的光被所述第二曲面反射并且在到达所述工件之前穿过所述第二曲面的第二焦点。

14.根据权利要求13所述的光化方法，其中所述发射的光在到达所述工件之前从所述第一曲面单一反射。

15.根据权利要求14所述的光化方法，其中所述发射的光在到达工件之前从所述第二曲面多重反射。

16.根据权利要求15所述的光化方法，其中所述光源包括发光二极管阵列，该发光二极管阵列包括第一发光二极管和第二发光二极管，其中光从具有第一峰值波长的第一发光二极管和具有第二峰值波长的第二发光二极管发射。