CN1321338C - 预混式光纤耦合器融烧装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤耦合器融烧装置及其方法，该融烧装置包含相互连接的一炉管与一炉头，该炉管具有一文氏管区并连接一供气装置，以导引一可燃气体通过该炉头，且该炉管与该炉头至少其中一个具有至少一气孔导入空气，混合该可燃气体并于该炉头一端燃烧，以融烧多光纤的裸露段达到可被拉伸的一融烧温度。本发明主要是提供高温火焰的产生，透过气孔的设置导引空气，利用文氏管结构加速可燃气体流速，进而产生负压来吸入空气并迅速的加以混合，借此可产生适当比例且预混完成的气体燃料，可达到单一气体所无法产生的高温火焰，迅速加热光纤裸露段到达合适的融烧温度。

Description

预混式光纤耦合器融烧装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种加热装置与加热方法，尤其涉及一种光纤耦合器融烧装置及方法，其可提供足够的高温火焰，使光纤裸露段迅速加热到合适的融烧温度。

背景技术

光耦合器(Optical Fiber Coupler)是用来将光信号从一条光纤中分至多条光纤中的组件，故有时又称为分路器(Splitter)，在用户回路系统、局域网络、光纤有线电视网络及量测系统中，应用相当广泛，目前最常用来作光纤信号耦合或分路的方法有微光学组件(Micro Optics)、熔融(fused biconical tapered)及光波导(Wave Guide)三种方式，其中熔融式为主要生产光纤耦合器的大宗，约占85％以上。

熔融式(fused biconical tapered)光纤耦合器的制造方式，是将多条光纤并置叠合在一起，以融烧装置(Torch device)进行烧融拉伸；产生光耦合作用之后，即能使其中一条光纤的光信号均匀分路到其它光纤中。

该技术的其中一个关键点，在于融烧装置的设计。以往，为了达到足以烧融软化光纤的高温，多半采用氧气搭配其它的可燃气体，例如氢气，或者甲烷、丙烷等有机挥发性气体。然而，双气体源的供应、混合控制机制具有较高的复杂性，其设备成本也较为昂贵；因而，遂有部分融烧装置仅使用单一可燃气体。

不过现有技术中，使用单一可燃气体的融烧装置，由于缺乏以往氧气的混合助燃，无法提供足够的高温火焰，通常只能达到约600～800℃的融烧温度，以致于光纤受热不均、无法迅速的软化，或者需要较久的时间方能达到所需的温度，严重影响到光纤耦合器的制造合格率与产量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种光纤耦合器融烧装置及融烧方法，仅采用单一可燃气体的融烧装置，即可提供足够热量，在较短时间内达到融烧温度，克服现有技术中采用双气体源供应、混合控制机制的融烧装置的控制复杂，成本昂贵的缺点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光纤耦合器融烧装置，包含：

一炉管，具有一引道及至少一引气孔，该引道贯通该炉管并连接一供气装置，以引入该供气装置内的可燃气体，并具有一文氏管区以加速该可燃气体，而该引气孔则贯通该炉管侧壁，并引入空气进入该引道与该可燃气体混合；以及

一炉头，具有一通道、一炉腔与至少一导气孔，该通道一端连通该炉管的引道而导入该可燃气体，该炉腔位于该通道另一端，该导气孔则贯通该炉头内壁，并导入空气至该炉腔与该可燃气体混合燃烧，以融烧多光纤的裸露段达到可被拉伸的一融烧温度。

上述的光纤耦合器融烧装置，其中该炉管的引道是先连接于一喷嘴，再由该喷嘴导引该供气装置的可燃气体。

上述的光纤耦合器融烧装置，其中该引气孔与该引道的连接处位于该喷嘴附近。

上述的光纤耦合器融烧装置，其中该炉头还包含另一文氏管区。

本发明提供的一种光纤耦合器融烧装置，包含相互连接的一炉管与一炉头，该炉管具有一文氏管区并连接一供气装置，以导引一可燃气体通过该炉头，且该炉管与该炉头至少其中一个具有至少一气孔导入空气，混合该可燃气体并于该炉头一端燃烧，以融烧多光纤的裸露段达到可被拉伸的一融烧温度，其中该炉头内还包含另一文氏管区。

上述的光纤耦合器融烧装置，其中该炉管是先连接一喷嘴，再由该喷嘴导引该供气装置的可燃气体。

本发明还提供一种光纤耦合器融烧方法，包含以下步骤：

步骤A，提供一可燃气体；

步骤B，提供空气与该可燃气体预先混合；

步骤C，再次提供空气与该可燃气体混合；及

步骤D，燃烧该可燃气体以提供足够热量，融烧多光纤的裸露段达到可被拉伸的一融烧温度。

上述的光纤耦合器融烧方法，其中该步骤A通过一文氏管区加速该可燃气体的流速。

本发明通过以预先混合空气的方式，让可燃气体可以更快速的燃烧，而能提供光纤耦合器制造过程中所需的高温火焰，加热光纤使其迅速到达适当的融烧温度，以便在特定的时间内完成光纤拉伸作业。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明光纤耦合器融烧装置于一光纤耦合器制造设备上的配置示意图；

图2为本发明光纤耦合器融烧装置的分解示意图；

图3为本发明融烧装置的炉管剖视示意图；

图4为本发明光纤融烧装置的炉头结构示意图；及

图5为本发明光纤耦合器融烧方法的主要流程图。

具体实施方式

本发明提供的光纤耦合器融烧装置及方法，是应用于各种形式的光纤耦合器制造设备上，例如图1所示的光纤耦合器制造设备300，本发明的光纤耦合器融烧装置100，将用以融烧光纤的裸露段，使其可以被拉伸而产生光耦合作用。

请参阅图2，本发明光纤耦合器融烧装置100由炉管110与炉头120相互锁合而成，炉头120与炉管110间利用一O形环130增加其结合的紧密程度。本发明的主要技术特征，在于引气孔112、文氏管区113(如图3所示)与导气孔123的设置，将在后面进行详细说明。

请配合参阅图2、图3，炉管110大体成管状结构，其具有引道111，以及环绕在引道111末端(图中右侧，以下依图式方向说明)的引气孔112。引道111贯通于炉管110，其右侧的末端连接一喷嘴140，以引入一供气装置(图未示)内的可燃气体，此可燃气体可为氢气，或者甲烷、丙烷等有机挥发性气体；喷嘴140处的内径较为缩小，因此具有将可燃气体喷入文氏管区113的效果。引气孔112贯通炉管110侧壁，且引气孔112的轴线配合可燃气体流向，倾斜于引道111的轴线，当可燃气体喷入文氏管时，文氏管在渐缩段117会产生负压而能引入空气进入引道111内与可燃气体作第一次预先混合。炉管110的左侧前端具有矩形块状的连接部114，接合面还开设一个矩形的嵌槽115。

文氏管区113的设置目的如其名称，是为了要应用文氏管(Venturi tube)结构。文氏管是一种由渐缩到平行再到渐扩的一种管件，流体流过口径较大处流速较慢、压力较大；口径小处流速快、压力小，即所谓白努利(Bernoulli)定律。文氏管渐缩段117可加速可燃气体的流速，因而产生小于外界的压力(即一负压)带动空气由引气孔112流入引道，并在文氏管混合区116处完成预混；不使用文氏管区113的话，空气导入量将明显不足。

请配合参考图2、图4，炉头120大体上也成管状，其左侧前端向下弯折一角度，而右侧末端具有与炉管110连接部114相仿的矩形接合部124，且接合部124与连接部114的接合面，具有可与嵌槽115对合的凸块(图未示)，让凸块上的通道121末端与嵌槽115中的引道111前端紧密衔接，如此可提高炉头120与炉管110的接合强度与紧密度。贯通炉头120的通道121通过引道111导入可燃气体，最后将来到通道121前端的炉腔122；炉腔122的内径较通道121大，且设有数个导气孔123配合可燃气体流向，倾斜一角度贯通炉头120内壁(即导气孔123的轴线倾斜于炉腔122的轴线)，以导入空气至炉腔122与可燃气体作第二次的混合。再者，炉头120中也可设计另一文氏管区(图未示)，以提升混合效果。

经过两次与空气的混合，可达到相当高的融烧温度；以氢气为例，可以提供800℃以上的高温。因此，本发明虽未使用氧气而仅采用可燃气体，却能通过一次以上的空气预混，提供可燃气体足量的氧气助燃，达到光纤耦合器制造所需的融烧温度。

依附于上述光纤耦合器融烧装置，本发明还提供一种光纤耦合器融烧方法，其主要流程分述如下：

步骤210，首先提供一可燃气体，此步骤即由供气设备将可燃气体注入炉管中。

步骤220，接着提供空气与可燃气体预先混合，即通过炉管的引气孔导入空气，与可燃气体作第一次混合，此步骤是通过炉管中的文氏管区达成。

步骤230，再次提供空气与该可燃气体混合，即通过炉头上的导气孔，将空气导入炉腔内与可燃气体作第二次混合。当然，如可燃气体经过炉管时已混合足够空气，则本步骤非绝对必要。

步骤240，最后燃烧可燃气体，以加热融烧多光纤的裸露段，使其达到前述融烧温度而能进行拉伸程序。

必须加以补充的是，本发明并不限定引气孔或导气孔的位置或数量，只要整个融烧装置上任意部位具有“气孔”可引入空气，与可燃气体混合即可。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1、一种光纤耦合器融烧装置，其特征在于，包含：

一炉管，具有一引道及至少一引气孔，该引道贯通该炉管并连接一供气装置，以引入该供气装置内的可燃气体，并具有一文氏管区以加速该可燃气体，而该引气孔则贯通该炉管侧壁，并引入空气进入该引道与该可燃气体混合；以及

一炉头，具有一通道、一炉腔与至少一导气孔，该通道一端连通该炉管的引道而导入该可燃气体，该炉腔位于该通道另一端，该导气孔则贯通该炉头内壁，并导入空气至该炉腔与该可燃气体混合燃烧，以融烧多光纤的裸露段达到可被拉伸的一融烧温度。

2、根据权利要求1所述的光纤耦合器融烧装置，其特征在于，该炉管的引道是先连接于一喷嘴，再由该喷嘴导引该供气装置的可燃气体。

3、根据权利要求2所述的光纤耦合器融烧装置，其特征在于，该引气孔与该引道的连接处位于该喷嘴附近。

4、根据权利要求1所述的光纤耦合器融烧装置，其特征在于，该炉头还包含另一文氏管区。

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