CN1378985A - 制备光纤耦合器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在程序控制器(79)控制下自动地制造光纤耦合器(51)。纤维供料装置(26)通过管(50)传送纤维(16－17),纤维(16－17)被储存在管(50)中。夹具(57－58)向相反的方向拉形成一个锥形耦合区。环氧树脂发放器把环氧树脂发放到耦合管(12)孔的未坍塌端中。紫外光源(70)使环氧树脂固化。通过程序控制器对装置进行控制可消除操作者的不一致性,提供过程的重现能力。

Description

制备光纤耦合器的方法和装置

本申请是1998年3月23日提交的题为“制备光纤耦合器的方法和装置”的第96197218.1号中国专利申请的分案申请。

                               发明背景

本发明涉及光纤耦合器的自动制备。

外包层光纤耦合器是一种熔融纤维耦合器，其中耦合区被包围在一层基架玻璃内以强化并包围耦合区。为了形成外包层光纤耦合器，把许多纤维的剥离部分插入到玻璃管毛细管的孔中，形成一个耦合器雏形。管孔具有便于光纤插入的漏斗形端口部分。对耦合器雏形的中部区加热，使玻璃管坍塌在纤维上；然后对耦合器雏形进行拉伸直至获得所需耦合特性为止。在Re35138、4902324、4979972、5011251、5251276和5268014号美国专利中公开了各种外包层光纤耦合器及其制备方法。这些专利中所揭示的方法包括许多手工操作的步骤。

根据传统实践，其手工操作纤维抽拉装置的方向调整为使管子垂直定位。纤维或是在线或是脱线地被插入到管中。脱线纤维插入过程(第4902324号美国专利)需要把纤维临时粘合到管子上，以防止在把耦合器雏形传送到耦合器抽拉装置步骤期间纤维相对管子移动。临时粘合胶液会在最终的耦合器中产生一些问题。并且，脱线的方法需要增加将管子传送到抽拉装置的步骤。以前采用的在线或脱线地将纤维插入到管子中的方法一直是麻烦的、费时的、且因操作者而异的过程。这会影响过程的重复能力，因此影响耦合器的光纤特性。

在把光纤插入管中之前必须对其作些准备。要在耦合器抽拉操作期间将被定位在管子中的部分纤维上揭去保护层。如果光纤的裸露部分位于纤维的端部，那么最好使之具有低反射比的端面。在第4979972和5011251号美国专利中揭示了形成这种端面的脱线过程。此外，裸露部分必须不受沾污。这些纤维制备步骤的手工性能是费时的而且受到操作者的具体操作的影响。

从纤维及其端面上剥离涂层、以及把纤维剥离区插入外包层管中期间，都必须精确地对纤维进行定位。

在手工制备外包层光纤耦合器的技术中，要将纤维穿过玻璃管，把管子夹到抽拉装置中。此后，从玻璃管延伸的纤维引线被插入到真空附件中，然后该附件被固定到管子的端部。对于光纤耦合器的自动制造装置而言，这种真空附件是不适合的。形成外包层光耦合器的较佳热源具有一个把火焰向内对着玻璃管的环形燃烧器。迄今为止，玻璃管一直是以手工方式插入环形燃烧器，然后夹住其端部。这种燃烧器不适合用在完全自动化的装置中。

在自动制造光纤耦合器的过程中，能够在高于上述手工过程所能达到的速率下制造耦合器。在对每个耦合器拉伸期间必须激发热源。这会引起装置中靠近热源附近的特定部件的温度高于它们在手工操作过程中的温度。这些装置部件和耦合器环氧树脂中有一些可能会由于温度高而损坏或者会产生尺寸变化，由此而影响过程的重复性。为了避免这种由热而引起的损坏，必须采取预防措施。

通过拉伸外包层管和纤维形成耦合器后，将诸如紫外(UV)固化环氧树脂的胶液插入到管孔的未坍塌端部，给纤维提供拉力强度。传统的脱线环氧树脂施加和固化技术不适合用在耦合器的完全自动制备过程中，因为它们不会使足够量的环氧树脂施加到孔的两端，而且它们是费时的过程。

                               发明大意

鉴于传统光纤耦合器制造方法的上述缺点，本发明的一个目的是提供一种精确且自动制造具有预定耦合特性的光纤耦合器的装置和方法。另一个目的是提供一种能够减少或消除因操作者引起的过程不一致机会的耦合器制造装置和方法。

本发明涉及制造光纤耦合器的各种装置部件和方法步骤、完整地利用本发明导致光纤耦合器的完全自动产生。然而，也能够采用本发明方法和装置中的一部分来改善上述这类的传统方法。虽然本发明的描述是结合外包层光纤耦合器的制造的，但其装置的某些部件亦能用于制造两根或多根纤维被熔融在一起并被拉长而不采用用外部保护玻璃管的熔融双圆锥形耦合器中。

本发明涉及一种自动制造光纤耦合器的装置。纤维插入装置包括相邻设置的纤维导管，它把光纤插入到玻璃管中。纤维导管具有纤维输入端和纤维输出端，纤维输出端可相对玻璃管的孔纵向移动。提供一个把光纤传送到纤维导管输入端的装置，光纤的第一端穿过纤维导管并能从导管第二端传出和缩回。提供一个顺次使每根光纤绷紧并从每根光纤的绷紧长度剥离保护层的装置。所述自动制造装置包括一耦合器抽拉装置，它设有把玻璃管的端部固定的上、下卡盘。卡盘可以在相反的方向上移动。在把纤维的剥离区插入到孔中后，第一和第二真空密封装置对孔抽真空并维持玻璃管端部的密封。加热装置对玻璃管进行加热。程序控制装置控制所述装置的操作。

耦合器抽拉装置可包括一个上卡盘中嵌入有上V形槽的上夹板和一个下卡盘中嵌入有下V形槽的下夹板；夹板把可重复其大小的力施加到玻璃管上使之固定在V形槽中。

自动制造装置可包括把玻璃管从储料箱传送到卡盘的传送装置。这个装置可包括带槽的夹持构件、把管子从储料箱传送到槽去的传送装置、以及夹住管子的夹紧装置。可以包括使玻璃管精确地定位在槽中的装置。当它处于第一位置时，夹紧装置使夹持的玻璃管嵌入槽中，然后夹紧装置移动到第二位置，将玻璃管放在耦合器抽拉装置的卡盘中。

把光纤传送到纤维插入装置的装置可包括至少两个光纤供料源和一个纤维供料机构，该机构把预定长度的每根光纤从源释放到纤维插入装置。程序控制装置控制纤维传送装置，由此测量光纤到达预定长度。即从纤维传送装置引出或缩回到纤维传送装置中的纤维精确量。

纤维供料装置可包括接收卷轴上光纤的输入导管和与纤维插入装置的纤维导管相连接的输出导管。在从动滚柱与电机驱动滚柱之间设置沿输入与输出导管之间延伸的纤维。当从动滚柱啮合在电机驱动滚柱上时，传送纤维或者让纤维从输出导管缩回。有接头与输出导管相连接，用于把气体引入到其中，降低纤维导管与光纤之间的摩擦。

在纤维供料装置附近设置一个润滑剂发放管，它从供料管端伸出一段距离，当通过玻璃管的孔插入光纤时对玻璃管孔进行润滑。

顺次地将每根光纤绷紧的装置可包括一对上、下带夹，顺次地将一定长度的每根光纤夹在其当中并绷紧。剥离光纤保护层的装置包括一个剥离喷嘴，它可以在相对带夹之间绷紧的光纤长度上横向移动和旋转。当剥离喷嘴沿有涂层纤维移动时，喷嘴喷射出热的惰性气体，从一段长度的纤维上剥离保护层。

自动制造装置包括在光纤上形成低反射端的装置。球形端处理火炬相对带夹之间绷紧的光纤作垂直和水平移动。火炬切割光纤后，从相反的方向上收缩带夹。

可以提供底部夹紧装置，用于夹住从远离纤维插入装置的玻璃管端部延伸的一根或多根光纤。

加热装置较佳地应位于远离卡盘的地方。把已剥离纤维定位在管孔中后，加热装置移动到卡盘附近位置。加热装置可以由靠近和环绕玻璃管的两个部分形成。

上、下卡盘使玻璃管部分屏蔽于加热装置，此外，通过水冷方式将卡盘维持在控制温度下，以增强过程的重复产生能力。

对玻璃管中部区加热后，从相反的方向上移动卡盘，对管子进行拉伸。传送纤维的装置和上卡盘较佳地应安装在第一移动台上，下卡盘和底部夹具较佳地应安装在第二移动台上，由此，在拉伸管子时从相反的方向移动传送纤维的装置和底部夹具。

自动制造装置包括在形成耦合器后把胶液施加到玻璃管孔中的装置和胶液被施加到孔中后对其固化的装置。对胶液固化的装置包括被顺次定位在玻璃管每一端的紫外光源。

又一个实施例包括第一和第二纤维插入装置，每个装置能够把至少两个光纤插入玻璃管。给第一和第二纤维插入装置各提供至少两个相邻的纤维导管，导管可相对管孔纵向移动。设置一个使第一和第二纤维插入装置相对管孔侧向移动的装置。当其与在每根光纤中形成剥离区的第一和第二装置一起使用时，这个装置是尤其有用的。当第二纤维插入装置设置在形成剥离区的第二装置附近时，可以把第一纤维插入装置设置在玻璃管附近。

再一个实施例是关于对光纤进行改进的装置。它包括把光纤传送到纤维导管使得纤维能够在纤维导管中进出移动的装置。提供一个把纤维导管从多个工作站中的一个移动另一个的装置。这个装置可包括使纤维导管向第一工作站移动和从第一工作移出的装置。

本发明还涉及一种自动制造光纤耦合器的方法。将玻璃管放入耦合器抽拉装置中，这里用上、下卡盘夹住其端部区。至少两根光纤被传送到纤维插入装置。当每一段上、下带夹之间的光纤被绷紧时，从每根光纤上剥离保护层，然后把纤维插入玻璃管，使剥离区在孔中。对玻璃管两端抽真空并对管子加热。在相反的方向上对玻璃管的端部区进行抽拉，形成锥形耦合区。制造方法的各个步骤是由程序控制装置控制的。

通过把玻璃管端部区中一个固定在上卡盘V形槽与上夹板之间，把玻璃管端部区中另一个固定在下卡盘V形槽与下夹板之间，上、下夹板将力施加到玻璃管上使玻璃管固定在上、下V形槽中，在耦合器抽拉装置中就能够夹住玻璃管。为了提高过程的重复产生能力，可以将上、下卡盘维持在控制温度下。

通过把玻璃管从玻璃管储料箱自动地传送到耦合器抽拉装置，能够将玻璃管放入耦合器抽拉装置中。

通过把纤维料源的每根光纤释放到纤维插入装置的纤维导管中，将光纤传送到纤维插入装置。纤维导管可相对玻璃管的孔纵向移动。将气体引入到纤维导管中，能够降低纤维与导管之间的摩擦和去除进入导管中的纤维碎片。

通过使纤维导管定位在下带夹之上，一定长度的光纤通过纤维导管中的一个导管传送到下带夹，该带夹在第一位置上夹住光纤，在纤维上形成剥离区。使导管向上移动，使得上带夹能够在第二位置夹住纤维。然后使第一与第二位置之间的纤维绷紧。将热惰性气体喷气喷射到预定的绷紧纤维区上，对其加热并从其上剥离涂层。

把光纤插入玻璃管之前，可以在光纤上形成低反射端。在两个间隔点之间使光纤绷紧。将球形端处理火炬从给定位置向相对光纤的给定方向移动，使得一部分火焰把光纤切割成两段，每个段为锥形端。收缩锥形端中的至少一个端，使之远离锥形端中另一端。火炬继续移动，使火焰对收缩的锥形端进行加热，导致该锥形端变短和变圆。

当光纤插入玻璃管中时最好将润滑剂发放到管中。这可以通过把发放管设置在纤维导管附近并使润滑剂在其中发放而完成。

本方法进一步包括在形成锥形耦合区后将胶液施加到玻璃管孔的未坍塌端上。通过将紫外光束照射在玻璃管每个端部区同时把胶液施加到孔端，能够开始对胶液进行固化，当胶液与光束接触时便停止胶液的流动。将胶液施加到孔中之后，通过顺次地将紫外光纤定位在玻璃管每个端部区上，能够进一步对胶液固化。

                               附图简述

图1和2以图示方式示出光纤耦合器自动制造装置。

图3示出图4至7之间的空间关系。

图4和5是光纤耦合器自动制造装置的顶部和底部的正视图。

图6和7是光纤耦合器自动制造装置的右上部和中部的放大图。

图8示出毛细管传递装置。

图9是毛细管储料箱的截面图。

图10以图示方式示出毛细管定位装置。

图11a和11b分别是毛细管止动卡盘的侧视图和俯视图。

图12是毛细管止动卡盘和真空密封装置的斜视示意图。

图13是止动管的端视图。

图14是沿图13的14-14线截取的截面图。

图15a是纤维供料装置的部分截面图的端视图。

图15b是沿图15a的15b-15b线截取的截面图。

图16是图15a和15b中所用的从动滚柱的截面图。

图17是在纤维剥离、切割和端处理操作中所使用的一对纤维绷紧夹具的侧视图。

图18a和18b这对纤维绷紧夹具的俯视图。

图19示出剥离喷嘴定位装置。

图20以图示方式示出涂层剥离喷嘴的操作。

图21是纤维端处理火炬的定位装置的斜视图。

图22、23、24和25以图示方式示出纤维端接火炬的操作。

图26是真空密封装置的正视图。

图27是真空密封装置的俯视图。

图28是沿图26的28-28线截取的截面图，表明左上部真空密封装置。

图29是侧视图，表明毛细管固定夹具与右上部真空密封装置之间的关系。

图30和31分别示出耦合器抽拉装置燃烧器的侧视图和俯视图。

图32示出沿图31的32-32线截取的截面图。

图33和34分别是环氧树脂施加装置的侧视图和正视图。

图35是斜视图，表明紫外光源定位装置。

图36是管子12’出现在耦合器抽拉装置中时的截面图。

图37是把环氧树脂加到其端部的部分截面图。

图38和39示出提供6绕1和8绕1纤维结构的导管配置。

图40以图示方式示出采用两个剥离和端面处理站的耦合器制造装置。

图41以图示方式示出将光纤定位在多个工作站上的装置。

                               详细描述

发明概要

参考图1和2，简要地概述本发明的装置和方法，图1和2以图示方式示出光纤耦合器自动制造装置10。结合本概述以及下面的更详细描述，说明制造1×2外包层光纤耦合器的步骤。所有参考x，y和z方向是指在不同附图(包括图2在内)中所示的轴。

(1)玻璃管传送装置11包括一个管夹持装置14，它把玻璃毛细管12从储料箱13中传送到耦合器抽拉装置63，这里，分别用上、下卡盘64和65固定其端部区。用12’表示被卡盘夹住的玻璃管。

(2)通过纤维供料装置23分别将纤维16和17从卷轴18和19传送到纤维插入装置50。

(3)顺次将纤维从纤维插入装置馈送到剥离/端处理装置56，这里，顺次将纤维固定在夹具57和58中，使得一部分有涂层纤维在两个夹具之间绷紧。

(4)剥离喷嘴59喷射热惰性气体喷气，喷气横穿有涂层纤维区，剥离其上的涂层。

(5)在适当的时候，用端处理火炬60切割在夹具57和58之间延伸的裸露纤维并在裸露的被切割纤维端的一端或两端上形成低反射的端面。

(6)将纤维插入管子12’中，使得裸露部分的纤维延伸在管子的孔中。打开阀门43，通过发放管44把来自源42的乙醇滴发放到玻璃管12’的上端，当纤维通过玻璃管时对孔进行润滑。采用底部夹具69拉紧和绷紧从管子12’的底端延伸出的一根或多根纤维同时将它们馈送到其上端。

(7)将通过管子12’延伸一根或多根纤维的端部加接到与测量系统46中一个或多个光源连接的一根或多根光纤上。

(8)关闭管子12’底端上的底部真空密封装置67，从孔中抽取乙醇。

(9)关闭管子12’顶端上的顶部真空密封装置66，对管子12’的孔抽真空。

(10)点燃分置式燃烧器68，围住管子12’，对其中部区加热。

(11)在相反的方向上分别横移上、下卡盘64和65，对管子12’进行拉伸，形成锥形耦合区。

(12)打开真空密封装置66和67。

(13)把来自上、下环氧树脂定位的紫外光源(图12和37)的光束照射在被拉伸管子12’的上、下端。

(14)环氧树脂发放装置72移动到抽拉装置63，将环氧树脂发放器73和74定位在管子12’的上、下斗上。通过针把环氧树脂发放到斗中。当环氧树脂流动到管孔的未坍塌端中时，环氧树脂定位紫外光束使环氧树脂固化并防止它在孔中的渗透超过预定深度。

(15)抽回环氧树脂发放装置，顺次把紫外光源装置70定位在新形成的耦合器的上、下端附近，对环氧树脂进行固化。保持对环氧树脂定位紫外光束激励。

(16)从抽拉卡盘释放耦合器机体。测量耦合器顶端上的纤维引线长度是否为所需长度并对其进行切割，由此，能够从自动制造装置上卸下耦合器。

诸如电机、气动气缸、夹紧装置和甲烷和氧流量控制器等各种部件是由程序控制器控制的。

各部件的介绍

制造装置10的所有部件或是直接被固定或是通过支撑、托架之类固定在背板200上。在图中未示出所有的支撑。部件相对背板200的取向有时相对x-轴、y-轴或z-轴给出。背板200位于x-y平面内。部件在+z方向的移动意味着在背离背板200的方向(在图4和5中由图纸向外)移动。

图8-10更详细地示出管子传送装置11。通过双活塞旋转缸(未示出)使开槽的圆柱体84旋转180°，然后再返回。这类气缸是由两个提供直线运动的活塞组成的，通过一个齿条齿轮传递装置把活塞提供的直线运动转变为旋转运动。毛细管12被储存在储料箱13中并以重力方式馈送到传送位置(堆积的储存管的底部)，从这里它们落入槽83中。储料箱13位于给料器82中。该给料器中装有圆柱体84，当圆柱体84旋转时，一根管子被传递到具有V形槽的构件86中的拾取位置85。驱动气缸87，使得活塞88将管子12的一端抵在挡块89上，以精确地对管子定位。可以调节挡块89的位置，以容纳不同长度的管子。

给料器82安装在台子101上，通过驱动气缸103能够使台子101在滑板102上垂直往复运动。夹紧装置93安装在台子94上，通过驱动气缸96能够使台子94在滑板95上前后往复运动。用弹簧可张开夹具92，通过驱动机构93中的双活塞(盘形)缸可闭合夹具92。

驱动气缸96使夹具92位于开槽构件86中拾取位置中的管子周围。驱动机构93，使得夹具92夹住管子12，然后驱动气缸103，使得V形槽构件86向下平移。然后驱动气缸96，使夹具从储料箱退出。

夹具滑板95安装在臂107上，通过双活塞旋转气缸机构106与支撑托架108旋转连接。当驱动机构106时，臂107旋转约90度使夹具机构93位置与耦合器抽拉装置63对准，这里，夹具92中的管子直接位于卡盘64和65的V形槽之前。

对于所公开的给料器可以做出各种改进。如果采用诸如弹簧一类的装置把管子提供给圆柱体84，则可以不要以重力的方式供给管子。而且，可以采用带有多个槽的轮子来代替圆柱体84。从提供的管子中有一根玻璃管进入开槽轮子的一个槽中并随之旋转直至它到达把管子从该槽中落到V形槽86的方向为止。也能够用一对顺次工作的闸门来代替圆柱体84，这对闸门能够防止线性提供的管子中头两个管子移动。第一个闸门持有紧靠着的一根管子，收缩该闸门使得该管子滚动到有槽的构件中去，而第二个闸门持有倒数第二根管子，以防止其余的管子也滚动到有槽的构件。然后第一个闸门移动到位，而第二个闸门收缩，以允许提供的管子滚到第一个闸门。

图11a、11b、12和29示出卡盘64和65。在图12的示意图中未示出支撑构件。卡盘包括安装板110和V形槽板111。通过一系列支撑构件(也可参见图27和28)分别把上、下抽拉卡盘64和65固定在可垂直移动的上、下抽拉台299和300上(参见图4和5)。在图12中，上托架中的所有部件通过支撑构件283与上移动台299连接，下托架中的所有部件通过支撑构件284与下移动台300连接。通过旋入孔112中的螺栓114，把管夹板113用枢轴方式安装在板111附近的凹陷区。气缸117的杆116用枢轴方式固定到夹板113。

驱动气缸96(图8)使管子(现在用12’表示)位于卡盘64和65的V形槽中以后，驱动气缸117使得夹板把管子固定在槽中。

由于管子已经精确地定位在管子传递装置的槽构件86中，在约0.1mm所需位置内把管子的两端垂直定位在耦合器抽拉装置中，从而能够合适地进行施加环氧树脂这类操作。对管子进行合适定位还可保证剥离纤维的涂层边缘将位于管斗中合适深度，从而能够把环氧树脂合适地加入管子的斗和孔中。

由于夹板113是由空气缸117驱动的，卡盘被设计成能够自动装载毛细管同时也能够把重复负载水平由夹板113施加到管子。通过调整施加到储气筒的空气压力，能够控制夹板113施加到管上的力。

真空密封装置用卡盘部分地屏蔽高温火焰。当真空密封装置关闭时，由卡盘使弹性密封装置288挡开了火焰。对卡盘进行水冷却允许耦合器抽拉过程具有较短的周期，否则在制造几个耦合器后，由于卡盘会变得太热，不能维持过程的一致性。不管各次操作之间定时差如何，从温控水箱泵抽取的冷却水可维持正确的温度。卡盘温度偏离给定温度范围会影响最终耦合器的光学特性。

图1、2、15a、15b和16示出传送纤维的装置。纤维卷轴18和19是非旋转安装的，是这样相对供料装置23定位的，即把被卷在其上的纤维16和17分别释放到纤维供料装置。纤维16和17的端与被传送到纤维插入装置50的这些端相反，测量引线20和21分别与测量系统46中的检测器连接。由于限制卷轴旋转，有可能作出这种的配置。通过对卷轴与纤维供料装置之间引导斗15定位，能够方便对卷轴18和19之间延伸的纤维的管理。将斗的较大端定位在卷盘附近。将泡沫材料22任意放在斗的较小端，泡沫材料被切开或折叠，以包围其中通过的纤维。用乙醇湿润泡沫材料以去除纤维中的灰尘和碎片。无论是斗还是泡沫材料都不是装置正确操作所必须。市场上提供的空气去离子器33可去除纤维上的静电。这种空气去离子器可以位于装置的不同位置上，将去离子的空气吹入纤维中。

如果采用旋转的纤维卷轴，就要通过旋转连接器把测量引线20和21与测量系统相连接。甚至，不需要把纤维存储在卷轴上。而是可以把纤维仅卷成圈或存储在箱子中。

图15a、15b剖面线部分(滚柱组件除外)为固定位于装置中的铝板。用可逆步进电机25使滚柱24旋转。位于滚柱24附近的是由气体操纵的气缸28、29和121驱动的从动滚柱26、27和122。给滚柱24设置一个橡胶套筒119，给从动滚柱设置橡胶套筒120。气缸28、29和121通常接收压缩气体输入，对滚柱26、27和122进行偏置，使它们与滚柱24间隔开来。也可以采用诸如弹簧的装置进行这种偏置功能。然而仅需要图2中所示的两个从动滚柱26和27形成一个1×2耦合器，图15b的装置还包括另外两个从动滚柱122及其驱动气缸121。为了供给四根以上的光纤，能够给装置设置另外的从动滚柱。另外，除了装置23以外，在制造装置10中能够采用另一种类似与装置23的纤维供料装置。例如，为了供给十根纤维，装置10可以采用两个纤维供料装置，每个装置供给五根纤维。

气缸28、29和121固定在滚柱安装板123上，安装板123固定在球形滑板移动台125上。把这些球形滑板的固定台124固定到外壳内的铝板上。用位于固定轭中的螺母拧到活塞杆上。气缸31是一种盘形气缸，从中伸出两根杆127，将其拧到夹具30的金属块，给金属块提供一合成橡胶层128。给板块32也提供一合成橡胶层129。

这里所述的球形滑板是由Daedal公司制备的，包括一个H形截面的台和位于台中的一个球形滑板。球形轴承位于把台与滑板分开的(齿条)中的间隔孔中，在台和球形滑板二者中横穿(轨道)。

为了把光纤供给纤维供料装置23，使从动滚柱和夹具30收缩。从各自的从动滚柱上把纤维通过输入导管132送入与T形连接件39连接的输出导管133。输出导管133由托架131支撑，托架由定位架130定位。把足够长的纤维送入到导管中，在插入装置50上使之从导管的端部延伸。然后闭合夹具30。用装置10中的机构(未示出)可以把伸出的纤维切割掉，或者在它们从各自导管中伸出的地方通过使它们陡然弯曲以手工方式切割它们。导管的端部要足够尖锐，以致在导管端部切割纤维。这是耦合器制造过程的起始位置。

T形连接件38和39位于导管的输入端40和41附近，它们把氮气、空气等气体带入到导管中。从输入端40和41流过的气体在纤维进入导管前从中吹去灰尘和碎片。在纤维插入装置50上通过导管流入到其端部的气体降低了导管与纤维之间的摩擦。

电机25可以是直流伺服电机或是能够准确地使滚柱24旋转和对纤维定位的任何其它电机。此外，如果每组滚柱采用一个单独的电机，那么可以省略夹具30。

纤维插入装置50(图2和4)被固定在支撑臂55的一端，臂的另一端与按箭头所指方向沿轨道54垂直移动的台52相连接。装置50包括一个止动管，其中设置有纤维导管35和36和乙醇发放管44。用环氧树脂45把管子35、36和44固定到止动管51的端部(图13)。止动管51由内径为0.343cm，外径为0.419cm，8号304的不锈钢管制成。为了传送外径250微米的镀膜光纤，形成导管35和36，其内径0.043cm，外径0.064cm，23号304不锈钢管。

采用止动管51和连接件49，使得管子35、36和44能够方便地相互定位。然而，只要把管子35、36和44胶接在一起形成一个三角形列阵，如图13所示，就可以省略止动管51和连接件49。又能够把管子组件固定到支撑臂55上。

如图13和14所示，止动管51的端部固定在黄铜连接件49的较小直径部分上并坐在较大直径端部的肩上。连接件49有一个精密的孔，其直径恰好足以插入管子35、36和44。导管35和36从连接件49伸出一段较短的距离。所示的乙醇滴140是从发放管44冒出的，为了防止发放乙醇流入到导管中，发放管44比导管35和36伸长一些。

图17、18a和18b更详细地示出剥离/终端装置56。该装置包括两个气动凸轮作用夹持器151和152，它们是由SommerNo.GP-19型超自动凸轮作用夹持器构成的。每个夹持器由一个致动器机构153构成，致动器机构使侧向移动构件154沿气缸155作适当移动。把L形构件156固定到构件154上，其上已经加有纤维夹持弹性层157。

基板160安装在台161上，台161可沿滑板162移动，滑板固定在垂直支撑板163上。气动缸181安装在台161上。气缸181的活塞182被拧到支撑板163中。

把直线滑板165和166安装在基板160上，其上的安装托架167和168安装成可活动的。可调节的螺丝挡块169限制安装托架167和168的移动范围。四个Clippard气动活塞(No.SM-3型)171-174安装在基板160上的托架上。活塞175和176适合于嵌入从台167伸出的键形物179，活塞177和178适合于嵌入从台168伸出的键形物180。

台161通常相对支撑板163收缩。驱动气缸181，使台161背离板161沿z-轴移动到纤维17在夹具156(图2中夹具57和58)之间伸展的位置。驱动机构154，使得夹具57和58夹紧纤维。驱动气动活塞172和173，由此活塞176和177分别嵌入键形物179和180。这把力施加到键形物上，促使台167和168在相反的方向上移动，由此使夹紧57和58之间的有涂层的纤维17绷紧。

图19示出剥离喷嘴59的定位装置。剥离喷嘴59通过双活塞旋转缸机构191与支撑托架190旋转连接。支撑构件190被固定在受电机195控制的旋转机构194的旋转台193上。机构194由固定在台197上的臂196支撑，当给电机199通电时，台197沿轨道198垂直移动。

当用活塞192驱动机构191时，剥离喷嘴59旋转到水平位置。驱动旋转机构194和电机199使剥离喷嘴59下降并旋转到直接处于有涂层的纤维17前方的位置。

图20示出剥离喷嘴59的工作情况。在耦合器制造过程中所使用的有涂层的光纤210是一种外径125微米的普通石英单模光纤。光纤上有外径250微米的尿烷丙烯酸酯涂层212。通过过滤器217和流量计218把诸如氮气这类惰性气体源216供给进气管223。采用一个Convectronics Model 001-10002型管加热器。喷嘴的出气端的直径为1.76mm。氮气在每分钟20.9标准升(20.9slpm)速率下连续流入到进气管223。当剥离喷嘴不用时，热气体排放到排气口234(图4)。供给加热器管220的电压足以能够提供使涂层材料融化的气体温度。对于剥离尿烷丙烯酸酯涂层，大约820℃的温度是适合的。剥离喷嘴59安装在支撑装置191上，可提供不同的结合图19所述的移动程度。为了简化图20的描述，所述的装置191能够绕箭头226和27所示的轴222旋转，能够沿箭头228和229所示的轴222移动。

沿夹具57与58之间夹持的一段纤维，从点a与b之间的有涂层的纤维210中去除涂层材料212。剥离喷嘴59从其静止位置旋转到水平取向。然后向下移动并旋转到面向有涂层的纤维。参考图20，在箭头226所示的方向上剥离喷嘴59绕轴222旋转直至从管加热器喷嘴225喷出的热气体在几毫米距离对准有涂层纤维210的侧面。经过短暂的时间后，它旋转到有涂层纤维的点a并立刻开始在箭头229的方向上沿轴222移动。在纤维剥离操作期间，喷嘴225的端部与有涂层纤维之间的距离约为2.86mm。当从喷嘴225喷出的热氮气在有涂层纤维上移动时，使涂层材料软化并从纤维上吹掉。把去除的涂层材料排放到排气口235(图4)。在去除有涂层纤维210上点a与b之间的涂层材料后，剥离喷嘴59按箭头227的方向绕轴222旋转，使得热气体不再对准纤维。暴露的光纤211是足够清洁的，以致在耦合器制造过程中能够直接使用，无需作进一步处理。

图21所示的低反射比端面装置在光纤的端面上形成低背反射的端面，这是高性能光学元件所需要的。火炬60通过支撑240与垂直台241连接。当电机243转动螺纹轴244时，台241沿轨道242垂直移动。垂直轨道242固定在台245上，当电机247转动螺纹轴248时，台245沿轨道246水平移动。轨道246通过托架249固定在垂直背板200上。在不工作状态下，端处理火炬60按图4所示定位。

图22至25示出纤维切割和端处理火炬60的工作情况。火炬60有一个尺寸为2的尖头(0.17mm喷嘴开口)。甲烷的流速为每分钟19标准立方厘米(sccm)，氧气的流速为25.5sccm，火炬产生适当的火焰。火炬的出口速度不能太高，否则被切割纤维的锥形部分将形成一个钩。结合图20所述的已经进行剥离的有涂层纤维210被绷紧在夹具57与58之间。正如结合图17所述的，气缸172和173已经被驱动(而气缸171和174保持未驱动)，由此活塞176和177分别压在键形物179和180上，导致夹具57与58在相反的方向上移动，由此绷紧纤维。在台241把火炬60降低到正确的垂直位置后，台245以38.1厘米/分的速率移动，使火焰260在足够快的速率下穿过纤维211，火焰基本不会对纤维产生影响。如图23所述，当可见的火焰260外围部分在纤维之后约0.25cm时，停止火炬的z-方向移动。使电机247反转，台245以38.1厘米/分的速率在+z方向上移动。当火炬向箭头263所示的方向移动时火焰的外围部分移动到图24所示的位置，在这里进行切割并形成锥形端头区265和266。当纤维被切割时，夹具57和58向箭头271和272所示的方向移动直至被止动螺丝停止夹紧机构为止。当火焰260到达图25所示的位置时，已经使锥形区265和266加热到足以在表面张力作用下形成圆形端头267和268的程度。产生的低反射比端面，其典型的背反射小于-55dB。

如果夹具57和58移动相同的距离(已发现约1-2mm是合适的)，在锥形区的两端将形成低反射比的球形端。如仅给上锥形区265形成球形端，夹具58可移动较大的距离(可能几厘米)，而夹具57移动1-2mm，由此仅在锥形区265形成低反射端，锥形区266移出火焰的影响范围。

图26-29及图12示出靠近真空密封装置66和67的装置的工作情况。图26-29仅示出上真空密封装置。图12是不包括任何安装托架的示意图，它仅示出卡盘、真空密封装置和一对初始工作的紫外光源的相对位置。包含在上托架中的元件(见图的左侧)被固定在上抽拉台299上。包含在下托架中的元件被固定在下抽拉台300上。密封装置66由托架286安装在能够沿滑板285水平移动的台280上。在图26和27中看不到滑板285，因为当装置处于所示的中性位置时滑板位于台280内。球形滑板285通过密封移动安装板282被固定在支撑板283上。支撑板283被固定到耦合器抽拉装置的上层台299上。为了便于将上、下抽拉台299和300精确地相互定位，它们可以被固定到安装板(未示出)上，安装板又可被固定到背板200上。

图26和28示出左上真空密封装置66。弹性密封体288绕金属背板289的一个面延伸。弹性密封体288以及背板289的面形成一个腔体296。与腔体296相连的背板289中的孔290与放气阀76(图2)连接。放气阀76和77允许分别控制进入左上真空密封装置66和左下真空密封装置67的空气流速。弹性密封体288是由Dow 591LSR，一种阻燃液体硅酮橡胶制备的。用与制备密封体相同的液体硅酮橡胶把密封体288粘在背板289的表面上。密封体有四个孔，可把四个定位销292插入这四个孔中，以便正确地把密封体定位在背板289的表面上。在弹性密封体底部的圆柱形凹形区287接受毛细管12’的顶端。

除了背板289中的孔291与真空源连接外，右上真空密封装置66(图29)与左上真空密封装置相同。图29还示出真空密封装置与抽拉卡盘64之间的关系。卡盘安装板110被固定在支撑板283上。

与每个真空密封装置相连的是一个气缸293，其活塞杆294被固定到从托架286延伸的托架295上。能够驱动气缸293打开或关闭真空密封装置。

图12示出两个紫外光源297，在抽出耦合器和打开卡盘之后，把光源横移到示出的位置。在将环氧树脂插入管孔的端部前打开光源297，已经使环氧树脂固化后关闭光源297以及光源370和371。上、下紫外光源297由四杆联动机构被分别附着在上、下台299和300上，由此在环氧树脂被固化后这些紫外光源以箭头297a所指方向收缩并相互背向移动。在这里引作参考的第5268014号美国专利中进一步描述的光源297的功能。

图30-32示出燃烧器68。燃烧器包括两个部分310和311，它们被固定到PHD凸轮作用夹持器机构315的侧向移动构件312和313上。图中示出燃烧器打开位置，通过驱动燃烧器关闭机构314能够关闭燃烧器。部分310和311分别包括环形区316和317，它们有多个火焰口319。燃烧器两半内的分布通道是对称的，由此从每个火焰口喷出的火焰基本是相同的。通过管道320把气体和氧提供给燃烧器的每个部分。

燃烧器关闭机构314被固定在托架321上，托架被固定到台322上。台322在双头箭头所指的方向沿固定在支撑324的滑板323移动。支撑324包括一个有孔的肋，气缸327被固定安装在其中。活塞杆328的端头与托架321端头上的轭连接。支撑324固定在背板200上。

当燃烧器位于图30示出的被收缩位置时，可方便地点燃火焰。在点燃期间(和燃烧器移动到管子12’期间)，甲烷在对管子12’加热所需的流量下流动，但是，为了降低产生的热量，氧是在降低的流量下流动的。当接通气体和氧气时，这些气体向上流到耐火墙330下部的碳化硅电阻点火器329。当气体点燃时，火焰通过为保护燃烧器上方这些部件由耐火墙形成的通道在+z方向传播。当燃烧器两半围住管子12’后，增大氧的流速，提供的热火焰足以使管子软化，从而使管子能坍塌下来并被拉伸。

图33和34示出环氧树脂施加装置72。环氧树脂施加装置340和341是TS5000型旋转微型阀，属于电机驱动螺旋式给料机构。环氧树脂分别从源360和361送给机构340和341，源360和361分别受阀门362和363提供的气体加压。来自机构340和341的环氧树脂分别通过皮下注射针338和339(图34中未示出)把环氧树脂送到耦合器的端部。装置340和341由角度和水平调节装置安装到台345和346上，当电机347和348分别被激励时，台345和346沿轨道(未示出)垂直移动。通过分别松开螺母和枢轴安装板334和335，可调节装置340和341的角度方向。安装板334和335安装在手工定位台343和344上，当旋转柄336和337时，台343和344提供图33所示平面内的水平调节。当装置处于靠近管子12’的发放位置时，用上述的角度和水平调节装置能够调节针尖的发放位置。

台345和346安装在支撑构件350上，支撑构件350安装在旋转台352上，当电机354通电时，旋转台相对基板353旋转。基板353固定台355上，当电机357通电时，台355在x方向上沿轨道356平移。轨道356通过安装托架359安装在背板200上。

图35示出紫外光源的定位装置。分别通过光缆372和373把光提供给紫外光源370和371。光源370和371固定在与L形支撑臂377顶端连接的支柱374上。臂377的相对端固定在旋转台379上，当给电机378通电时旋转台在基板380上旋转。旋转台基板380安装在直线台381上，当给电机383通电时直线台沿轨道382垂直移动。臂377的静止位置如图35所示。

参考图5能够理解底部夹具69的工作情况。底部夹具69是由安装在L形支撑臂391上的机构390操纵的，它是Sommer No.GP-19型紫外凸轮作用夹持器。支撑臂固定到直线台392上，当给电机通电时，直线台沿轨道393垂直移动。轨道393安装在下抽拉台300上。

制备耦合器

通过以下概述的过程可制备出包括第5011251号美国专利(这里引作参考)中所公开的3dB单色耦合器在内的各种1×2耦合器。火焰温度、拉伸的长度以及毛细管和光纤的特性取决于将要制备的耦合器的特定类型。为了制备第5011251号美国专利中所公开的耦合器，两个光纤在其外包层中具有不同的氯气浓度。光纤和保护层的外径分别为125微米和250微米。涂布的石英毛细管的长度为34毫米，采用的内径为270微米，外径为2.8毫米。在管端头的斗与孔相通。

参考图8、9和10，玻璃毛细管12从储料箱13传送到V形槽构件86，在该处由活塞88将其抵在挡块89上。传送夹具92在-z方向上横移直至它们环绕管子12为止。驱动夹具夹住管子12，台101向下移动，由此从管子12上抽出槽86。然后夹具92在+z方向横移。臂107相对耦合器抽拉装置63上定位夹具92旋转，这里，把管子放在抽拉卡盘64和65之前。传送夹具92在-z方向横移，使管子(现在用12’表示)的端部区分别位于上、下卡盘64和65的V形槽中。用夹板113(图11b和图12)固定管子。然后在+z方向收缩传送夹具，臂107旋转到发放机构82附近的垂直位置。

为了把纤维17传送到导管36，激励气缸29，从而使滚柱27啮合在滚柱24上。电机25使滚柱24箭头24a所示的顺时针方向(图2)转动。当传送了足够量的纤维时，从动滚柱27从主滚柱24上收缩，激励气缸31使夹具30相对板条32下降以防止纤维进一步移动。在传送纤维17期间，定位夹(未示出)贴紧板条32夹住纤维16，以防止其移动。在把纤维传送到导管36期间，激励气缸31，从板条32中缩回夹具30。

给电机53(图2)通电将止动管51垂直定位在使导管35和36和发放管44的位置恰好高于带夹58的位置处。电机25顺时针(箭头24a)旋转，适当激励气缸29和31，使得供料装置23从导管36的端部送出约2-3cm有涂层纤维17。把带夹58夹在纤维上。给电机53通电，使导管向上移动到高于带夹57的位置。当止动管51(和导管36)向上移动时通过导管36拉纤维。把带夹57夹在有涂层纤维17上。激励气缸172和173(图17)，使得带夹57和58之间的纤维绷紧，进行涂层剥离操作。

剥离喷嘴59旋转到水平位置并下降到开始进行剥离的y位置。然后绕旋转机构194旋转到喷嘴225(图20)的端头邻近有涂层纤维被剥离区底端的位置。热惰性气体喷口落在有涂层纤维上，然后向上移动，从两个带夹之间预定纤维区(约30mm)上剥离涂层。剥离喷嘴59在x-z平面内旋转，使热喷口从有涂层纤维上移开，然后返回到其静止位置。

球形端处理火炬60从其静止位置下降到切割纤维17的位置，然后以38.1厘米/分的速率在-z方向上移动。移动到超过纤维之后，火炬60调转方向，以3.81厘米/分的速率横穿纤维，由此切割纤维。上夹具57向上移动约1-2mm，下夹具58向下移动几厘米，从而使锥形端266越出火焰的影响范围。当火炬60继续在+z方向上移动时，正如结合图22-25所述的，在锥形物211a上形成低反射的圆形端。松开带夹57和58，从夹具58上去除少量残留纤维片。在剥离和端处理纤维17的端部后，使纤维17收缩到导管36中。

有时，光纤具有称之为“纤维卷”的特性，这是由于在纤维不同侧面上的应力不等引起的。这会导致夹具57上延伸的纤维端头弯曲，在纤维被切割后它越出火焰260的影响范围。通过使从夹具57向下延伸的纤维长度保持较短可以防止这个问题。为此，夹具57与58之间的距离应相对较短，大约4cm或更短是合适的。

将止动管51移动到导管35和36以及发放管44的位置恰好高于上带夹57的位置。将剥离喷嘴59旋转到水平位置，下降再旋转到热喷口对准发放管44之下的位置。同时剥离喷嘴保持静止，通过热气流从导管35馈送纤维16。从大约2.5-7.6cm长的纤维上剥离涂层材料后，旋转剥离喷嘴59使之从纤维上移开，除1.3cm外把所有纤维16收缩到导管35中。使止动管51向下移动直至纤维16的端头进入毛细管孔位置。通过管子12’馈送纤维16直至从管子底部延伸出适合形成连接引线(例如，约2米)的长度为止。从发放管44传送乙醇滴而通过管子12’馈送纤维。对已经进行端剥离的纤维16端进行裂解，把裂解端放入到凸轮操作的纤维拼接组件工具，暂时使之与测量系统46的光源纤维47连接。

从管子12’中收缩止动管51，在相同的速度下传送纤维，于是在纤维与管子之间不存在相对运动。当导管35超出带夹57时，闭合带夹58；然后闭合带夹57。激励气缸172和173，使带夹57与58之间的纤维绷紧，进行涂层剥离操作。

采用前面结合纤维17所讨论的相同方式从纤维16上剥离一部分涂层。产生的裸露区较管子12’的长度(约30毫米)略短一些。然后带夹57和58释放纤维。

收缩纤维16直至从导管35的端头起已被剥离区域保持约0.6厘米为止。这时不向着管12’向下移动止动管和导管。

将底部夹具69在纤维16从管12’底部伸展的部份处关上。给电机53和394通电，以相同的速率向下移动止动管51和底部夹具69。当纤维15和16的剥离区同时向管子12’降下时，从发放管44馈送乙醇滴。当止动管51向管子12’移动时，从导管36馈送纤维17的剥离端直至纤维17的剥离端大致位于纤维16剥离区的中心为止。这时不再从导管36馈送纤维17，通过移动止动管51和底部夹具69使两根纤维继续向下直至纤维16中间剥离区的中心在管子12’的孔中为止。这时使纤维17的顶端大致位于管子12’的纵向中心。然后从导管36馈送纤维17直至邻近纤维16中间剥离区延伸的裸露区通过管中间区399为止，如图36所示。

如果在管子12’上纤维17的裸露区位于纤维16的裸露区附近，两个纤维一起向前进入管子12’的孔中，那么，乙醇的表面张力会导致纤维17的裸露区缠绕纤维16的裸露区。这会影响过程的重复产生能力。解决这个问题的办法是，按照如上所述的方法如此传送纤维，即纤维17的末端降入管孔一半位置时，首先让纤维16的裸露区位于管孔中，此后让剩余距离的纤维17裸露部分进入管孔中直至两个纤维的定位如图36所示为止。

关闭底部真空密封装置67，从管子12’的孔抽取乙醇。这一步大约持续20-60秒(通常为20秒)，在这期间从管子12’的孔中抽出空气。通过阀门77空气也被泄漏到左真空密封装置67中。

在从管孔真空净化乙醇期间由系统46进行参考测量。

使止动管51升高并在相同速率下通过管35和36馈送纤维16和17直至管子35、36和44的底部脱离顶部真空密封装置66为止。

关闭顶部真空密封装置，对管子12’的孔抽真空。空气通过阀门76泄漏到真空密封装置66的一侧中，而从真空密封装置66的另一侧抽真空。这产生快速移动的空气流，它将去除积累在管子12’顶部的任何乙醇。

在任何时候关闭真空密封装置时出现吸气器功能，即通过阀门76和77抽吸空气。吸气器功能不仅在去除乙醇期间出现而且也在后面将描述的管子坍塌在纤维上和对管子进行拉伸形成耦合器的步骤中，对管孔抽真空期间出现。这对管子步骤坍塌并无损害，因为在该步骤中仅需低水平的真空度。

甲烷在0.5slpm(充分工作的水平)速率下流动，氧在0.1slpm(低于工作水平的水平)速率下流动时，燃烧器部分310和311被点燃。驱动气缸327使分置式燃烧器68在-x方向上移动，由此对燃烧器部分310和311定位，使得管子12’位于环形区域316和317(图30-32)中心。然后驱动燃烧器关闭机构314，导致燃烧器部分310和311围绕管子12’。此时将氧流量增加到充分工作水平(1slpm)，管子12’的中间区399(图36)被加热到足够高的温度，以致它坍塌在纤维上。此时的真空度为27.9cm汞柱。在将强度最高的火焰加到管子12’后约15-30秒(对于第一次拉伸，通常为22秒)，使台子299向上移动和台子300向下移动，由此上、下卡盘64和65在相反的方向上横移，总长13mm。一旦两个台子开始拉伸耦合器，程序控制器在1秒钟内将氧流量降低为0。由于止动管51和底部夹具69分别安装在上、下抽拉台299和300上，它们也随卡盘65和66分别移动同样距离。

打开燃烧器68并从+x方向收缩，离开管子12’。

有意识地进行第一次拉伸，得到低于所需耦合的的耦合量。进行光学测量，确定第一次拉伸所产生的耦合量。把这一信息输入程序控制器，进行第二次拉伸。

按照如上所述点燃燃烧器的火焰，使燃烧器再次在-x方向上移动，包围管子。在将强度最高的火焰加到管子后约2-10秒(典型情况为8秒)，上、下卡盘64和65再次在相反的方向上横移，总长2.6mm。一旦两个台子开始拉伸耦合器，程序控制器在0.75秒钟内将氧流量降低为0。打开燃烧器并在+x方向收缩。关闭燃烧器。

管子坍塌和拉伸步骤的组合导致形成具有一个锥形耦合区401的耦合器400(图37)。耦合器的长度为49.6mm。

打开真空密封装置。

把环氧树脂储存到附着在支撑构件350上的容器360和361中。压力控制器362和363分别将容器360和361的压力控制在24帕和33帕。环氧树脂是下列成分的混合物：(a)33.11重量百分的ELC 2500，一种由Electrolite公司制备的环氧树脂/光引燃剂掺合物；(b)0.34重量百分的附加光引燃剂；(c)58.23重量百分的焦磷酸镁填充剂(筛选到35微米)；以及(d)8.32重量百分的由Geltech公司制备的1.5微米石英微球。在25℃、58℃和82℃下，环氧树脂的粘度分别为80泊、10-15泊和4泊。

使旋转台352旋转90度(从+y方向顶部观看时为逆时针方向)，使装置340和341进一步远离装置背板200，以使环氧树脂施加装置向抽拉装置63横移时能够脱离其它装置。然后在-x方向移动台子355，在上述方向进一步旋转旋转台352。这将环氧树脂施加装置位于耦合器400(图37)附近，发放针338和339从耦合器的端部垂直移开。激励电机347和348把针定位在图37所示的斗附近。在环氧树脂发放期间能够把针定位在斗上(直接在斗上或者在斗中)。

顶部针的角度取向似乎并不重要。针338的尺寸为22号。针的末端直接位于顶部斗上时，对传动器340激励1.75秒，送出一滴环氧树脂，在重力和毛细作用下环氧树脂滴流入到顶部斗和顶部孔中。

采用类似尺寸的针339把环氧树脂施加到底部斗中时，不足量的环氧树脂进入孔中。其原因如下：在最后拉伸步骤期间管子的两端到达约95℃最大温度。在施加环氧树脂时，管子的顶部和底部的温度分别下降到约82℃和58℃。此外，在施加环氧树脂的同时温度继续下降。这引起如上所述的底部斗中环氧树脂粘度高于顶部斗中的环氧树脂粘度。另外，底部斗中的环氧树脂必须向上流动。为了保证将环氧树脂适当地施加到底部的斗和孔中需要采取下列步骤。以较高的压力提供被施加到底部斗中的环氧树脂，底部针339比顶部针338小，针339的尺寸为18号。针339的取向为偏离垂直方向约30度，通常，针339的取向应当不大于偏离垂直方向45度。这使针339的末端能够到达斗中较深部位，如图37所示。此外，可以这样斜削针339的顶端，使其开口水平取向或者接近水平取向。这引起环氧树脂向上进入斗中和孔中。由于环氧树脂是在较高压力下通过较小的针施加到底部的斗中，它向上喷射到斗中并到达孔中，这里，在毛细作用以及由于耦合器温度下降孔中压力降低所引起的压力影响下，它向上流动。将相同的环氧树脂量施加到顶部和底部的斗中。由于针的尺寸小，进入底部斗中的流速慢，因此，对致动器341激励4.2秒将相似的环氧树脂滴送到底部的斗中。

给每个斗注入一滴环氧树脂后，针从斗中垂直收缩，并从管子12’的纵轴移开。这会引起环氧树脂滴从针中释放。第一次施加环氧树脂不足以完全填充斗。如果已经完全填充了斗，那么则会形成气泡，防止环氧树脂在孔中前进足够距离。光源297的紫外光导致环氧树脂在流入到孔中一定距离后发生固化和停止流动。

允许环氧树脂横穿斗并通过毛细作用进入管孔过后3-10秒(通常为5秒)后，再将针338和339放入斗中。给每个斗发放第二滴环氧树脂，这一滴环氧树脂足以填满每个斗。然后环氧树脂施加装置移动到静止位置。环氧树脂填满斗，斗中的深度约为2.5mm，延伸到孔中的距离约为3.5mm。

在臂377(图35)的静止位置中，紫外光源370和371位于同上卡盘64相同的垂直高度上。激励电机378，使臂377在箭头385所指的方向旋转。当处于其充分旋转的位置时，光源370和371立即位于上夹板113之上和之下。耦合器的温度低于40℃后，激励紫外光源370，371对管子12’上端的环氧树脂进行固化。在光源370，371位于管子12’的上端的期间，任意地打开上夹板113。能够用经验方式确定为了拉伸而对耦合器进行加热的这段时间与耦合器温度已经下降到40℃以下这段时间之间的周期。使臂377旋转，将光源370和371收缩足够一段距离以脱离设备。激励电机383，降低光源的高度，以致在箭头385所指的方向上再次使臂377旋转时，这些光源立即位于上夹板113之上和之下，对耦合器400底端中的环氧树脂进行固化。如果在这时打开下夹板113，将有更多的紫外光到达环氧树脂。

当耦合器经过足够冷却(30-45秒)时，进行光学测量。

从抽拉卡盘上释放耦合器机体。

通过纤维供料装置计量耦合器顶部的纤维引线直至从耦合器顶部延伸的纤维长度约为2米为止。然后用切割工具切割输出引线，或者通过在导管35和36的端部把纤维16和17弯曲成零半径切割输出引线。从抽拉装置中取出耦合器400。

具体实例是形成1×2耦合器。采用上述制造装置也能够制造不同结构的1×N耦合器，如1×6和1×8的耦合器。为了制造1×6的耦合器，可以按照6绕1结构把导管410排列在止动管411(图38)中。可以采用一个以上的乙醇发放管。此外，由于需要把导管维持在图所示的紧密填充阵列中，可以把乙醇发放管放在止动管的外面。图中所示的三个发放管412等间隔环绕在止动管周围。

为了制造1×8耦合器，可以按照8绕1的结构把导管420排列在止动管421中，有一个隔离管环绕中心导管(图39)。三个发放管422等间隔环绕在止动管421周围。

一种半自动的耦合器制造装置能够采用图4和5所示的一些部件。最重要的部件是纤维供料和插入装置。当采用已公开的纤维供料装置时，已公开的真空卡盘是极为有用的，因为从管子12’延伸的纤维与测量系统连接并通过进料管延伸出去。然而，管子12’可以用手工方式插入到卡盘中。如果这么做，卡盘可以具有不同的设计。另外，如果采用手工插入管子，则能够采用环形的燃烧器。通过环形燃烧器插入管子然后将用卡盘卡住其两端。形成耦合器之后，可以从卡盘上释放耦合器，脱线进行施加环氧树脂和使之固化。

复制特定的功能能够缩短制造耦合器所需的时间。图40示出如何通过采用两个剥离和端处理工作站430和431对装置10进行改进，给每个工作站430和431设置一个剥离喷嘴、一个球形端面处理火炬和一对类似夹具57和58的夹具。轨道54和54a固定到台432上，台子432沿轨道433水平移动。在图40所表示的情况中，纤维插入装置预先已经位于剥离和端处理站430附近，已经准备把装置50纤维导管内的纤维插入到管12’中。因此，台子432已经移动到图所示的使纤维能够插入管子中的位置。纤维插入装置50a位于剥离和端处理工作站431附近，使得装置50a纤维导管内的纤维能够准备插入到管子12’中。采用装置50的纤维形成耦合器之后，台子432移动到左侧，把另一根管子12’插入到卡盘64中，把装置50a的纤维插入到管子中。

图2、15a、15b和16所示的纤维供料装置和纤维插入装置允许以遥控方式对一个或多个纤维进行处理同时控制它们相对给定位置和相互之间的绝对位置和取向。在一个以上的工作站上也能够采用这样的装置对光纤定位，每个工作站在光纤上进行一道或多道工序。图41示出一个其中放有带涂层光纤441的导管440。导管可以是图40所示装置的一部分，由此，它可以分别按箭头444和443所指的方向作垂直和水平移动。此外，纤维能够在箭头442所指的任一方向横穿管子440。

第一个工作站445可以是一个包含从纤维441端部剥离涂层材料的剥离喷嘴的工作站。可以把纤维收缩到管子440中，该管子可移动到第二个工作站446，这里能够把剥离端插入到磨床中，磨床在纤维端部上形成一个透镜。能够把带透镜的光纤收缩到管子440中，将其移动到第三个工作站447，这里通过溅射或类似手段在其上淀积一层金。最后产生的纤维可用作激光二极管的引线。在采用激光二极管的光接收关系中，金层能够使纤维与带透镜的端焊接到一个配件上。

Claims (8)

1.一种将胶液施加到光纤耦合器上的装置，其特征在于：所述纤维光纤耦合器是由多个邻接延伸光纤组成的一种光纤耦合器，所述的光纤通过管孔延伸以及通过管被坍塌在纤维周围的纵向相邻耦合区延伸，所述的光纤在所述耦合区中被融合在一起，所述光纤在所述耦合区中的直径小于在所述孔中的直径，所述的装置包括：

夹持所述耦合器的装置；及

同时将胶液注入所述管子孔的两端的装置。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的注入装置包括：

第一和第二空心针；

在所述管子孔的每一端定位一个所述针的装置，及

分别与所述第一和第二针连接的第一和第二胶液源。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：将所述的玻璃管垂直安放，使其具有上端和下端，插入到所述下端的第一针的内直径小于插入所述上端的第二针的内直径。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：把所述第一针的顶部削斜，使所述第一针被定位在所述孔中时，所述第一针相对所述管子纵轴有一角度，所述第一针的斜端位于基本垂直于所述纵轴的平面内。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：当所述第一针被定位在所述孔中时，所述第一针相对所述管子纵轴的角度小于45度。

6.一种将胶液施加光纤耦合器上的方法，所述纤维光纤耦合器是由多个邻接延伸光纤组成的一种光纤耦合器，所述的光纤通过管孔延伸以及通过管被坍塌在纤维周围的纵向相邻耦合区延伸，所述光纤在所述耦合区中被融合在一起，所述光纤在所述耦合区中的直径小于在所述孔中的直径，所述的方法包括：

夹持所述耦合器；及

同时将胶液注入所述管子孔的两端，

对所述耦合器垂直定向，在所述孔端部的每一端部通过一个空心针把所述胶液注入所述孔端部，在高于所述胶液流过所述管子底端孔中针的速度下，所述胶液流过所述管子顶端孔中的针。

7.一种将胶液施加光纤耦合器上的方法，所述纤维光纤耦合器是由多个邻接延伸光纤组成的一种光纤耦合器，所述的光纤通过管孔延伸以及通过管被坍塌在纤维周围的纵向相邻耦合区延伸，所述光纤在所述耦合区中被融合在一起，所述光纤在所述耦合区中的直径小于在所述孔中的直径，所述的方法包括：

夹持所述耦合器；及

同时将胶液注入所述管子孔的两端，

通过把空心针定位在所述孔的每个端部，让胶液通过所述的针流动并收缩所述的针，使得第一滴胶液插入到所述孔的每个端部中；再把所述的针定位在所述孔的每个端部，让胶液通过所述的针流动并收缩所述的针，使得第二滴胶液插入到所述孔的每个端部中，而把所述胶液注入到所述孔端部中。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：在把胶液注入到所述孔的端部期间，将紫外光束照射到所述玻璃管的每个端部区。

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