CN1766685A - 光导纤维终端的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光导纤维束终端的制造方法，其中光导纤维束一端汇聚于压接套筒中，压接套筒与光导纤维束末端一起借助与光导纤维束末端几何形状相匹配的压接工具插入挤压装置中。另外，本发明包括一个由光导纤维束和压接套筒构成的光导，光导纤维束和压接套筒在末端形成按照本发明方法制得的终端。尤其是，利用该方法能够实现有利的效果，即借助压接工具预先给定的压接力，压接套筒在光导纤维束的末端上压缩变形，并且压接力在压缩变形过程中由压接套筒材料调节。利用调节装置在距离、时间和力方面控制压缩变形过程的开始、进行和结束。

Description

光导纤维终端的制造方法

技术领域

本发明涉及光导纤维束终端的制造方法，其中光导纤维束的末端汇聚于压接套筒中，压接套筒与光导纤维束的末端一起借助与光导纤维束末端几何形状相匹配的压接工具被插入挤压装置中。另外，本发明还包括一个由光导纤维束和压接套筒构成的光导，光导纤维束和压接套筒在一端形成按照本发明方法制得的终端。

背景技术

为了进行光传输，经常采用带有至少一个光导纤维束的柔软光导，光导纤维束由大量光导纤维构成。在这种光导纤维束中，光导纤维通常汇聚到至少一个共同的末端。

将光导纤维束汇聚到其同一末端在背景技术的方法中是已知的。这样，光导纤维通过彼此粘合且与套筒连接在一起。这些广为流传的方法具有如下缺点：所使用的粘合剂材料通常限制了光导纤维束的耐热性。因此，光导纤维在套筒中的排列密度和进而由此制造的光导或光导纤维束的光功率也受到限制。最后，在端部进行的粘合一般也没有足够的化学稳定性，因此，这样的光导或者光导纤维束的使用受到限制。

为了克服这些缺陷，在背景技术中公开了这样一种方法，其中同一套筒中的单个纤维彼此热熔接并与套筒热熔接。从DE-26 30 730 A1中可知道一种方法，套筒在热软化状态下压到光导纤维束上。在此，单个纤维变形成六边形。

此外，DE-196 04 678 A1公开了一种方法，其中光导纤维彼此熔接在光导纤维束的末端。为此，使整个光导纤维束进行旋转运动，以使共同末端熔合，这导致很大的操作难度，因此在生产复杂组件或大型组件时受到严重限制。在这里，光导纤维束末端和挤压装置在电热炉中达到变形温度。所以，对于比较大的组件直径来说，熔接过程需要更多时间。在这些方法中，在炉子必需的结构条件下，不能进行指定的用于熔接单个光导纤维的温度调节。

此外，由DE 198 55 958 A1可知一种方法，其中松散的单个纤维临时聚集起来，形成圆形紧密排列的束。光导纤维束利用滑动配合插进金属套筒中，在此，套筒在玻璃变形温度下具有足够的热固性。

然后，套筒插入夹具中，以便在轴向和径向固定光导纤维束，并且与插入的光导纤维末端一起处于变形温度下。

随后，伴随着单个纤维变形，被压入的光导纤维束的受热末端被压成六边形的包封，金属套筒与该包封匹配，而没有在熔接的光导纤维束和金属套筒之间发生金属与玻璃封接。在冷却后，光导纤维束从夹具中分离。

通过光导纤维末端的加热，确保可重现的变形过程。为此，在该末端上出现整个束直径的接近六边形的熔接很重要，即便是在直径大到约30mm的情况下。这使得纤维在熔接区域彼此平行排列，并且形成熔接区域的离心，所有这些导致光导纤维束改进的射线特性。

在变形过程后，外面的金属套筒又与互相熔接的光导纤维束分开，因为它们没有彼此连接。所以，能够采用带有根据该方法的整体熔接的末端而不需要金属套筒的光导纤维束。

首先，在装置以及生产的大量应用中能够看到上述已知方法的缺点。特别是对于实施过程需要很大的专注性和经验，才能在这些方法中不出现由快速过度加热而毁坏套筒或者粘合剂，或者在过度加热时产生带有其光出射面的光导纤维末端的光学特性所不希望的改变。

因此，利用已知方法和装置生产光导纤维束成本非常高，因为末端的加热和冷却花费能量和时间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法，其避免或减少背景技术中的缺点，而不放弃已知方法已经具有的基本优点。特别是，本发明的任务是提供一种方法，其可以经济且对生态环境无害地持续进行光导纤维束的批量生产。本发明还基于以下目的，即改进开头提及的那些方法。这样以简单的方式并且以简单的装置可以生产具有改进的光学特性和更宽的应用范围的光导纤维束。

根据本发明目的的解决方案由具有权利要求1特征的方法提供。根据本发明，该方法的其它构成通过所属的从属权利要求实现。

相对于现有方法，根据本发明方案的优点特别是通过以下方式实现，即压接套筒借助压接工具的预定压接力在光导纤维的末端上被压缩变形，并且压接力在压缩变形过程中根据压接套筒材料调节。

如此进一步改进本发明方法，即利用调节装置在距离、时间和压力方面控制压缩变形过程的开始、进行和结束。

利用对压接套筒而言典型的变形力以有利的方式导致玻璃纤维束直径的容差能够自动抵消。在此，光导纤维末端汇聚于压接套筒中，在此不必将它加热。压接套筒在该过程中压缩变形。这样压缩变形之后，光导纤维末端在压接套筒中加压保持在由压接工具预先给定的几何形状。这样实现了其他优点，即用于制造光导纤维末端的处理时间持续得很短，优选在秒的范围内。因此，能够不花费大能量、长时间并且能以很小的成本批量生产大量带有汇聚末端的光导纤维束。

在此，能够实现在变形期间内或之后，具有大直径、一端汇聚并且具有不同横截面的光导纤维束保持不变。因此在光导纤维末端能够制得所有期望的横截面。例如，能够在光导纤维束上压缩变形成多边形终端，例如变成四边、五边或六边形终端。

因此，如果避免光导纤维末端上的热应力，则可以放弃费时且成本很大的加热和冷却阶段。此外，可以使用不同的套筒材料，并且不再另外需要在压缩变形之前对其它材料的套筒或者光导纤维末端的预处理。因此，也可以放弃额外的助剂或者生产原料，而不会相对于已知方法有品质上的损失。

根据本发明的优选方式，可以放弃耗费的粘粘工艺或者相应的粘合剂，能够实现足够高品质的光导纤维束，而不需要对压接套筒、光导纤维末端或者工具的预处理。也可以避免费时的工序和用来生产粘合剂的装置以及粘合剂在粘过的光导纤维上的完全硬化。这样可以完全放弃热或者UV-光后处理。因此，可以省去调配粘合剂的装置和它的维护保养。因此还能够不使用粘合剂熔接而制作光导纤维束，其中后处理步骤也可以省去。这样相对于已知的粘结方法可以减少成本和处理时间。

采用根据本发明的方法，可以简单、低成本、节能的方式批量生产带有汇聚末端的光导纤维束。

该方法的有创造性的其它构成通过以下实现，压接套筒在开始压缩变形过程时以压接力压缩，该压接力超过空压接套筒必需的变形力而低于光导纤维束上的单个光导纤维的折断负载。

因此，以优选方式可以确保光导纤维末端的防护式汇聚，可以避免在光导纤维末端上的纤维破损以及纤维末端平面的破损。

根据本发明可以实现，所投入的压接力以电子、机械、气动和/或液压的装置来计算、设置和调节。

在处理过程中压力的调节也可以使用机械装置转换，例如通过弹簧元件的预加压，其在超过可调节的力值时不允许再有力的增加。其中机械杠杆压力机使压接套筒相应于一预定值变形。在此用可调节的弹簧元件作为可受转矩调节的操作手柄，其可采用手动、半自动或全自动的方式并且在达到预定的操纵力时中断力的传输。因此本发明的技术方案包括，其中利用电子、气动或液压装置实现距离、时间和/或压力的控制。

对于根据本发明的方法，重要的是，在压接套筒上压接力不超过或者低于确定的值并且压接力在处理期间直接或间接测得并且作为基本的可调参数对处理曲线产生积极影响。

在此，在将压接套筒设置在光导纤维末端之前，压接套筒材料的塑性由调节装置测得。因此能够计算出该压接力以及预先给定的表示光导纤维材料破损性的值，并在压缩过程中使用。这使得在选择卷筒时采用柔性机械手成为可能。

在进行的、批量进行的制造过程中，能够使用不同材料的压接套筒，不必因为调整作业而中断生产过程。因此生产过程可以广泛地实现自动化。

根据本发明为此设置，由力传感器测量用于计算投入的和/或已达到的压接力所需要的参数。

利用根据本发明的方法能够以有利的方式使力传感器直接或间接测量这些参数，优选地通过力传感器来直接测量和/或通过所获取的压接工具的运行数据来间接测量。

该方法的其它构成通过以下得到，压接力由调节装置限制在预先给定的最大的、由光导纤维的材料所决定的值上。视光导纤维束终端的结构需要，根据本发明设置，使得光导纤维束上的压接套筒由压接工具压缩变形成在横截面上封闭的、倒棱形状的多边终端，优选四边至七边终端。进一步，本发明包括由光导纤维束和压接套筒组成的光导，其一端具有按照所述方法制造的终端，其中设置使得终端形成封闭的倒棱形状，优选未四边至七边终端。在此，还最好规定，终端在外侧在纵轴方向和/或压接套筒圆周方向上没有隆起。此外，本发明规定，光导纤维束的纤维末端在压接套筒中优选以无粘合剂和非热熔接的方式来固定。

附图说明

下面根据附图对本发明进行说明，其中，

图1根据圆形终端的顶锻过程，沿着以及垂直于压接套筒纵轴的剖视图中具有压接套筒的光导纤维束的末端；

图2根据六边形终端的顶锻过程，沿着以及垂直于压接套筒纵轴的剖视图中具有压接套筒的光导纤维束的末端。

具体实施方式

图1示出了顶锻过程中沿着以及垂直于压接套筒纵轴A的剖视图中具有压接套筒3的光导纤维束2的端部1。光导纤维束2由大量光导纤维4组成，在它们的末端5上具有用于光入射或光出射的面6。

光导纤维束2的端部1在当前的图中形成圆形终端7。与图1相似，图2中带有压接套筒3的光导纤维束2的端部1形成六边形终端7。

在两个图中，利用本发明的方法得到的终端7因带有压接套筒3而牢固耐用且耐高温，而不使用粘合剂或者热成型工艺或者热熔接工艺。

在此，光导纤维束2的终端7一端汇聚于压接套筒3中并且带有光导纤维束2末端的压接套筒3借助与光导纤维束2末端几何形状匹配的压接工具插入挤压装置。挤压装置或者压接工具在图中未显示。

压接套筒3根据本发明以压接工具给出的压接力在光导纤维束2的端部1上压缩变形，并且因此与光导纤维束2固定连接，其中光导纤维4由压接套筒3压紧在一起。在此在压缩变形过程中，根据压接套筒3的材料调节压接力。

为此，利用借助于依赖距离、时间和/或压力的调节装置启动、执行和结束压缩变形过程。在压缩变形过程开始时，压接力大于空压接套筒3必需的变形力而低于单个光导纤维4的折断负载。根据本发明压接力通过电子调节装置算出和调整。该电子调节装置在图中同样未示出。

该电子调节装置算出要投入或者已经达到的由压接工具预先给出的压接力。而为此所需的参数通过压力传感器获得，其中压力传感器直接或间接测量这些参数，优选地，该参数通过压力传感器直接测量或者通过获取压接工具上的运行数据间接测量。压接力的测量在此可以通过测量运行马达或者类似物所必需的电流进行。这样压接力由调节装置限制在给出的最大的、取决于光导纤维4材料的值。

压接套筒3和光导纤维束2的端部1由压接工具在横截面上封闭或者形成倒棱形状。在图1所示情形终端压缩变形成圆形，而在图2中为六边形，其中压缩变形过程通过调节装置在距离、时间或者压力方面控制其进行和结束。

根据图1和图2的终端7外侧在纵轴A方向或者在压接套筒3的圆周方向无隆起地形成，其中光导纤维束2的光导纤维4末端通过非粘合剂或非热熔接的方式固定在压接套筒3中。

为开始变形，在将光导纤维4装入压接套筒3之后，汇聚在一起的光导纤维束的端部1插进压接工具中。在那里，压接套筒3通过形状与终端7所期望的末端形状匹配的压接工具变成预定形状。

为结束变形，在达到预先给定的压接力时结束通过压接工具作用的压缩变形过程。根据压接力对压缩变形过程进行有效控制对实现本发明的优点很重要。

由此可以以有利的方式在压缩变形过程之前和期间对过程进行控制和影响。其中，可以显著减少用于形成压接装置的无效实验次数并且在生产过程之前就能够得到一个优选的设置，其中确保光导纤维束2尽量无误的批量生产。

通过使用压接套筒3典型的压接力作为不同的、控制压缩变形过程的参数，在玻璃纤维束的直径方面的容差自动抵消，处理时间能够最小化，并且因此用于压缩过程的时间保持在秒的范围内。该方法对于端部1的其它直径以及狭小直径同样适合。终端7不同的横截面或者形状也可以在事后还在变形后再形成。

利用根据本发明的方法，能够以更高质量制造光导纤维束2。与已知方法相比，根据本发明的光导纤维束2的特征在于，因纤维末端未受损而实现了大的光强，在此，根据本发明的方法与已知方法相比在成本、时间以及能耗方面要经济得多。

附图标记一览表

1端部

2光导纤维束

3压接套筒

4光导纤维

5光导纤维的末端

6光导纤维的面

7光导纤维束终端

A压接套筒纵轴

Claims (11)

1、制造光导纤维束(2)的终端(7)的方法，所述光导纤维束(2)的末端汇聚于压接套筒(3)中，所述压接套筒(3)和所述光导纤维束(2)的末端(5)一起借助与所述光导纤维束(2)的末端几何形状相匹配的压接工具被插入挤压装置中，其特征在于，所述压接套筒(3)以压接工具的预定压接力在所述光导纤维束(2)的末端(5)压缩变形，并且所述压接力在压缩变形过程中根据所述压接套筒(3)的材料受到调节。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用调节装置，在距离、时间和压力方面控制压缩变形过程的开始、进行和结束。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在压缩变形过程开始时，以这样的压接力压缩所述压接套筒(3)，即所述压接力大于空压接套筒(3)所需的变形力但小于所述光导纤维束(2)的单个光导纤维(4)的折断负载。

4、根据权利要求1至3中一项或多项所述的方法，其特征在于，借助电子的、机械的、气动和/或液压的装置来计算、设置和调节投入的压接力。

5、根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法，其特征在于，通过力传感器来测量为计算投入的和/或已经达到的压接力所需要的参数。

6、根据权利要求1至5中一项或多项所述的方法，其特征在于，力传感器直接和/或间接测量这些参数，优选地通过力传感器来直接测量和/或通过获取的压接工具的运行数据来间接测量。

7、根据权利要求1至6中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述压接力由调节装置限制在预定的最大的、由光导纤维(4)的材料所决定的值上。

8、根据权利要求1至7中一项或多项所述的方法，其特征在于，在所述光导纤维束(2)上，所述压接套筒(3)被压接工具压缩变形成横截面闭合的、倒棱形多边终端(7)，优选是四边至七边形的终端(7)。

9、由光导纤维束(2)和压接套筒(3)构成的光导，其一端具有按照前述权利要求之一制造的终端，其特征在于，该终端(7)形成封闭的倒棱形状，优选未四边至七边形。

10、根据权利要求9所述的光导，其特征在于，所述终端(7)在外侧在纵轴(A)方向和/或所述压接套筒(3)的圆周方向上没有隆起。

11、根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述光导纤维束(2)的纤维末端(5)最好以无粘合剂和非热熔接的方式被固定在所述压接套筒(3)中。

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