CN85109701A - 熔融联接光纤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种熔融联接光纤的方法。它包括下述步骤：用显微镜对准光纤(10₁，10₂)，通过在一对放电电极(42₁，42₂)之间产生的电弧放电实现该光纤的熔融联接。该成对电极给该光纤提供一个电弧，其功率小于熔融联接该光纤所施加到上述对接处的功率。

Description

本发明涉及熔融联接接单模光纤的方法，特别是包括使用显微镜使单模光纤的芯对准中心，和通过电弧放电实现芯的熔融联接。

使用显微镜熔融联接光纤的常规方法包括下述步骤：把一对需要熔融联接的单模光纤放在一对端面支撑部件的V型坡口中，使光纤的外露部分彼此接近;使一个光源位于光纤接界处的下面，一个光源位于接界处的侧面;把由光源所得到的两个光纤影像，即当光纤在X方向被照明时接收到的光纤影像信号IMx1和当光纤在X方向被照明时得到的光纤影像信号IMx2，提供给一个数据处理机，以确定该成对光纤的相对错位;使在V型坡口上放有对接光纤的支撑部件移动到与该相对错位一致的程度，从而对准光纤芯的中心，通过位于光纤对接处两侧面的一对电极产生电弧，实现光纤对接处的熔融联接。在这种情况下，如图1所示，当光纤在X方向被照明时所得到的两根光纤的每一个影像IMx1和IMx2都包括一个沿两侧边延伸的暗区A，一个夹在平行暗区A之间的亮区B，以及两条通过亮区B笔直延伸的平行的较暗线C。当光纤在Y方向被照明时，虽然图中没有画出，但所成影像是相同的。所以在扫描线SL₁和SL₂上，影像IMx和IMy具有图2所示的亮度水平。区域A和B是由光纤的圆柱形结构造成的透镜效应所产生的;在两个平行线C之间确定的区域表示光纤的芯。

当影像IMx1和IMx2的线C调节对准以后，两根光纤的芯即对准中心。然而，在对准中心时，当外来物质（例如灰尘）落在光纤的外露部位时，光纤影像IMx1和IMx2即出现噪声。在这种情况下，光纤影像IMx1和IMx2中对应于光纤芯的轴向边缘的两条平行线C变得模糊不清，结果不能精确对准两根光纤的中心。大多数外来物质是落在光纤外部的原始纤维涂层材料的残余物。清除这些残余物的常规程序是用一块浸过酒精的纱布清洗光纤表面。然而这种常规程序不能完全洗净光纤表面。如果摩擦用力过大，光纤表面将被损坏，这样就可能减小光纤的机械强度。

落在光纤上的灰尘的另一种来源是空气中浮游的极小的外来物质。对于直径一般为几个微米的单模光纤来讲，在空气中浮游的、直径大于10微米的微小粒子，大大降低了两根光纤芯的对准中心的精度。为解决这些问题，通常的方法是用超声波进行清洗。然而，这需要一个超声波清洗器，它增加了制造光纤的成本。

本发明正是考虑到上述情况而研究的，目的是提供一种通过熔融联接把单模光纤相联的方法，这种方法还可以有效地并且无损伤地清除光纤表面的灰尘。

根据本发明提供一种熔融联接光纤的方法，它包括下述步骤：

将两根光纤调节对准并通过一对放电电极之间产生的电弧放电实现上述光纤的熔融联接，其中在上述对接光纤的对接处施加一个放电功率，小于熔融联接该光纤所施加的功率，用以烧去沉积在对接处附近光纤上的灰尘。

图1表示准备通过熔融联接相联的一对光纤;

图2表示图1影像上横向的不同亮度等级;

图3示意表示通过熔融联接组成光纤的装置;

图4是图3装置的一部分;

图5和图6表示安装在光纤两侧的、每侧一个的一对放电电极。

现在参考图3至图6对本发明熔融联接光纤的方法进行说明。如图3和图4所示，本发明的方法包括下述步骤：把一对单模光纤10₁和10₂放在端面支撑部件20₁和20₂的V型坡口中，使光纤10₁、10₂的外露部分彼此接近。图3是只表示光纤10₁和支撑部件20₁的此装置的Z方向视图。

上述接近步骤完成后，按照熔融联接光纤的常规方法，开始使这两根对接光纤的芯对准中心。然而，本发明则清除沉积在光纤10₁和10₂的外露部份上的灰尘40（见图5）。本发明的特征在于为清除灰尘40，向光纤10₁和10₂的外露部份施加一个放电功率，此功率小于熔融联接光纤10₁和10₂所需要的功率，但对于焚化附着在光纤上的灰尘40是足够强的。这样，沉积的灰尘由于燃烧而被清除。产生清除灰尘的放电功率不需要任何附加部件，而是通过熔融联接所用的电弧发生器来实现。准确地说，如图4所示，一个具有足够强度的电流施加在一对放电电极42₁和42₂上，这对电极靠近光纤10₁和10₂的对接部位。于是产生电弧44，其电流强度比供给熔融联接光纤10₁和10₂的强度要小，但对焚化灰尘40（见图5）是足够的。沉积在那里的灰尘40由于燃烧而被清除。

在光纤10₁和10₂外露部分上的灰尘也可以分别从每一根光纤上除去。

当光纤10₁和10₂在电弧放电过程中，如图5箭头所示，作轴向运动时，可以除去沉积在整个外露部分上的灰尘40。

在较后的一步，熔融联接的光纤10₁和10₂的外露部分由一个热的可收缩护套复盖。在复盖护套以后，当灰尘存在于光纤10₁和10₂上时，所形成的保护层表面是粗糙的。保护层的非均匀表面引起信号光的所谓微折射。当整个外露部分表面上的灰尘40都被清除掉时，所形成的保护层表面是平滑的，避免了微折射。

对于熔融联接例如直径125微米的石英系列光纤，必须提供大约10瓦的功率，以产生一个足够强的电弧。然而对前述的焚化灰尘，仅需要大约5瓦的功率。在后一种情况下，仅需要产生1至5秒的电弧。

清除灰尘的放电功率施加在光纤的接界处可以采用下列方法之一：

（1）为使灰尘燃烧，电极42₁与42₂和对接光纤10₁与10₂的接界处之间的距离允许大于熔融联接该对接光纤所确定的距离。当具有直径125微米的石英系列光纤通过熔融联接相联时，在电极42₁和42₂之间产生电弧放电，一般地电极间隔距离D大约1.5毫米。不希望距离D发生变化，因为这会改变起弧电压。因此，如图6所示，对接光纤10₁和10₂（未显示光纤10₂）的位置稍微偏离成对电极42₁和42₂端部之间的连线46。即使成对电极42₁和42₂之间产生电弧放电，其强度与熔融联接对接光纤所提供的强度相同，对接光纤10₁和10₂对直线46的偏离也能保证产生的放电功率小于熔融联接光纤所需要的功率。

（2）另一种清除灰尘的方法是施加一个放电电流，其强度小于熔融联接光纤所使用的强度。在这种情况下，成对电极42₁与42₂和直径125微米的对接石英光纤的接界处之间的距离D大约为1.5毫米。对于熔融联接光纤，产生的电弧电流强度大约为20毫安，所以，如果放电电流大约为10毫安的话，是可以清除灰尘的。

（3）用间歇地提供电流的办法减小放电电流的平均值。如果以短时间间隔地提供功率，成对电极42₁和42₂之间的间隙由于剩余离子的存在仍然可以导电。具有低平均强度的、清除灰尘的电流可以减至其强度水平低于提供给熔融联接光纤的强度。

（4）以短于熔融联接光纤所需要的时间间隔，为放电电极提供与熔融联接光纤所施加的基本相同的功率。

熔融联接例如直径125微米的石英系列光纤，必须在1到5秒的时间内给放电电极施加大约10瓦的功率以产生足够强的电弧。

为使灰尘燃烧，则在从50毫秒到600毫秒的时间内给放电电极施加大约10瓦的功率。

在施加清除灰尘的放电电流以后，要通过前面提到的已知过程使光纤10₁和10₂的芯对准中心。光源24（见图4）位于光纤10₁和10₂的下面，光源26位于对接光纤的侧面。光从两个光源发出。从光源24发出的光束沿Y方向前进，从光源26发出的光射向X方向。偏转反射镜28位于光源26对面、光纤接界处的侧面。偏转反射镜28使来自光源26的X方向的光束偏转到Y方向。显微镜30位于光纤10₁和10₂接界处的上面。显微镜30接收来自光源24、通过光纤10₁和10₂的接界处射向Y方向的光束，以及由光源26射向X方向、尔后经偏转反射镜28折向Y方向的光束。装在显微镜30上的电视摄象机32接收由收到的光束显示的光纤10₁和10₂的接界处的影像信号。这些信号传送到与电视摄像机32相联的监视器屏幕上（见图3）。电视摄像机32与数据处理机36相联接。电视摄像机32接收的影像信号被输送到数据处理机36中，此数据处理机36可对接收的信号执行规定的算术运算，以确定光纤10₁和10₂的任何相对错位。与数据处理机36相联的驱动部件38接收由36确定的表示光纤相对错位（如果存在任何错位的话）的信号，驱动部件38驱动分别放有对接光纤10₁和10₂的支撑部件20₁和20₂，以补偿光纤的相对错位。上面所述的过程使光纤10₁和10₂对准中心。

光纤调节对准结束以后，规定强度的外部功率施加在成对电极42₁和42₂上，实现光纤10₁和10₂的熔融联接。

如前所示，本发明的特征在于，对准光纤之前，给光纤施加一个放电功率，其强度足够烧去光纤表面的灰尘，但低于熔融联接光纤所使用的功率。

如上所述，用于熔融联接光纤的本发明的优点在于：不需要为清除光纤表面的灰尘而提供一个单独的部件;可以容易地实现光纤的熔融联接;在对准光纤以后，可以立即实现光纤的熔融联接，因而使得在清除了原有灰尘以后，更多的灰尘落在光纤表面的可能性减至最小;即使有新的灰尘沉积，量也是极微小的，不大可能妨碍对准光纤。

上述的实施例涉及此种情况，即本发明适用于包括使用显微镜对准光纤的光纤熔融联接。然而，将会注意到本发明并不局限于前面提到的过程。不管怎样，尤其是待熔融联接的光纤表面上的灰尘沉积会产生噪声，这显著降低了光纤细芯调节对准的精度。所以本发明对于前面提到的熔融联接方法是非常有效的。

Claims (7)

1、一种熔融联接光纤的方法，包括下述步骤：

将两根光纤调节对准并通过在一对放电电极之间产生的电弧放电实现该光纤的熔融联接，其中在上述对接光纤的对接处施加一个放电功率，小于熔融联接该光纤所施加的放电功率，用以烧去沉积在对接处附近光纤上的灰尘。

2、根据权利要求1的这种方法，其特征在于为实现熔融联接采取的上述步骤是，供给上述放电电极一个功率，它低于熔融联接该光纤所施加的功率。

3、根据权利要求1的这种方法，其特征在于为实现熔融联接采取的上述步骤是，供给上述放电电极一个电流，它小于熔融联接该光纤所使用的电流。

4、根据权利要求1的这种方法，其特征在于为实现熔融联接采取的上述步骤是，间歇地提供一个放电电流，（它是熔融联接该光纤所提供的电流），以便由此减小放电电流的平均值。

5、根据权利要求1的这种方法，其特征在于为实现熔融联接采取的上述步骤是，以在上述放电电极之间维持一个电弧的方式间歇地给上述放电电极提供一个放电电流。

6、根据权利要求1的这种方法，其特征在于为实现熔融联接采取的上述步骤是，把上述对接光纤放在偏离放电电极之间的连线的位置。

7、根据权利要求1的这种方法，其特征在于为实现熔融联接采取的上述步骤是，供给上述放电电极一个功率，其强度基本上等于熔融联接该光纤所施加的功率强度，而时间间隔短于熔融联接，该光纤所需要的时间。

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