TW200304906A - Apparatus for selective photosensitization of optical fiber - Google Patents

Description

200304906 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 先前技術 本發明關於一種用於選擇性增加光纖選擇部分之光敏 性的裝置及方法，特別是，本發明包含一種用於快速擴散 氫或氘至矽土玻璃選擇區域之裝置，以增加諸玻璃性材料 之光敏性，且特別是光纖。在一特定實施例中，本發明之 裝置係用於布雷格（Bragg)光栅製造上之一串聯式系統内。 光纖及光纖裝置廣泛使用於信號傳送及處理應用，光纖 性裝置為今日擴展之高容量光學通信下部結構中之必要 組件，許多諸此類裝置依賴纖維布雷格光柵（FBG’s)以執 行光線操作。一 FB G係一光纖，且沿著其在波導之光導引 區内之長度而有折射指數之週期性、類週期性或假週期性 變化，在一光纖内產生諸折射指數變動之能力為製造 FBG’s所需，亦即大量光學組件如光學感應器、波長選擇 性濾光器、及擴散補償器。 光柵通常透過光敏性現象以窝入光纖，光敏性係定義為 使玻璃之折射指數由玻璃結構化學射線感應交替而改變 之效應，“化學射線”一詞包括可見光、U V、IR射線及可 造成玻璃内折射指數變化之其他型式射線。當一較大之折 射指數變化以相同傳送射線劑量感應時，既有玻璃可視為 較具光敏性。 一玻璃之光敏性程度決定了會產生多大之指數變化，因 此對於實際製造光柵裝置上有所限制。光敏性亦影響到一 所需折射指數變化以既定射線強度感應之速度，藉由增加 200304906

玻璃之光敏性，吾人可用較快速率產生大量指數變動。 矽土質玻璃，亦即高品質光纖主要成分，其本身之光敏 性並非極高，典型上使用標準鍺摻入纖維可以僅有〜1〇_5 之指數變化。 惟，經過觀察，藉由在化學射線照射之前先以分子氫載 入玻璃内，即可顯著增加玻璃之光敏性。在特定溫度及壓 力下將掺入鍺之碎土光纖曝露於氫氣或氘氣可令光纖光 敏化，已註實於氫質石夕土之光纖中具有大到1〇·2之指數變 化。 先前之參考案皆強調於此氳載入之溫度上限，例如， 5,235,659及5,287,427號美國專利皆探討一種在最多25〇它溫 度下將一波導之至少一部分曝露於H2 (部分壓力大於1大 氣壓力（14.7 psi))之方法，使射線可以造成至少1〇·5之正常化 指數變化。5,500,031號美國專利，即上述，659專利之部分 延續案’其指出一種在14·11，000 psi壓力範圍内及2115(rc 溫度範圍内將玻璃曝露於氫或氘之方法。諸參考案所揭述 之參數典型上可用於氫載入一光纖。 ’03!、，659及，427號參考案點出氫載入方法之問題，即溫 度超過25〇。(：或甚至uot。除了較高溫度外，，659專利: 出在高溫下“典型之聚合物纖維塗層會受到破壞或嚴重受 損”（第1欄第51-54行）。其中更強調“習知高溫敏化處理通 常會增加在光纖中之光損失或減弱該纖維，，（第i欄第54·% 行）。最後，·659專利不同於先前技術之處在於高溫處理比 起低溫處理而相關於“ _不同之實體機構，，，例如， 200304906

(3) 5,235,659號美國專利明示應使用“最多25〇,c，，之溫度。 經過觀察，在較高溫度時使玻璃免於在正常環境中受到 有害化學反應之聚合物塗層（通常係丙婦酸酯材料）將會 老化或氧化（燃燒），已老化或氧化且喪失其保護值之塗層 需去除及更換，此為一困難且昂貴之過程。未塗佈之纖維 則易脆裂，且需要在處理期間極為謹慎。 今日由工業窝入之大部分光柵係關於約5公分吋以下） 長度 < 纖維，其取決於欲窝入之光柵類型。傳統上，已知 為將一全長之光纖放置於一含有特定溫度及壓力之氫氣 或氘氣的容器内，光柵製造過程通常含有一第一過程，亦 即將一光纖線軸放置於一含有氫或氘的容器内、放置容器 於一烤箱内及將整個纖維通過聚合物塗層。 為了以習知氧化法取得纖維内之所需氫量（〜i ppm)，吾 人通常將纖維曝露於一氫氣達數天之久，且在某些例子中 ’甚至達數星期。典型上之曝露為600小時（25天）、21々、 738 atm，或13天、21t：、208 atm。顯然，長時間曝露會加 長依賴光敏性玻璃以製造光學裝置所需之時間，因為傳統 纖維氳化需要長時間’所以在高體積生產環境中需要數個 壓力容器以增加生產量及避免閒置時間，這些容器需花費 才能安全地安裝，且會增加重大意外事故之可能性，特別 疋當用到備有分離式控制閥及氣體供給缸之容器時^儘管 安裝數個容器會增加生產量，氫化過程有礙光柵之製造循 環時間，因此新產物及特殊產物之發展時間會嚴重受損。 一旦纖維之長度已做氩載入，塗層即自窝入光柵之區域 200304906

(4) 剝離（機械性、化學性或其他方式），技術員隨後使用化學 射線以窝入各別光柵，纖維隨後再次加熱退火，以減少光 柵之老化曲線，剝離之纖維部分接著再次塗佈。 傳統之Bragg光柵製造過程緩慢且無法大量生產，傳統 之氫載入技術則需要將全長之纖維進行氫載入及加熱循 環，曝露全部纖維會造成纖維上之光學效應且對於可用之 材料有所限制，例如纖維塗層者。高溫氫載入之一負面效 應為其增加一光纖之光學損失特徵，再者，高溫加熱循環 會破壞光纖之塗層。 因此仍需一種製程及致能機械，以利於較高速之大量生 產，及減少光學介質上之有害效應。 發明内容 本發明係指一種用於僅將一光纖之一選擇部分曝露於 一氫氣載入製程之裝置及方法，裝置包含一裝載室，其圍 封光纖之至少選擇部分且含有一氫氣，容室包括一加熱元 件，其區域性加熱選擇部分周侧之氫氣。在高溫之實施例 中，加熱元件加熱氫氣到達一至少250°C溫度。在一特殊 實施例中，該容室係設計以含有高達3,000 psi壓力。 選擇部分可為一連續長度光纖之中間部分，而裝載室僅 圍封一連續長度光纖之選擇部分。 在一舉例之實施例中，裝載室包含一管件，其僅相同中 心地圍封光纖之選擇部分。氣體封閉件定位於管件二端， 其含有氫氣同時容許該長度之光纖通過。氣體封閉件亦可 接附於光纖選擇部分之末端段，因此當光纖放置於定位 -10- 200304906

(5) 時，管件即封閉。在另一實施例中，裝載室包含一園封光 纖全部長度之容器’容器進一步包含一捲筒-捲筒配置方 式，其中該長度光纖之末端部分係旋繞於側向間隔之捲筒 上且選擇部分為懸附之中段。光纖保持於捲筒-捲筒配置 方式時，加熱區可定位於光纖之中段。 在又一實施例中’裝置包含一第一及第二夾定容器塊， 容器塊具有袋口以利於容器塊夾合時可定義裝載室。纖維 定位於塊體之間，且塊體封閉欲載入之纖維之選擇部分。 彈性可再封閉之封閉件可用於夾定選擇部分之末端，及拘 限氫氣。另者，有助於將一氫氣容置於裝載室内之至少一 壓力封閉件係實質上固定於光纖。 彈性體可為一可固化之彈性體，壓力封閉件係位於光纖 之選擇部分與一非選擇部分及/或一冷卻區域末端之間之 邊界處。 氣體入口及通風線可注入及排放裝载室内之氫氣，一預 熱室可在導送氫氣至裝載室之前先加熱氫氣。 特殊實施例包括冷卻區域，可沿著鄰近於選擇部分之光 纖部分冷卻或散熱。一冷卻裝置可調節冷卻區域溫度。在 一實施例中，冷卻管接附於一裝載室管件之二端，冷卻管 包括將冷卻區域分離於裝載室之封閉件。一實施例進一步 包括一將光纖自襞載室移至冷卻區域之機構，在一特定實 施例中，機構包含一可動之磁鐵及一接附於光纖之磁性 體。 本發明用於増加一光纖選擇部分之光敏性的方法包括 • 11- 200304906

(6) 將光纖之至少選擇部分放置於一含氫氣體中之步騾，本文 内之氫氣一詞意指為包括含有H2、D2、氚或結合諸氫同 位素之分子例如HD之氣體。僅圍繞於光纖選擇部分之含 氫氣體之體積係加熱到達一至少250°C溫度，光纖之選擇 部分以至少250°C溫度曝露於含氫氣體之已加熱體積長達 一預定時間。 在製程之一特殊實施例中，僅有光纖之選擇部分放置於 含氫氣體内。壓力封閉件係位於光纖之選擇部分與一非選 擇部分之間之邊界處，壓力封閉件可實質上固定於光纖， 以協助拘限裝載室内之氣體。在一特殊實施例中，可再關 閉之封閉件包含一彈性體夾頭。 光纖鄭近部分之溫度可以藉由散熱或主動冷卻而控制。 在曝露步騾之後，該方法可進一步包含在曝露步騾之後 快速改變選擇部分周侧之氣體，此可藉由自裝載室排放含 氫氣體，或實質上自裝載室去除選擇部分而達成。 該方法可進一步包含在預定時間之後快速冷卻光纖之 選擇部分，例如以一冷惰性氣體更換氫氣或將選擇部分實 質上自裝載室移除至一冷卻室而達成。 實施方式 2000年7月14日提出同案申請且共同讓與之09/960174號 “用於增加一玻璃質材光敏性之加速方法”美國專利申請 案係在此納入供作參考，其揭述一種在高溫環境中將氫載 於一光學介質内之加速方法，該申請案探討纖維曝露於氫 氣下之溫度如何影響將氫分子擴散至纖維内之時間，大體 -12- 200304906 ⑺ 上’ /m度越高則氫至玻璃質材（例如光纖）之擴散速率越 快。 相較於類似之纖維，在理想狀況下，一以60°C載入3天 之一般柵型纖維會生成1 X 10·3之指數變化。在類似之理想 狀況下’以高溫如26〇t載入丨〇分鐘之相同纖維則呈現4 X 1〇_4之指數變化。 惟’以南溫加熱全部纖維則有影響到光纖之物理完整性 (特別是具有易在昇溫時損壞塗層之纖維者）與纖維之光 學性質二者之可能性，再者，加熱全部纖維會挑戰到纖維 之操作及溫度斜昇控制。 本發明將氫及/或氘僅載於欲寫入光柵且需要較高光敏 性之纖維之特定部分，在一特定實施例中，載入係於高溫 (>250°C )及/或高壓下完成，此可加速載入過程且可供裝置 使用做為一串聯式處理線中之一階段。 其餘纖維並不加熱’纖維之相鄰部分甚至可以接附於一 散熱器或冷卻以維持至一較冷溫度，此特別有益於具有易 在較高溫時破壞塗層之纖維。 圖1、2說明選擇性載入容器之一第一實施例100及一第 二實施例200，選擇性載入容器包括以下元件：1)一控制 壓力與溫度容室，可以承受高溫（>250°C )及高壓，纖維之 一選定之特定長度可載入氫或氘；2)結構完整性，以容置 高壓氣體（例如數百大氣壓力之氫或氘氣體）；3)輸入及輸 出孔，用於導入及排放加壓氣體，4)及機構，用於自容器 安全地安裝及去除纖維。可以瞭解的是’諸實施例中之相 -13- (8) (8)200304906 似元2大體上係以相同之後二位參考編號表示。 今為100、200係主對稱且各包括一中央加熱管或裝載室 102 202’其具有一第—末端及第二末端。在說明之實施 例中$各器一者係由標準高壓氣體供給管件構成，此管 件一般易於取得且由316不鏽鋼製成。 加熱管102、202分別由加熱塊11〇、21〇包園，特殊加熱 塊11 0、2 1 0係由鋁或另一熱傳導性材料製成，加熱塊i i 〇、 2 10設計為夾定於大或小直徑加熱管室1〇2、2〇2之一中央 部分之外徑。加熱塊11〇、210罩覆複數電力匣加熱器112、 2 1 2 ’其係經由一可程控之邏輯控制系統i j 4、2 i 4控制， 例如由明尼蘇達舟聖路易市之Watlow公司設計及製造之 自動調制功率控制系統。變換實施例可包括其他型式之電 力加熱器、箔片、熱油、感應加熱器、或其他型式之加熱 器。 加熱塊110、210可以製成二個半部，且夾定於管上，或 製成單一長槽形夾頭設計，以夾定於管之外徑上。在另一 實施例中，加熱塊11 0、2 1 0包括一同中心式頸圈，以螺合 於加熱管周侧。加熱塊1 1 〇、2 1 0之長度約5公分（〜2付）， 即一般寫入之最大“短”光柵之近似尺寸，但是可為所需之 任意長度。 需注意的是在此載入容器100、200中，分別為140、240 之纖維係一連續性長度，且欲做氳載入之中間指距段位於 装載室102、202内，且在此件纖維之間。 在特定之實施例中，位於較高溫度載入區二侧上之纖維 -14- 200304906

(9) 鄰近長度保持足夠冷，以防止來自裝載室傳導或輻射之熱 能破壞鄰近塗層。圖1、2所示之實施例分別包括選項性之 冷卻管或冷卻室104、204，冷卻管104、204聯結於各中央 加熱管102、202之各末端。 在圖1所示之實施例中，未載入之纖維長度並未放置於 高溫之氫氣中，但是由一低溫氣體包圍。在變換實施例 中，氣體密封件可分隔裝載室及冷卻室，可用於冷卻之惰 性氣體如氮係導入冷卻管内，以抑制有機聚合塗層燃燒。 容器100、200基本上相似，其差異在於加熱及冷卻管之 直桎’容器100具有一小直徑加熱管1〇2及一大直徑冷卻管 104’而容器200具有一大直徑加熱管202及一小直徑冷卻 管 204。 加熱管102、202分別由接頭1〇6、206連接於冷卻管1〇4、 204，接頭106、206係一般可得且可由316不鏽鋼製成。整 個容器100之長度約107公分（〜42吋），選定此長度是因為 傳統上光柵寫在一（1)米之纖維長度上，變換實施例則可 依所需之曝露面積、所需光柵之類型、及欲使用之光纖而 製成較長或較短。 封閉件108、208設置於冷卻管1〇4、204之外端，另者， 封閉件亦可設置於加熱管1 0 2、2 0 2之外端。其中一封閉件 包括一氣體入口 120、220，用於導送載入氣體至容器内， 另一封閉件包括一氣體通風孔或出口 122、222，用於排出 載入氣體。封閉件1 0 8、20 8聯結於控制針閥，以供氫氣及 惰性氣體導送至容器内，及在容器之通風孔端導送出容器 -15- 200304906

(ίο) 外。接於任意此類系統之管路亦可包括高壓噴氣碟片（做 為一安全裝置），其壓力高於處理期間預期之最高壓力 10% 至 20%。 載入過程包括在以高壓（〜2000 psi)導送氫之前先以氮沖 洗容器3至5次’容器可裝設電力致動之電磁閥，電磁閥則 由一 PLC系統控制，以做自動氣體輸送及通風。 儘管並非所有實施例皆需要，但是本實施例丨〇〇、2〇〇 可以分別包括冷卻塊130、230，冷卻塊13〇、230位於管容 器之加熱部分與容器加熱部分二侧上之容器末端之間，其 正確長度及精準位置可改變以適用於製程。冷卻塊i 3 〇、 2 3 0係由銘或其他熱傳導性材料製成，且設計以夾定於冷 卻管1 0 4、2 0 4之外部分之外徑上，夾定機構之設計相似於 加熱管11 2、2 1 2之設計。冷卻塊1 3 0、2 3 0有助於串聯式生 產應用，其中加熱循環頻繁地重覆且餘熱增加了整體容器 之溫度。 冷卻塊1 3 0、2 3 0内含一系列孔或通道1 3 2、2 3 2，以供冷 流體泵送通過，流體之壓力及溫度可透過一可程控之邏輯 控制系統11 4、2 1 4控制。冷卻塊1 3 0、2 3 0係同中心式頸圈 或塊體，以夾定或滑動於氫容器冷卻室104、2 04上。在變 換實施例中，冷卻塊可以製成二個半部，且夾定於管1 0 4、 204上，或製成單一長槽形夾頭設計，以夾定於管之外徑 上。在本實施例中，冷卻塊130、23 0之長度各約7.6公分 (〜3吋），但是其可為不同長度，只要纖維塗層不致於燃燒 或破壞即可。 -16 - 200304906

圖3揭示一方便之組件產生冷卻區且接近於加熱區，以 利減少損害於光纖之選擇性氫載入部分外之光纖塗層。舉 例之圖式係相關於本發明之第一實施例，如圖1所示，但 是相同之原理可以施加於文内之任意實施例。光纖段1 4 0 (圖中未示）係圍封於一管内，該管包含一設於冷卻管104 之間之中央加熱管102，氫導送入含有纖維之管内，且冷 卻管1 0 4之外端係以封閉件1 〇 8封閉。一加熱塊11 0夾定於 加熱管1 02周側，以形成加熱區。沿著管而在加熱塊11 〇 之各侧處接附一冷卻塊1 3 0，其内部園封成一或多冷卻流 體通道1 3 2，冷卻流體通道1 3 2可利用外部接管至一般水冷 卻器或其他液體冷卻裝置1 4 5。一舉例之冷流體循環系統 為一 Polyscience Model 5005迷你冷卻器，此為市面可得之全 覆式系統，可調節溫度至+/-0.5°C且可程控溫度設定值範 圍在-5至+ 5 0 °C之間。較佳為，冷卻器之冷卻流體出口 1 4 6 連接於最接近加熱塊1 i 〇之冷卻流體通道i 3 2末端，而冷卻 流體通道132之另一端連接於冷卻器ι45之暖流體入口 147。此配置方式造成最冷之冷卻流體導向最接近於加熱 塊’此即產生一陡峭之溫度梯度於沿著管1〇4/ι〇2之加熱塊 與冷卻塊之間，而該管圍封載有氫氣之纖維，陡峭之溫度

之氫與；中洗氣體$ 、之纖維塗層。可程控之邏輯 110之溫度、經過冷卻器14 5 机隨 < 溫度與壓力、及通過闕式端蓋1〇8 之輸入與通風，以協調整個載入過程。 -17- 200304906

(12) 容器100、200容許一段長度之纖維14〇、240插入冷卻及 加熱管内，同時有額外空間可供纖維14〇、240在管容器内 移動。在此實施例中，插入不大於容器長度之纖維段，且 藉由去除其中一設於管容器末端之連接件而自管中移 出，該末端可供一或多纖維插入或抽出容器。 相較於目標纖維長度（例如90公分），管容器之加長（例 如105公分）可供纖維在管内移動一段距離，其大於管之加 熱長度（在此例子中為5公分），以在纖維内提供一由熱至 冷之快速溫度轉變，即在熱影響區内。當載入氣體壓力釋 放時，由加熱區至一冷卻區之快速轉變即減緩氫氣擴散至 纖維外。 多種機構可用於執行此移動，在圖1所示之實施例中， 一磁性體1 1 6例如磁鐵或鐵磁環係接附於纖維1 4 0之一部 分。藉由沿著管之外侧移動一具有足量磁力之磁鐵11 8於 管之軸向中，因此可在管内移動纖維。另一方法關於將一 重物2 1 6接附於纖維末端且將管傾斜，使重物及接附之管 可因重力而移向管之底端。 文後為可使用容器1〇〇將氳載入至一光纖内之舉例製程 說明’本文中之氫氣預期為包括含有1^2、〇2、氚或結合 諸氫同位素之分子例如HD之氣體。第一製程包含將光纖 140插入（對於非夾式管則用螺接）容器1〇〇内，及封閉容器 100 °導送通過氣體入口 120及排放通過氣體出口 122之氮 氣數個循環係沖激通過容器1 〇 〇，以確定周園空氣已自容 器1〇〇内排出。將氫氣導入，例如利用1〇〇〇至2000+ psi之間 -18 - 200304906

(13) 之高壓。 較佳為在達到全壓力後，加熱塊11 0啟動，可程控之邏 輯控制系統11 4藉由控制加熱塊而控制容室内之溫度。在 相當之能量移入纖維另一部分之應用方式中，冷卻塊1 3 0 亦可啟動。 對於高溫載入製程，在一舉例製程中，欲載入之纖維1 40 部分係在插入容器100之前即先剝落其塗層。在又一實施 例中，纖維包括一耐高溫、氫可滲透塗層，其適用於承受 載入溫度。 在又一變換方法中，塗層可經選定以利於高載入溫度或 以下解聚成氣體產物。氫氣較佳為經選定以不包括氧，以 利避免氧化/燃燒過程。生成之氣體隨著熱氫氣排出容室 外，以供塗層在一步騾中載入及剝落。其他詳細之相關可 解聚塗層可發現於共同讓與之5,939，136號“Process For Preparation Of Optical Fiber Devices Using Optical Fibers With Thermally Removable Coatings” 及共同讓與之 5,596,669 號 “Radiation Curable Coating Composition And Coated Optical Fiber” 美國專利内，諸案在此納入供作參考。 當氫氣到達所需之溫度時，一計時器即開始追蹤纖維 140曝露於熱氫氣之時間。在此納入供作參考之共同讓與 之6,311，524號美國專利揭述用於高速高溫氫載入之舉例 曝露與溫度設定值，5,235,659及5,287,427號美國專利則提 出其他氫載入參數之實例。 在到達一所需之時間後，加熱塊11 〇即停止。依據諸如 •19- (14)200304906

載入規 管 104， 100 内， 一光 線而寫 含有分 入光柵 有分段 維。 在本 程中執 選項性 站、及 第二 次包含 氮氣循 内排出 需之溫 以南塵 質量相 度。 在又 前先在 入一不 定或纖維塗層熱敏感性，纖維可以立即移動至冷部 氫壓力可排放及氮或其他惰性氣體可以迫入容器 容器100開啟且纖維140移除。 柵隨後可藉由將選定部分曝露於一圖案式化學射 入，選定部分隨後退火。若使用一塗佈之纖維， 、 且 段式載入，則僅有載入部分需要塗佈，即相同於寫 之部分。當退火製程步騾將氫移出載入區域時，人 式載入之氫不需要烘烤，因為其為鬆散載入之 發明之一方法中，上述步驟可在一階級式串聯式製 行，纖維可以懸附於捲筒或捲筒組件，穿線通過— 一選項性之再塗佈站。 舉例製程相似，但是在一點處有所不同。謗 將光纖140插入容器1〇〇内，及封閉容器1〇〇。數 環係強制通過容器，以確定周園空氣已 各恭1 ’加熱塊110 (必要時另有冷卻塊130)啟動以到、 度。氮氣到達所需之溫度後，氮改由氫替代， 導入，例如1000至2000+ psi之間。因為插入之j 關於容器質量而極小，氫氣即極快速到達泰气 一第三舉例製程中，氫氣係在導送入“ , 八备装、 -弟二容器内預熱’一預熱室甚至可在* 又 含加熱70件之裝載室前，用於加熱氨氣*每 -20- 200304906

(15) 預熱至相同之所需溫度，以管理任意“加熱遲滯，，。另者， 氯可預熱至一較低溫度（以減少加熱時間，且當所需之溫 度高時尚有利於操作），或甚至在一較高溫度以在插入時 補償預期之熱損失。 當到達所需之壓力及/或溫度時，一計時器即開始追蹤 纖維14 〇曝露於氫氣之時間。在到達此預定時間後，加熱 塊11 0即停止。再者，若有需要，纖維1 4 0可以立即移動至 冷卻管104，甚至當纖維140移動至其新位置時，氫壓力可 排放’且氮或其他惰性氣體可以迫入容器1 〇〇内，以移除 及沖去任何剩餘之氫。沖洗後，容器1〇〇開啟且纖維140 移除。在變換之製程流程中，若安全性及設備許多，則纖 維甚至可以在載入程序結束後立即去除（例如使用低溫及 少量氫之應用）。 圖4係一捲筒至捲筒生產組件3 〇 〇之簡示圖，生產载入組 件300包括一中載容器3〇1，其包括相似於容器1〇〇、2〇〇 者之特性。組件3 0 0進一步包括一纖維旋鬆捲筒3 5 〇及纖維 旋緊捲筒352’各捲筒分別包括一線軸、一旋鬆線軸354 及一旋緊線軸3 5 6 ’旋緊線轴或二線轴之旋轉係由一線轴 馬達致動，例如電動伺服馬達358。一可程控之邏輯控制 器（PLC) 3 6 0可以電耦合於馬達3 5 8，以控制整個製程。 使用組件300以載入一光纖之製程包含載入一段長度之 光纖340至旋鬆捲筒350内，纖維340穿過管容器301且接附 於旋緊捲筒352。載入製程相似於上述者，增添的是定時 且精準之纖維行進透過程控之預定程式或由pLC 360監视 -21- 200304906

(16) 之輸入，而自動發生。藉由此配置方式，一較長連績長度 纖維之多數段可做氫載入、減少工作量、及增加氫載入製 程之一致性。若有需要，組件300可進一步包括標示站， 例如藉由可見之標記、不同塗層、及/或機器可讀取之碼， 以識別已做氫載入之區域。若有需要，一光柵可以隨後窝 入氫載入之區域。 圖5說明一高溫氫載入容器之第四實施例4〇〇，圖5說明 切過其軸向中線之容器4 00截面（容器呈筒狀）。容器40 〇 包括一圓筒鐘形體402，其可承受高溫及内壓。一容器蓋 404利用容器夾具406固定於主體402,以封閉主體402之開 口端’容器蓋4 04包括四枚貫穿孔408以用於一氣體入口 / 通風孔4 1 0，及用於電力控制孔4 1 4。電力控制孔聯結於可 程控之加熱器控制系統，其可用於控制載入容器内之電力 匣加熱器。容器400之底部包括一熱電偶孔412。 一纖維線軸組件4 1 6係由可耐高溫且可快速導熱之材料 製成，例如鋁，其設置於主體402内。本實施例之鋁纖維 線軸組件4 1 6包括複數光纖接收站4 1 8，本實施例使用大約 十（1 0)個站，可供感光十個纖維段，各站包括二各別纖維 捲筒420，以固持一光纖段422。纖維纏繞於各捲筒42〇之 外徑，且由延伸至捲筒直徑以外之突緣定位。一精確之派 形孔係銑於突緣内（在頂、底捲筒上），其設於突緣上且定 位接近於鋁纖維線軸中心，及供纖維422旋離貯存捲筒直 徑。 各站亦包括一加熱器塊4 2 4，係位於各纖維段4 2 2之約略 -22· (17) (17)200304906

中間部分，纖維旋離上貯存捲筒且回到下貯存捲筒。在一 貯存捲筒之間，其定位平行於鋁纖維線軸之軸線，且通過 一設於線軸中心之加熱器塊。 館纖維線軸組件416接附於容器蓋404,此處設有電線貫 穿孔4 1 4，此接附方式有利於線轴組件4 1 6之插入及去除， 且對電線提供線彎折防護。一熱電偶428通過熱電偶孔 及監视線軸組件之溫度。 圖Q說明纖維422通過一 U形通道時之截面圖（俯視），該 通遒係切入加熱器塊424内，在本實施例中，加熱器塊424 固持一電阻匣加熱器426，在此約60度之加熱器主體曝露 於U形通遒之底部，匣加熱器426之此曝露部分提供此u形 通遒内緊密園繞於纖維422之氣體之極快速溫度斜度。 圖6b說明加熱器塊424之一第二設計，其令匣加熱器426 完全嵌埋於加熱器塊424内，加熱器塊424之外部分銳製複 數肋件427，而以較有效率方式散熱。除了熱電偶428，各 別熱電偶監視各加熱器塊424之溫度、接觸於加熱器426， 以提供溫度信號至一 PLC，藉此提供加熱器426之精確溫 度调郎。其他熱電偶可添加至銘線軸，且以一方位定位以 利監视氫之溫度。 文後為可利用容器400將氫載入一光纖内之舉例製程， 首先包含安裝一段長度之纖維422於鋁纖維線軸組件416 上、將線軸組件416 (其附接至蓋404)插入容器主體402、 及封閉容器400。再一次，在高溫製程中，纖維422可以預 先剥離或包括高溫或氣體性解聚之塗層。 •23- 200304906 (18) 數個氮氣循環沖激通過氣體入口 /通風孔4 1 〇，以確定空 氣已自容器400内排出。對於高壓模式，氫即以高壓導入， 例如1000至2000+ psi之間。根據所用之纖維類型、及欲寫 入之光柵類型，可以使用500至2100+ psi之間之壓力。較 高之壓力（〜3000 psi)可容許較多氫擴散至纖維内，且可能 為某些應用中所需。加熱器426啟動，較佳為在達到全壓 力之後。當氫氣到達纖維周侧所需之溫度時（由熱電偶量 測得到），一計時器即追蹤纖維422選定部分曝露於高溫氮 氣之時間。 在到達選定時間後，加熱器426即停止，且纖維422之曝 露部分可做冷卻。氫壓力可排放，且氮或其他惰性氣體係 迫入容器内。在一舉例之實施例中，冷卻之氮迫入容器 内，以冷卻纖維及塗層，且減少因為氫壓力排放所致氫擴 散至光纖外之速率。容器400隨後開啟，且鋁纖維線軸組 件416移除，及纖維段422移離纖維線軸組件416。 在特定實施例中，光纖接收站4 1 8為匣盒，例如同案申 請且共同讓與之 09/804781 號 “Filament Organizer”、09/84 1015 號 “Carrier For Coiled Filaments”、或 09/907406 號 “An Apparatus

For Holding And Protecting Several Precision Aligned Optical Fibers”美國專利申請案所述，在此納入供作參考。在諸實 施例中，整個匣盒係移離纖維線軸組件4 1 6。 第二舉例製程相似於第一者，但是在一點處有所不同， 其再次包含將纖維段4 22 (或纖維固持匣）安裝於纖維線軸 組件416上、將線軸組件416插入容器主體402、及封閉容 -24- 200304906 (19) 器400。容器400係由數個氮氣循環沖洗，以確定户 闲二氧 已排出，此時，加熱器E 426啟動。當纖維段422周侧夕客 、J <氮 氣已到達所需之溫度時，氮進行沖洗且改由氫替代。需要 瞭解的是在此及其他實例中，氫係指H2、D2、或氣之其 他同位素分子及/或一或多氣體，較佳為惰性氣體，且今 有H2及/或其他同位素氫類，較佳為避免使用氧，以避免 氧化/燃燒反應。 氫氣例如利用1000至2〇〇〇+ psi之間之高壓導入，再一 次，在一變換實施例中，氧可以預熱。一計時器追縱纖維 段422曝露於高溫高壓氫氣之時間^由於其相關於加熱器 塊而為低質量，氳幾乎立即達到所需之載入溫度。當到達 一預定曝露時間，加熱器即停止9曝露時間可利用us 6,311，524中之等式計算。 氫氣可排出，且氮或另一惰性氣體可以強制進入容器。 再一次，沖洗氣體可以冷卻或冷凍。一旦氫壓力釋放時， 氫開始擴散出纖維外，擴散率為溫度之函數。容器隨後開 啟’纖維線軸組件4 1 6移除，及纖維段4 2 2 (或纖維匣）移離 線軸組件4 1 6。 圖7·13說明一第五高溫氫載入容器實施例500，容器500 使用獨特之分裂式容器設計，其中以高溫固持高壓氫之容 室係製成二個半件。 容器500之開啟位置說明於圖7及關閉位置說明於圖8， 基本之容器半件為上容器塊502及下容器塊5 04。在本實施 例中，塊502、5 04係由400系列軟不鏽鋼製成，且在加工 -25- 200304906

(20) 後退火。塊5 02、504在其中央區域分別具有袋口，即上袋 口 506及下袋口 508。當封閉時，如圖8所示，諸袋口即形 成一裝載室510。 在本實施例中，塊502、504係固定於一精準疊層等級預 先負荷滚珠軸承精準模組5 0 5，以確定操作期間之精準塊 體對準及平行，模組505固定於一液壓沖壓機5〇7，以產生 足夠之壓縮力而在容器500由氫加壓時可保持二塊5 02、 5 04封閉，且可開啟容器塊502、5 04至足夠寬度，以容許 光纖526在循環之間方便插入及移離。 圖9、10說明氫裝載室510之放大截面圖，放大圖更詳細 說明小體積之裝載室510。由陶質絕緣體516園繞之加熱器 塊512、514分別設置於容器塊502、504内之其中一袋口 506、508内，絕緣體516有助於將熱載入區分離於其餘光 纖9以減低損傷纖維塗層之可能性。各加熱器塊5 1 2、5 1 4 包括一或多加熱器518，例如電力匣加熱器。光纖526跨過 裝載室510之中央部分，且在軸向定位於裝載室内二匣加 熱器518之間。如圖1〇所示，匣加熱器518極接近光纖526, 且提供周圍氣體與光纖5 26之快速加熱。在本實施例中， E加熱器5 1 8定位於各加熱器塊5 1 2、5 1 4内，以致於約有 60度之加熱器匣518周邊曝露於裝載室51〇之氣體。 容器塊502、504包括一氣體入口 /通風孔520，以供給及 沖激氣體至裝载室，氣體入口 /通風孔520亦可使用做為一 電線通道’以利路由控制及資料之連接。另者，一第二組 孔522可用於容許電力及熱電偶線路由至裝載室510内之 -26 * 200304906

(21) 加熱器518及一或多熱電偶528。最好是如圖11所示，接觸 於上、下塊502、5 04之相對立面具有一徑向槽切口 524至X 軸中線下方，用於將一欲感光之纖維526定位及封閉，在 相對容器塊中匹配開孔之二導銷5 2 3則在二塊5 0 2、5 0 4聚 攏時提供精確之最後對準，以達成封閉。 在特定情況中，例如在極高熱之應用中，或容器反覆使 用而造成熱建立時（例如在串聯式應用中），容器塊5 0 2、 5 〇 4可包括液體冷卻線5 3 0，冷卻線5 3 0係沿著接近於中央 袋口 506、508頂緣之y軸線定位，且用於在載入期間保持 纖維聚合物塗層冷卻。冷卻線有助於減低光纖5 26非載入 部分内之聚合物塗層仍低於破壞或氧化溫度時之危險。 若干纖維導板5 3 2固定於下容器塊之左、右侧上，以提 供導引纖維進入徑向封閉槽。一選項性之彈性面封閉件 53 4可用於容器塊之接觸面上，以減少氣體在載入期間漏 洩之可能性。 圖U、12說明當纖維526進入及離開裝載室510圍封纖維 之二種變換方式，纖維526具有一塗層527圍繞於一玻璃中 央部分5 2 9。在圖1 1所示之實施例中，相關於“密上加密之 夾定方法’’，成對之精準加工徑向槽524向下越過塊502、 5 0 4之X軸中線，槽5 2 4之半徑略小於（例如數萬分之一公分） 纖維526之塗層527之半徑，槽524與纖維526之間之干涉性 接合可在二容器半件聚攏時使塗層527壓縮少許，因而產 生纖維526與槽狀容器若面之間之緊閉，光纖526之玻璃部 分529仍未受損。塗層527之外表面會因為施加壓縮力而壓 -27. 200304906

(22) 縮，但是此並不造成光學性能問題。 圖1 2說明一“密上加密之夾定方法”，此方法可以使用塗 佈之光纖以及無聚合物外部塗層之未處理玻璃光纖，本實 施例包括安裝於二容器塊502、504表面内之彈性體封閉件 5 3 4 (彈性體封閉件截面不需要依比例繪示）。當容器表面 在液壓力下聚攏時，彈性體材料即壓縮於光纖塗層周侧以 產生緊密封合。彈性體封閉件之頂表面可以預先模塑，以 具有一適於接合光纖之槽道，其相似於圖11中之524所示 者，以利於沿著纖維5 2 6與上、下彈性體封閉件5 3 4等之侧 面在液壓力下匹配時之線而取得一良妤封閉。 圖13係下容器塊504之頂平面圖，此圖較清楚地揭示容 器塊X軸線上表面中央處之光纖路徑，塊體邊緣外之纖維 導引件53 2提供纖維526對於徑向槽道524之粗略對準，徑 向槽道係加工成為谷恭塊5 0 4之頂面。備有周圍陶質絕緣 體516之加熱器塊514設於容器塊504中央之二軸線中間， 冷卻線5 3 0係在y軸線中加工且極接近於纖維5 2 6相交於裝 載室510之點處。二牧導銷523設於塊504之相對立角隅， 以利於夾定發生於光纖526周侧之前提供容器塊5〇2、5〇4 之精確最終對準。彈性體封閉件534係定位以減少或消除 在載入期間氣體外漏。 圖14揭示一用於圖7所示容器之一夹定/封閉機構之第 二實施例截面圖。欲做氫載入之光纖526部分係放置於一 注模5 36内，注模通常形成一對模穴53 8，模穴53 8匹配於 可容置彈性體封閉件534之上容器塊5〇2與下容器塊5〇4二 -28· 200304906

(23) 者内之模穴，如圖13所示》—可固化之封閉材料（通常為 彈性體）隨後注入模穴且在纖維周侧固化，形成纖維526 上之模塑封閉件5 4 0。纖維隨後移離注模且定位於下容器 塊504内，如圖13所示。上容器塊502隨後接觸於下容器塊 504,且經壓合形成纖維526周侧之一封閉件及模塑封閉件 5 4 0，以備便於纖維之氫載入。另者，模塑封閉件5 4 〇可以 使用上、下容器塊502、504做為注模及在當處固化封閉材 料而在當處製成，固化可在氫載入模穴之預熱期間完成， 且在高壓施加於氫載入模穴510内之前。如圖13所示，用 於固持彈性體封閉件534或540之模穴可以利用氫載入模 穴5 1 0與陶質絕緣體5 1 6而分離於加熱器塊5 1 4，其係由液 體冷卻線5 3 0冷卻，因此彈性體不會在載入循環期間受到 氫載入模穴510之極高溫損害。 文後為可利用此容器500將氫載入一光纖526内之不同 舉例製程，首先製程包括將纖維526定位於下容器塊504 表面上之纖維通道/槽道5 24上，塊502、504隨後夾定，例 如使用液壓。數個氮氣循環沖激裝載室5 1 0，以排出周圍 空氣。 隨後將氫導入，再一次，容器500設計用於處理高壓， 根據纖維類型、在插入載入氣體中之氫或氘濃度、所需之 指數變化，在實驗上已經採用〜500 psi與〜2,200 psi之間之壓 力。容室係設計成可承受高達3,000 psi之壓力’較高之壓 力可依容器之設計及製造而行之，本舉例方法則採用 1，000至2,000+ psi之間之壓力。達到全壓力之後，加熱器5 18 -29- (24) (24)200304906

即啟動。當氫氣到逵输 運减維5 2 6周侧所需之溫度時，一計時 器即追蹤纖維526曝靈认^ , a 曝私於向溫氫氣之時間。達到所需之時 間後，加熱器5 1 8俾+ — 奸止。氧壓力可排放且氮或另一適合之 惰性氣體（冷的）可以谂 乂強制進入裝載室510，容器500開啟， 及纖維5 2 6移出。缠维软 職、、隹移出循環之另一選項為在時間到逵 後而容器仍在加壓暗，上 及即開啟容器500，以令氫立即排 放及冷欲纖維，以破金被、 疋纖維内有最大氫含量。容器之 小，故此程序應有合理 这貝 預防措施以求安全’例如容器周 侧應該少掩蔽。 " 如上所述，一奮赂Λ4»麻 貝驗改裳载室之體積為〇 3 125平方

平方公分），不含塊髀向紐 、 V a内鑽製之氣體進給孔，或塊體外之 管路。一理想單一纏雒 、、、栽入站之總氣體體積可以低到〇 平方吋（0.97平方公分），办口 - · 4器之最終結構將指出總氣體體 積0 a 電力匣加熱器用在達剎、w &、、 杜邊到溫度設定點（27yC )所費之時 為45秒，+/-3秒，而寄片、i 貝心啤間 辽乳達到溫度設定點（260。(：）所費之梓 間則取決於所用之壓力。 、 公刀 在1400 psi至2000 psi之間之壓力 下，時間為1.5至2分鐘之間，而在11〇〇叫至14〇〇㈣之間之 壓力下’時間為3至4分鐘之間。 塗層脫層不會在任意實驗進行期間發生，大量脫層不會 因為二件式容器内之分段式加壓區而發生。 在第二舉例之製程中，大體上依循相同之步騾，而不同 的是氯導送入預熱之裝載室5丨〇。儘管比加熱塊質量小之 少量容室5 10氣體體積將造成快速加熱，在變換實施例 -30· 200304906

(25) 中，氫甚至可以預熱至或幾乎為所需之溫度。 若纖維是在載入後迅即窝上，其將不需要冷辟存。不論 載入方法為何，任意氫載入纖維皆會在長時間之室溫下緩 緩擴散出纖維外。相較於大量載入，纖維之分段式载入優 點係取決於已載入之纖維量。採用高溫分段式载入之速 度，吾人可以在一指定時間週期内載入正確量之欲窝入纖 維’採用長循環時間之大量載入時，此則較為困難。 圖15-17說明一第六高溫氫載入容器實施例，容器使用 獨特之管狀容器設計9其具有順應性夾頭且位於管之一 端，以封閉管之末端及封閉通過管之纖維周侧。當夾頭已 封閉管之末端，且已封閉纖維之周侧時，管件即維持高壓 氫於高溫狀態，以利於氫擴散至通過管之纖維内。 容器之開啟位置說明於圖15及關閉位置說明於圖，基 本容器為一筒形不鏽鋼細管或導管6〇2，其各端4有 於 準角度之倒角603，及氣體進入孔（62〇)與氣體排放^ (622)，其係接近於細管或導管之末端處。細管或導管具 有一加熱襯套6 10圍繞於其周侧，且做電力式加熱 或 含有熱流體或氣體。備有加熱襯套組件之細營 ’ $ A泽管係容 置於一主基塊636内’而主基塊安裝於一基板63 8。 在本實施例中，一彈性體夾頭66〇安裝於—夹頭致動器

板6 6 5，以容許夾頭板組件之線性運動。X 八邱{艾形狀為截 頭之錐形’其中圓錐之角度匹配於細管成 艮4爷管内之倒角 603。夾頭致動器板組件之線性運動使夾頭66〇可進入*其 或導管602之末端，使夾頭660之斜角表面封合於細管 31· (26) (26)200304906 管6〇2内之倒角603之斜角表面，另^ 另可使夾頭660自細管或 導管602抽回。夾頭致動器板665之移動係由接附於板之液 壓缸冗成’雖然圖中未示，但是其可利用多種方式接附， 包括螺栓、插銷、等等，在多種結構中，用於推斥或拉回。 空氣缸可用於替代，電動或機械式致動器亦可採用。 以端視圖且如圖i 7之截面端視圖所示之彈性體夾頭6 6 〇 具有一小孔661於中心處’其大於欲載入之塗佈纖維之外 徑10%至20%。另有8牧長方形不鏽鋼肋件662係相關於中 心孔而在間隔45徑度方位β當夹頭66〇迫入細管或導管6〇2 内時’夾頭肋件662之斜角表面將接觸於細管或導管6〇2 末端上之倒角6〇3之斜角表面、傳送此力至纖維626周侧之 彈性體材料、產生彈性體與纖維之間之封閉。當夾頭66〇 抽離細管或導管602時，彈性體材料回到其無應力狀態、 令孔6 6 1開啟至其原有尺寸、釋放纖維6 2 6。彈性體夾頭因 而提供一可重覆關閉之密封於光纖周侧，有助於在載入過 程期間拘限氫氣，此可重覆關閉之密封可以重覆開啟以去 除纖維，且選擇性地前移纖維、再封閉，因此氫即載入同 一纖維之第二選定部分（圖7、11、12中之封閉機構亦可视 為可重覆關閉之密封）。 一旋緊（6 5 6 )捲筒’（係由一可程控之電動馬達/編碼器或 伺服系統驅動），其中馬達之旋轉係做精確控制，其提供 纖維在所需時間輸送通過容室602之準確線性長度。同時 亦有一旋鬆（654)捲筒，可使用配合於一離合器之剎車（可 由空氣、磁鐵、電力、流體等致動），以利於纖維輸送進 -32- (27) 200304906

製程循環包括以 出容室602時可提供纖維上之精確張力 下步騾： 輸迗禾孰入乏纖維至細管或導管，到達所需之間距 夾頭致動器板將夹頭定位於細管或導管之末端内 封閉容崙，及產生一封合於纖維周侧。 容器利用氮或其他適當氣體沖洗。 容器利用氫加壓（加熱器已熱）。

纖維依所需之時間量保持壓力。 將氫排放，且容器利用氮沖洗。 夾頭致動器板縮回。 纖維前移。 選項地，光纖之新载入妒目女 奁Λ 、η 和八+又具有一冩入< Bragg光栅 且光柵可選項地退火。 •若塗層已由高溫載入過程剥離於纖維之載入段，剝 離段可選項地在其到達旋緊捲筒之前重新塗佈。 圖18揭示一順序之步騾，說明本發明增加一光纖光敏性 之方法，及窝入一或多光栅於一光纖内。此圖對應於共同 讓與之 US 6,272,886 B1 “Incremental Method Of Producing Multiple UV-induced Gratings On A Single Optical Fiber” 專利中 之圖1，在此納入供作參考。本發明之一實施例具有可重 覆關閉之密封9如圖7或15所示，其可替用us 6,272,886 B1 中所示纖維光柵製造裝置及方法中之塗層去除站7 2 0，此氫 載入及（選項地）塗層去除站720接收來自張力控制決定性 線軸714及對準滑輪716之纖維712。當光纖712之一選定部 -33 - 200304906

(28) 分定位於氳載入（及選項之塗層去除）站7 $〇内時，纖維即 停止 氧載入程序隨後如上所述地實施，纖維7 1 2之氫載 入選疋部分隨後由驅動絞盤718前移至光柵寫入站72 4,其 在此可於寫入過程期間夾定於夾具726、728之間。一光柵 寫入選足部分722後，目前含有光柵之此部分即前移至一 選項之退火單元7 3 0，光栅在此加熱以穩定其反射率。若 塗層已自選定部分去除，該部分可前移至一選項之再塗钸 材料施加或包裝站740，隨後到達一選項之再塗佈固化站 75 0。含有光柵之纖維選定部分72 2可藉由選項之驅動絞盤 7 18及對準滑輪760前移至一收緊線軸762 ,以利於操作及 船運。當纖維之一選定部分722行進通過系統時，纖維之 一後績第二選定部分亦可依一裝配線方式逐級行進通過 系統。若沿著單一纖維之光柵間之間距需要改變，則選項 之鬆他積聚站可設置於多個處理站之間。 本發明提供顯著之優點，選擇性載入僅容許需要做氣體 載入之纖維部分曝露，在>25(rc高溫下之氫載入習知聚合 物塗佈之纖維會ie成傳統塗層燃燒或局部破壞解聚。若纖 維係以傳統大量載入方法載入，整個纖維將需重新塗佈。 利用分段式載入，則僅有载入部分需重新塗佈，亦即相同 於將寫上光柵之部分。 利用分段式載入則不需要氫烘烤製程步驟，如同大量載 入<纖維者。事實上寫入光柵之纖維長度以及分段式載入 面積約為相同長度，退火製程步驟可自載入面積去除氣。 含有氫之纖維無法熔接，當曝露於電弧時氫會導致玫璃 -34- 200304906

(29) 變形，使其無法達成一可使用之接合。利用分段式載入’ 則熔接可在從纖維去除氫之前達成於光柵面積以外之任 意處，此在寫入期間或最後包裝步騾期間監視光栅時特別 有用。製造過程期間在任意點處熔接之能力增加了製程及 製成產物之彈性。 纖維之分段式載入進一步容許製造者藉由精確控制氫 之溫度及壓力、及氫曝露於氣體之時間，以調整各已載入 纖維之光敏性。當容器開啟時，纖維急速冷卻（<5秒），使 纖維留置全部氫含量。若纖維立即使用，則可得知光敏作 用之準確程度，此精確控制供製造者得以藉由改變溫度、 壓力、及/或曝露時間，以改變氫含量。纖維之光敏性隨 後可用於調整光柵之雷射寫入時間，亦可用於均等化相異 纖維之光敏性，使得相同寫入條件可以方便用於多種纖 維。 相較於以低溫狀態載入之纖維，在高溫狀態載入之纖維 係較少折射指數變化。當一纖維Bragg光柵退火時，纖維 内 < 氣即擴散出去，以改變及穩定纖維之折射指數。此製 程通常造成UV感應指數減小50%，而纖維以低溫載入。高 溫載入万式所造成之指數變化則低到15%，退火製程之減 J才曰數又化具有減少時間、及/或寫入一光柵所需之雷射 功率等優點。 仫g本發明已參考於舉例之實施例而做說明，但是在不 脫離本發明範疇下’本發㈣可用其他特定塑式實施。據 此應邊瞭解的是文内及圖内所示之實施例僅為舉例說 -35- 200304906 (30) 明，而不應視為限制本發明，其他變化及修改型式皆可依 本發明範疇而達成。 圖式簡單說明 圖1係本發明之一氫載入裝置第一實施例之侧視圖。 圖2係本發明之一氫載入裝置第二實施例之侧視圖。 圖3係一用於圖1或2所示氫載入裝置實施例之冷卻劑循 環系統簡示圖。 圖4係本發明之一氫載入裝置第三實施例之侧視截面 圖。 圖5係本發明之一氫載入裝置第四實施例之縱向截面 圖。 圖6 A係一加熱器塊及欲加熱之纖維第一實施例之截面 詳示圖。 圖6B係一加熱器塊及欲加熱之纖維第二實施例之截面 詳示圖。 圖7係本發明之一氫載入裝置在開啟位置時之第五實施 例截面圖。 圖8係圖7所示裝置在關閉位置時之截面圖。 圖9係圖7所示裝置之氫裝載室之截面詳示圖。 圖10係圖9所示氫裝載室之末段之截面詳示圖。 圖11A係一用於圖7所示載入裝置之夾定機構在開啟位 置時之第一實施例截面圖。 圖11B係一用於圖7所示載入裝置之夾定機構在關閉位 置時之第一實施例截面圖。 -36- 200304906

(31) 圖1 2 A係一用於圖7所示載入裝置之夾定機構在開啟位 置時之第二實施例截面圖。 圖12B係一用於圖7所示載入裝置之夾定機構在關閉位 置時之第二實施例截面圖。 圖1 3係圖7所示氫載入裝置之下塊體之頂面圖。 圖14 A係欲做氫載入之一段光纖之平面圖。 圖14B係圖14A所示光纖段落放置於一注模内之平面 圖。 圖14C係圖14A所示光纖段落具有模塑封閉件之侧視 圖。 圖14D係圖14 A所示光纖安裝於一上與下容器塊之間之 侧視截面圖。 圖14E係已做氫載入之光纖段落之侧視圖。 圖14F係一變換實施例之侧視截面圖，其中模塑封閉件 係在當處製造。 圖1 5係本發明之一氫載入裝置第六實施例之侧視截面 圖。 圖16係圖15所示裝置在關閉位置時之側視截面圖。 圖17A係圖15所示夾頭之端視圖。 圖17B係圖15所示夾頭之端視截面圖。 圖1 8係一順序步騾，說明用於增加本發明光纖之光敏性 之方法。 圖式代表符號說明 100 第一實施例，載入容器 230 冷卻塊 -37- (32) 中央加熱管 232 通道 冷卻管 240 纖維 接頭 300 生產組件 封閉件 301 中載入容器 加熱塊 3 16 不鏽鋼管 加熱塊 340 纖維 邏輯控制系統 350 旋鬆捲筒 磁性體 352 旋緊捲筒 磁鐵 354 旋鬆線軸 氣體入口 356 旋緊線軸 氣體排放孔或出口 358 電動伺服馬達 冷卻塊 360 可程控邏輯控制器 通道 400 第四實施例 纖維 402 鐘形體 冷卻器 404 容器蓋 流體入口 406 容器夾 暖流體入口 408 貫穿孔 第二實施例，載入容器 410 氣體入口 /出口 中央加熱管 412 熱電偶孔 冷卻管 414 電力控制孔 接頭 416 線轴組件 封閉件 418 接收站 加熱塊 420 纖維捲筒 加熱塊 422 纖維段 38- 200304906

(33) 214 邏輯控制系統 424 216 重物 426 220 氣體入口 427 222 氣體排放孔或出口 428 500 容器 638 502 上容器塊 654 504 下容器塊 656 505 精準模組 660 506 上袋口 661 507 液壓沖壓機 662 508 下袋口 665 5 10 裝載室 710 5 12 加熱器塊 712 5 14 加熱器塊 714 5 16 陶質絕緣體 716 5 18 加熱器 718 520 氣體入口 /通風孔 720 522 孔 722 523 導銷 724 524 徑向槽道切口 725 526 纖維 725a 527 塗層 725b 528 熱電偶 726 529 玻璃中央部分 727 加熱器塊 加熱器 肋件 熱電偶 基板 旋鬆捲筒 旋緊捲筒 彈性體夾頭 孔 不鐘鋼肋件 致動器板 光柵製造系統 纖維 決定性線軸 對準滑輪 驅動絞盤 塗層去除站 氫載入選擇站 光柵寫入站 主動雷射源 UV雷射 相位光罩 夾具 雷射束 39- 200304906

530 液 體 冷 卻 線 728 夾 具 532 纖 維 導 引 件 729 平 臺 534 彈 性 體 封 閉 件 730 退 火 單 元 536 注 模 740 包 裝 站 538 模 穴 750 再 塗 佈 固4匕站 540 模 塑 封 閉 件 760 對 準 滑 輪 602 不 鏽 鋼 細 管 或導管 762 收 緊 線 軸 603 倒 角 610 加 熱 襯 套 620 氣 體 進 入 孔 622 氣 體 孔 626 纖 維 636 主 基 塊 -40-

Claims (1)

1. 200304906 拾、申請專利範園 1. 一種用於僅將一段長度光纖之一選擇部分曝露於一氫 氣載入製程之裝置，裝置包含： a) —裝載室，其圍封光纖之至少選擇部分且含有一 氫氣；及 b) 至少一加熱元件，其區域性加熱選擇部分周侧之 氫氣。 2. 如申請專利範園第1項之裝置，其中加熱元件加熱氫氣 到達一至少250°C溫度。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中裝載室係一可含有 加壓氣體之壓力室。 4·如申請專利範圍第3項之裝置，其中該容室係設計成可 含有高達3,000 psi壓力。 5.如申請專利範圍第1項之裝置，其中裝載室僅圍封一連 續長度光纖之選擇部分。 6·如申請專利範圍第1項之裝置，其中裝載室包含一第一 管件，其僅同心地圍封光纖之選擇部分。 7·如申請專利範圍第6項之裝置，進一步包含定位於第一 管件二端之氣體封閉件，其含有氳氣同時容許該段長 度之光纖通過。 8·如申請專利範圍第6項之裝置，進一步包含接附於光纖 選擇部分之末端段的氣體封閉件。 9。如申請專利範圍第6項之裝置，進一步包含接附於第一 管件二端之冷卻管，其中冷卻管形成冷卻區域，且冷 200304906

   卻管包括可將冷卻區域裝載室分開之封閉件。 10. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中裝載室包含一圍封 光纖全部長度之容器，其中加熱元件係定位鄰近於光 纖之選擇部分。 11. 如申請專利範圍第10項之裝置，進一步包含一捲筒-捲 筒配置，其中該長度光纖之末端部分係旋繞於侧向間 隔之捲筒上，且該選擇部分為懸附之中段。 12. 如申請專利範園第1 0項之裝置，其中容器係一可含有 高壓氣體之壓力鐘。 13. 如申請專利範圍第1項之裝置，其包含一第一及第二夾 定容器塊，容器塊具有袋口，俾當容器塊夾合時可形 成該裝載室》 14. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含冷卻區域， 其冷卻鄰近於選擇部分之光纖部分。 15·如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含一冷卻區域 及一將光纖自裝載室移至冷卻區域之機構。 16.如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中機構包含一可動 之磁鐵及一接附於光纖之磁性體。 17·如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含一冷卻區域 及一調節冷卻區域溫度之冷卻裝置。 18β如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含一預熱室， 其可在導送氫氣至裝載室之前先加熱氫氣。 19·如申請專利範圍第1項之裝置，其中加熱元件包含一預 熱室，其可在導送氫氣至裝載室之前先加熱氫氣。 200304906

   20. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中加熱元件包含一可 控制之加熱器於裝載室内，其中加熱元件係設置鄰近 於光纖之選擇部分。 21. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含氣體入口及 通風線路，其可注入及排放裝載室内之氫氣。 22. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中有助於將一氫氣容 置於裝載室内之至少一壓力封閉件係實質固定於光 纖。 23. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中壓力封閉件包含 一可固化之彈性體。 24. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中至少一壓力封閉 件係位於光纖之選擇部分與一非選擇部分之間之邊界 處。 25. 如申請專利範園第1項之裝置，進一步包含至少一可再 關閉之封閉件，其係在氫氣容置於裝載室内時可接觸 該光纖。 26. 如申請專利範園第25項之裝置，其中至少一可再關閉 之封閉件係位於光纖之選擇部分與一非選擇部分之間 之邊界處。 27·如申請專利範圍第25項之裝置，其中至少一可再關閉 之封閉件包含一彈性體夾頭。 28。一種用於產生一光栅於一光纖内之串聯式裝置，其包 含一光纖光敏作用裝置，用於僅將一光纖之一選擇部 分選擇性曝露於一氫氣載入製程，該裝置包含： 200304906

   a) —裝載室，其圍封光纖之至少選擇部分且含有一 溫氮氣；及 b) —加熱區域，其區域性加熱選擇部分周侧之氫氣 到達至少250°C。 29. 如申請專利範圍第2 8項之裝置，進一步包含一機構， 係在載入完成後，用於前移光纖之選擇部分至裝載室 外。 30。 如申請專利範圍第29項之裝置，其中前移機構係在完 成選擇部分之載入後，容許將光纖之一第二選擇部分 前移至裝載室内。