TWI619978B - 光纖的塗層去除系統 - Google Patents

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Abstract

揭示光纖的塗層去除系統。還揭示相關的方法以及利用這些方法和塗層去除系統處理的光纖。光纖包括具有被保護塗層包圍的包層和纖芯的玻璃纖維，所述保護塗層不對光纖的光學效能作出貢獻。藉由去除光纖的端部的塗層，該端部可以被精確地定位和固定，以實現可靠的光通訊。可以將雷射光束直接射在保護塗層上，以藉由一或多個燒蝕、熔化、汽化及/或熱分解製程來去除保護塗層。可選地，光纖還可以被切割。用這樣的方式，可以有效地去除塗層，同時可保持光纖的至少百分之五十的拉伸強度。

Description

光纖的塗層去除系統 【優先權申請】
本專利申請案請求享有於2013年5月10日提出申請的、名稱為「Apparatus and Method for Laser Coating Stripping and End Cutting of Optical Fiber(用於光纖的雷射塗層剝離和末端切削的裝置和方法)」的美國專利申請系列號13/891,691的優先權，該專利申請檔在此被全部併入以供參考。
本技術領域一般來講涉及光纖，更具體來講涉及用於在諸如將連接器附裝到光纖的光纖準備期間去除覆蓋玻璃光纖的聚合物塗層的系統。
光纖的益處包括極寬的頻寬和低雜訊工作。如果在兩個互連地點之間需要高頻寬，可以使用具有光纖連接器的光纜在這些地點之間傳送資訊。光纖連接器還可用於在進行維護和升級的時候，方便地在互連地點連接和斷開光纜。
每一光纖連接器可以包括具有套管的套管元件。套管具有幾個目的。套管包括稱作套管孔的內部通道，藉由該套管孔來支撐和保護光纖。套管孔還包括在套管端面上的開 口。該開口是可以將光纖端部的光學表面定位為與互補連接器的另一光纖的端部對準的位置。光纖的端部需要精確對準以建立光連接，從而光纖的光學纖芯可以進行通訊。
光纖通常包括由保護性聚合物塗層包圍的玻璃纖維(例如，包層和纖芯)，由於多種原因，在將玻璃纖維置入套管內之前，要從玻璃纖維上去除聚合物塗層。一個原因是，該聚合物塗層目前不具有當被附裝到套管孔時承受在光纖光連接器的長時間使用期間經歷的環狀張力而不發生位移滑動或者破損所需要的堅固機械效能。另一原因是，光纖並不是以足夠精度設於聚合物塗層內的中央，如果不去除該塗層，則無法將玻璃纖維精確地定位於套管孔內。
現有多種方法從光纖的端部去除聚合物塗層：熱氣剝離，機械剝離，化學剝離和雷射剝離。這些方法都具有缺點。熱氣剝離使用加熱的氣體射流(例如氮氣或者空氣)熔化和去除塗層，但是常常產生相當多的碎屑。熱氣剝離方法還可能無法使聚合物塗層徹底汽化，及/或可能對非常接近於纖芯的熱敏感材料造成過分加熱。
光纖的機械剝離包括利用由金屬或者聚合物製成的剝離刀刃的半鋒利邊緣，從玻璃纖維中實體地去除聚合物塗層材料，這與電線的機械剝離類似。然而，機械剝離存在問題，因為可能會損壞光纖，並且需要大量的消耗品(例如，剝離刀刃)，因而需要耗時的過程步驟來檢查和替換工作環境所需要的消耗品。光纖的化學剝離使用化學品從光纖的玻璃部分溶解掉聚合物塗層，但是這些化學品需要大量的過程步 驟來保護環境，並需要安全措施來保護工作人員。
雷射剝離利用一或多個雷射光束，藉由汽化或者燒蝕製程從玻璃光纖剝離聚合物塗層。如圖1中所描述的，雷射剝離可包括雷射光束10，用於在雷射切割之前，從光纖16的玻璃部分14燒蝕掉塗層12。雷射光束10可以直接入射到光纖上，或者可以利用複雜反射器18聚焦在光纖16上。然而，習知雷射剝離技術存在問題，比如削弱光纖，使得光纖難以承受在與光纖連接器一起使用時經歷的張力。此外，習知雷射技術還非常慢，需要光纖相對於雷射的實體移動。習知雷射剝離技術還可能無法從光纖上完全去除塗層，因而，未被充分剝離的塗層部分會妨礙光纖插入光纖連接器的套管。此外，習知雷射加工設備占地面積很大，與雷射切割機器相結合的話，將佔據大面積的昂貴製造空間。
期望的是一種保持光纖的拉伸強度的塗層去除系統和製程。該系統和製程應從光纖上均勻地去除塗層，同時使損壞光纖的風險最小化。該系統和方法不應該需要大量的消耗品或者化學品，也不應該具有很大的製造占地面積。
這裡公開的實施方式包括用於光纖的塗層去除系統。還揭示相關的方法以及利用這些方法處理的光纖和塗層去除系統。光纖包括玻璃纖維，其具有包層和纖芯，由對光纖的光學效能沒有貢獻的保護性塗層包圍。藉由去除在光纖一個端部的塗層，該端部可以精確定位及固定，以實現可靠的光學通訊。雷射光束可以投向保護性塗層，以藉由一或多個 燒蝕、熔化、汽化及/或熱分解處理而去除保護性塗層。光纖還可以視情況而被切割。以這種方式，塗層可以被有效地去除，而同時保持至少百分之五十的光纖拉伸強度。
在一個實施方式中，揭示用於從光纖的玻璃部分去除聚合物塗層的程序。該程序包括以張力產生器向光纖施加張力。該程序還包括在光纖的目標剝離部將雷射光束投向光纖的聚合物塗層。該程序還包括利用雷射光束去除聚合物塗層，同時張力施加於光纖，以產生剝離部。以這種方式，光纖的拉伸強度在塗層被去除時會大部分得到保留。
在另一實施方式中，揭示雷射準備光纖的端部的方法。該方法包括從雷射器發射雷射光束。該方法還包括藉由利用控制系統重複地將雷射光束跨越光纖的光軸偏轉角度θ以形成至少兩組雷射掃瞄，而從光纖的一端部去除至少一部分塗層。該方法還包括藉由利用控制系統引導雷射光束以定位至少兩組雷射掃瞄的各掃瞄為在多個徑向位置與光纖的光軸相交，而從光纖端部去除至少一部分塗層，其中的多個徑向位置圍繞光纖的周邊均勻分佈或基本均勻分佈。以這種方式，可以去除塗層而無需複雜的多雷射器系統，多雷射器系統將具有較大的佔據面積並因而需要價格昂貴的製造空間。
還揭示一種連接化的光纖元件。連接化的光纖元件包括套管。連接化的光纖元件還包括耦接至套管的光纖。光纖包括由聚合物塗層覆蓋的第一縱長部。光纖還包括第二縱長部，其中在光纖的第二縱長部的至少95%的外表面上不存在聚合物塗層。在第一縱長部上與第二縱長部相鄰近的聚合物 塗層的微結構以一角度逐漸變細，從而聚合物塗層的厚度作為與第二縱長部的距離的函數而朝向第二縱長部減小。第二縱長部的玻璃與第一縱長部的玻璃的拉伸強度之比至少為0.5。以這種方式，連接化的光纖元件可以在使用中更耐拉伸循環並因而具有較低的衰減。
附加的特徵及優點將在下面的詳細說明中提供，並且部分對於本領域技藝人士來說可以從說明書中容易地看到或者藉由實施這裡描述的實施例實施方式而認識到，實施方式包括下面的詳細說明、請求項以及附圖。
應當理解，前面概要的說明以及下面的詳細說明都提供了實施方式並且提供用於理解公開內容的本性及特性的概覽或框架。附圖提供進一步的理解並且合併於其中構成這個說明書的一部分。附圖描述了不同實施方式，並且與說明書一起用於解釋所揭示的概念的原理及操作。
10‧‧‧雷射光束
12‧‧‧塗層
14‧‧‧玻璃部分
16‧‧‧光纖
20‧‧‧示例性光纜
22‧‧‧光纖
24‧‧‧玻璃部分
26‧‧‧塗層
28‧‧‧第一縱長部
30‧‧‧第二縱長部
32‧‧‧外表面
40‧‧‧端部
42‧‧‧彈頭形狀
43‧‧‧端點
44‧‧‧緩衝材
46‧‧‧護套
48‧‧‧雷射準備系統
52(1)‧‧‧雷射掃瞄組
52(2)‧‧‧雷射掃瞄組
52(3)‧‧‧雷射掃瞄組
50‧‧‧示例性通道
60‧‧‧雷射光束
54(1)-54(n)‧‧‧雷射掃瞄
62(1)‧‧‧一部分塗層
62(2)‧‧‧一部分塗層
62(3)‧‧‧一部分塗層
56(1)-56(p)‧‧‧雷射掃瞄
58(1)-58(q)‧‧‧雷射掃瞄
64(1)‧‧‧反射器
64(2)‧‧‧反射器
66‧‧‧圖表
67(1)‧‧‧能量強度分佈
67(2)‧‧‧能量強度分佈
67(3)‧‧‧能量強度分佈
67(4)‧‧‧能量強度分佈
68‧‧‧圖表
70‧‧‧圖表
74‧‧‧雷射器
76‧‧‧控制系統
80‧‧‧集成的雷射器和掃瞄頭
86‧‧‧y掃瞄器
81‧‧‧振鏡掃瞄器
84‧‧‧x掃瞄器
82‧‧‧z掃瞄器
88‧‧‧掃瞄透鏡
89‧‧‧F-theta透鏡
78‧‧‧多功能固定設備
94A‧‧‧緊固裝置
92A‧‧‧靜止光纖固持器
90‧‧‧張力產生器
94B‧‧‧緊固裝置
92B‧‧‧可移動光纖固持器
96A‧‧‧彈簧
96B‧‧‧彈簧
99‧‧‧威布林累積分佈圖
100‧‧‧拉伸強度資料
102‧‧‧拉伸強度資料
104‧‧‧拉伸強度資料
106‧‧‧拉伸強度資料
114‧‧‧雷射切割掃瞄
22z‧‧‧光纖
26z‧‧‧聚合物塗層
24z‧‧‧玻璃部分
110‧‧‧禁錮氣泡
109‧‧‧圓形過渡
108‧‧‧錐形
112(1)‧‧‧雷射切割組
112(2)‧‧‧雷射切割組
112(3)‧‧‧雷射切割組
114(1)‧‧‧雷射切割掃瞄
114(2)‧‧‧雷射切割掃瞄
114(3)‧‧‧雷射切割掃瞄
116‧‧‧頸部
118‧‧‧端部
120‧‧‧馬達
122‧‧‧測力計
124‧‧‧力矩馬達
128‧‧‧進氣壓力
130‧‧‧質量塊
132‧‧‧滑輪
134‧‧‧線
136‧‧‧槓桿臂
138‧‧‧第一線
140‧‧‧第二線
144‧‧‧示例性光纖連接器子元件
146‧‧‧匹配端
148‧‧‧插入端
150‧‧‧套管支架
152‧‧‧第一端部
154‧‧‧第二端部
156‧‧‧外殼
158‧‧‧彈簧
160‧‧‧引入管
162‧‧‧後端
164‧‧‧外護罩
166‧‧‧端面
170‧‧‧示例性雷射程序
172A‧‧‧方塊
172B‧‧‧方塊
172C‧‧‧方塊
172D‧‧‧方塊
172E‧‧‧方塊
172F‧‧‧方塊
50’‧‧‧示例性通路
56’(1)-56’(p)‧‧‧雷射掃瞄
64’(1)‧‧‧反射器
64’(2)‧‧‧反射器
圖1是與用於窗口剝離光纖的外部塗層的示例性裝置的光纖相關的軸向視圖，其中將雷射光束直接入射在光纖的圓周的一部分上，並且在被現有技術中所公知的拋物鏡面反射後間接地入射在該圓周的第二部分上；圖2A是示例性光纜的側視圖，該示例性光纜包括利用此處所揭示的用於剝離和切割的雷射準備系統，被切割以在光纖的端部形成彈頭形狀的光纖以及從光纖的端部剝離的塗層；圖2B是示出所述彈頭形狀的圖2A的光纖的端部的 特寫側視圖；圖3A是雷射準備系統內的光纖的前軸向視圖，圖示當各組雷射掃瞄被偏轉跨越光纖的光軸並被引導到不同的徑向位置以去除光纖的塗層時，藉由雷射光束形成的至少兩組雷射掃瞄的通道；圖3B-1是圖3A的雷射準備系統內的光纖的俯視圖，圖示當該組雷射掃瞄偏轉跨越光纖的光軸時的雷射光束實例軌跡；圖3B-2至3B-4是圖3A的雷射準備系統內的光纖的前軸向視圖，圖示具有光斑尺寸的雷射光束分別從三個徑向位置掃瞄跨越光纖的光軸；圖3C是圖3B-1的各組雷射掃瞄中的每一個的雷射光束的有效焦距的圖表；圖3D是圖3B-1的三組雷射掃瞄的沿著光纖圓周入射的四次的雷射光束的能量強度圖表，圖示每次入射的變化的能量強度，以及每次入射的沿著光纖圓周的均勻或者基本上均勻的能量強度；圖3E是在塗層去除期間以拉伸強度的百分比的方式，光纖的保持拉伸強度百分比對照施加到光纖的張力的圖表，圖示在塗層去除期間施加張力傾向於增加所保持的平均拉伸強度；圖4A是藉由將圖3A和3B-1的各組雷射掃瞄從徑向位置偏轉跨越光纖的光軸來準備光纖端部的雷射準備系統的示意圖； 圖4B-4F是圖4A的雷射準備系統的多功能固定設備的左視圖、俯視圖、正視圖、後視圖和上部透視圖；圖5是已利用圖4A的雷射準備系統去除了光纖塗層、同時保持在張力下的光纖的拉伸強度的威布林圖，以示出該拉伸強度優於利用習知的熱氣和機械剝離製程去除光纖塗層後的光纖的拉伸強度資料；圖6是已從光纖的玻璃部分去除大部分塗層後的示例性光纖的側視圖；圖7是已使用現有技術中已知的機械剝離製程從光纖的玻璃部分局部剝離塗層後的示例性光纖的側視圖；圖8是已使用圖4A的雷射準備系統從端部去除塗層後的示例性光纖的側視圖，圖示光纖的物理特性；圖9A是圖3A的雷射準備系統內的光纖的前軸向視圖，圖示將至少兩個切割組的雷射切割掃瞄用於切割光纖；圖9B是圖9A的系統內的光纖的俯視圖，圖示用於切割光纖的雷射光束的示例性軌跡；圖10A是未被完全切割的光纖的側視圖，圖示其中本來足以在切割期間對處於張力下的光纖正常切割的能量曝光量可能不足以對未處於張力下的光纖切割的情形；圖10B是光纖端部的側視圖，圖示當沒有施加張力並且藉由僅僅增加入射次數，不對稱地形成光纖端部的情形；圖11A-11E為圖4B的多功能固定設備的不同實施例的左視圖，圖示分別採用馬達和測力計組合、力矩馬達、氣壓汽缸、重力和滑輪系統、以及重力和槓桿臂系統方式的張 力產生器的不同實施例；圖12是示例性的光纖連接器子配件(「連接器」)的透視圖；圖13是圖12的連接器的分解側視圖；圖14是形成示例性的連接化光纜元件的圖2A的光纜以及圖12的連接器的截面側視圖，其中光纜的光纖與連接器的套管耦接。
圖15是雷射準備光纖端部部分的示例性製程的流程圖；圖16A是作為圖4A的雷射準備系統的另一實施例的替代雷射準備系統內的光纖的前軸向視圖，圖示具有藉由雷射光束形成的至少兩組雷射掃瞄的實例通道，這些組的雷射掃瞄被偏轉跨過光纖的光軸並被引導到不同的徑向位置，以去除光纖的塗層；及圖16B是圖16A的雷射準備系統內的光纖的俯視圖，圖示雷射光束的示例性軌跡。
現在將詳細參考實施例，這些實施例的範例在附圖中圖示，附圖中圖示一些、但不是全部實施例。實際上，這些概念可以以多種不同形式來具體實現，而不應被視為局限於本文；提供這些實施例只是為了使本案內容滿足所適用的法定要求。只要可能，類似的元件符號將用於表示相似元件或者部分。
本文公開的實施例包括光纖的塗層去除系統。還揭 示相關的方法以及利用這些方法和塗層去除系統處理的光纖。光纖包括具有被保護塗層包圍的包層和纖芯的玻璃纖維，所述保護塗層不對光纖的光學效能作出貢獻。藉由去除光纖的端部的塗層，該端部可以被精確地定位和固定，以實現可靠的光通訊。可以將雷射光束引導到保護塗層上，以藉由一次或多次的燒蝕、熔化、汽化及/或熱分解製程來去除保護塗層。可選地，光纖還可以被切割(cleave)。用這樣的方式，可以有效地去除塗層，同時可保持光纖的至少百分之五十的拉伸強度。
對於聚合物塗層的雷射剝離，已經發現習知的雷射剝離技術會降低光纖的玻璃部分的拉伸強度。例如，在利用以10.6微米波長工作的連續波或者脈衝雷射器去除聚合物塗層之後，光纖的玻璃部分可損失超過其百分之五十(50)的拉伸強度。申請人認為，在這種習知雷射剝離技術期間由玻璃對雷射功率的吸收會損壞、並相應地削弱光纖的玻璃部分。藉由在雷射剝離期間對光纖施加張力、並結合從圍繞光纖的圓周均勻分佈的不同徑向方向跨越光纖的光軸來掃瞄雷射光束，已發現在已經去除聚合物塗層之後可以很大程度上保持光纖的拉伸強度。此外，已經發現，利用從各個徑向位置入射到光纖上的雷射掃瞄照射光纖可以建立圍繞光纖圓周均勻或者基本上均勻的能量強度。這種均勻或者基本上均勻的能量強度將使原本會由圍繞光纖圓周的不均勻熱吸收導致的熱應力最小化，並且還有助於更好的保持光纖的拉伸強度。利用這種方法，用戶可以控制雷射光束的光斑尺寸和雷射功 率，以獲得使光纖塗層吸收大部分雷射能量並由此去除光纖塗層、同時使二氧化矽(玻璃)吸收的雷射能量最小化的能量密度。用這樣的方式，可實現雷射剝離纖維的高拉伸強度。此外，已經發現，藉由在塗層去除製程期間將張力施加到光纖，可以進一步改善光纖的平均拉伸強度，同時減少拉伸強度變化。
在對剝離和切割光纖的各種方法進行概述之前，首先討論藉由雷射系統剝離和切割的光纖。然後，在討論替代實施例之前，將詳細討論實現這些不同方法的雷射準備系統。按照這一方案，圖2A和2B是示出包括光纖22的示例性光纜20的側視圖和特寫側視圖。根據一個示例性實施例，光纖22是配置為藉由電磁輻射(例如，光)的傳輸進行高速資料通訊的玻璃光纖。在一些此類實施例中，光纖22是摻鍺二氧化矽玻璃纖維，具有包括玻璃纖芯和玻璃包層的玻璃部分24。光纖22可以是單模或者多模纖維，並且可以是標準纖維或者彎曲不敏感纖維(例如，可從美國紐約州康寧市的CORNING INCORPORATED公司商業購得的CLEARCURVE®纖維或者其它光纖)。
根據一個示例性實施例，光纖22包括在玻璃部分24外部的塗層26。在一些實施例中，塗層26由聚合物製成，比如丙烯(acrylic)、UV固化聚氨脂丙烯酸脂合成物(UV-cured urethane acrylate composite)、雙層聚合物塗層、或者其他塗層。塗層26可以被機械耦接(例如，粘附)至玻璃部分24，由此可與光纖22的包層直接接觸。根據一個示例性實施例， 玻璃部分24單獨具有大約125微米的直徑D1；在具有該塗層26之後，光纖22具有大約250微米的直徑D2。塗層26可以沿著第一縱長部28設置，並且可以包括或者進一步覆蓋有顏料，該顏料對應於光纖22的顏色代碼。光纜20的纖維光纖22可包括第二縱長部30，其中在玻璃部分24的外表面32的至少百分之九十(90)上不存在塗層26。光纖22的端部40可包括彈頭形狀42。彈頭形狀42可以包括與光軸A1正交的橫截面，圍繞光軸A1同心或者基本上同心，並且沿著光軸A1逐漸變細到端點43。用這樣的方式，第二縱長部30可被實現為易於插入套管36的套管孔34，並且可相對於套管36精確定位以建立光連接，正如將在本案內容接近末尾部分相對於圖12討論的那樣。應注意的是，彈頭形狀42可以在建立光連接之前處理為最終形狀，例如平面形狀。
繼續參考圖2A和2B並根據一個示例性實施例，光纖22進一步被緩衝材44圍繞，比如緩衝管(例如，聚乙烯(polyethylene)，聚氨酯(polyurethane))。光纖22可以被緊密緩衝，其中將緩衝材44直接附著到光纖22。在其他實施例中，光纖22被鬆散管式緩衝，其中一或多個此類光纖22鬆散地延伸穿過緩衝材44，並且藉由強度構件、阻水油脂、阻水紗、吸水性粉末及/或其他組件而附著在緩衝材44內。
根據一個示例性實施例，光纖22和緩衝材44由光纜20的護套46圍繞。護套46可包括聚合物材料(例如聚乙烯)，並可以圍繞緩衝材44和光纖22而擠壓成形，以提供對於護套46內部的屏障。在一些實施例中，強度構件嵌入護套46，或 者被護套46圍繞，以便為光纜20提供拉伸強度，及/或為了其他原因，比如為了提供光纜20的優選彎曲方向。護套46的橫截面可以是圓形的、橢圓形的、或其他形狀，並且護套46可以包含一或多個光纖22和一或多個緩衝材44，比如每個包含十二根光纖的六緩衝管，其中緩衝管圍繞鋼絲或者玻璃強化塑膠構成的中心強度構件而擰成股。在其他實施例中，光纖22可以不必由緩衝材44及/或護套46圍繞。
為了去除光纖22的端部40處的塗層26，藉由以沿著光纖22的圓周均勻或者基本上均勻的雷射能量強度燒蝕、熔化、汽化及/或熱分解來去除第二縱長部30內的塗層26，作為保持光纖22的拉伸強度的一種方式。圖3A和3B-1分別是雷射準備系統48內的光纖22的前軸向視圖和俯視圖，圖示當將雷射掃瞄54(1)-58(q)的三個組52(1)-52(3)從多個徑向位置a(1)-a(3)偏轉跨越光纖22的直徑D2、或者更一般來講是「寬度」以去除光纖22的塗層26時，由雷射光束60形成的雷射掃瞄54(1)-54(n)、56(1)-56(p)、58(1)-58(q)的至少兩組52(1)-52(3)的示例性通道50。徑向位置a(1)-a(3)圍繞光纖22的圓周均等分佈或者基本上均等分佈。正如此處所使用的，基本上均等分佈意味著徑向位置a(1)-a(3)中的每一個都在均等分佈的十五(15)度內。應注意的是，兩個或更多徑向位置都是可以的，在圖3A中描述的實施例中，徑向位置a(1)-a(3)可以是三個(3)的量，並且分離開一百二十(120)度，再加上或者減去十五(15)度，成為圍繞光纖22的圓周均等分佈或者基本上均等分佈。用 這樣的方式，可以藉由圍繞光纖22圓周的組52(1)-52(3)累積實現均勻或者基本上均勻的累積能量強度，以有效地去除跨越第二縱長部30的塗層26。
具體來講，至少兩組52(1)-52(3)中的組52(1)被引導到光纖22的如下位置：組52(1)在第一徑向位置a(1)處與光纖22的光軸A1交叉。在雷射掃瞄54(1)-54(n)的一或多個中，將組52(1)偏轉跨越光纖22的光軸A1，以從光纖22的圓周上去除塗層26的層的一部分62(1)。
此外，至少兩組52(1)-52(3)中的組52(2)，52(3)被引導到至少一個反射器64(1)，64(2)，從而被反射到光纖22的如下位置：組52(2)、52(3)分別在相應的剩餘徑向位置a(2)、a(3)與光纖22的光軸A1交叉。在雷射掃瞄56(1)-56(p)、58(1)-58(q)的一或多個中，組52(2)、52(3)被偏轉跨越光纖22的光軸A1，以從光纖22的圓周上去除塗層26的部分62(2)、62(3)。用這樣的方式，可以圍繞光纖22圓周提供均勻或者基本上均勻的累積能量分佈。
現有多種方式來最佳化雷射掃瞄54(1)-58(q)的佈置。雷射掃瞄54(1)-58(q)的角度可以設置為相對於光軸A1的四十五(45)至九十(90)度之間的角度θ(theta)。角度θ(theta)優選的是定向為九十(90)度，以提供第一縱長部28和第二縱長部30(圖2A)之間的更均勻過渡，但是可以使用角度θ的更小值，以使得每一雷射掃瞄54(1)-58(q)在光纖22上的停留時間最大化，從而加快塗層去除。可以沿著光軸A1，分隔組52(1)、組52(2)或者組52(3)內 的相鄰雷射掃瞄間距L1。用這樣的方式，可以沿著光軸A1的方向，從光纖22上逐步地去除塗層26，直到第二縱長部30的長度L2結束為止。間距L1例如可以在二十五(25)微米和一百五十(150)微米之間，優選為五十(50)微米。然而，間距L1可以依據雷射光斑尺寸DS(圖3B-2至3B-4)、功率、功率密度、功率分佈、波長及其他因素而變化。應注意的是，組52(1)-52(3)可按照順序完成，或者組52(1)-52(3)的部分可以順序地完成，從而組52(1)-52(3)在大致相同的時間內完成。此外，長度L2例如可以是一百二十(120)毫米。長度L2可以依據對於目的應用的光纖22的要求而設為長於或者短於一百二十(120)毫米。
圖3B-2至3B-4是圖3A的雷射準備系統48內的光纖22的前軸向視圖，圖示具有光斑尺寸DS的雷射光束60被分別從徑向位置a(1)-a(3)掃瞄跨越光纖22的光軸A1。每一雷射掃瞄54(1)-54(n)，56(1)56(p)，58(1)-58(q)中的部分2*z可以至少與光纖22的直徑D2一樣寬，以便雷射光束60的中心線CL移動跨越光纖22的直徑D2或者寬度。用這樣的方式，雷射光束60的均勻強度可以從每一徑向位置a(1)-a(3)入射到光纖22上。應注意的是，來自雷射光束60的入射能量包括由光纖22吸收、反射或者傳輸通過光纖22的雷射能量。
圖3C是圖4B的雷射掃瞄54(1)-58(q)的至少三個組52(1)-52(3)的每一個的雷射光束60的有效焦距的圖表66。有效焦距決定光斑尺寸DS，可以為組52(1)-52(3)的 每一個的雷射光束60來改變該光斑尺寸DS，以改變能量強度，能量強度與入射到光纖22上的雷射光束60的光斑尺寸DS的直徑的平方成反比。光斑尺寸DS和雷射功率都可以被調節，以提供去除塗層26、並使玻璃部分24(圖2A)所吸收的雷射能量最小化的能量強度。在一個範例中，組52(1)可以使用一百八十(180)毫米的有效焦距，而組52(2)、52(3)可以使用兩百(200)毫米的有效焦距。具體來講，用於組52(1)的雷射光束60的有效焦距優選為短於組52(2)-52(3)的有效焦距，以補償接近雷射光束60的源的光纖22。由此，可以從組52(1)-52(3)獲得從徑向位置a(1)-a(3)入射到光纖22上的相同的有效光斑尺寸DS。由此可以沿著從零(0)到360度的圓周獲得均勻或者基本上均勻的能量強度分佈67(1)，如圖3D的圖表68所示，其中如在這裡所討論的，在光纖22的圓周上的能量分佈可以與最大能量強度相比變化小於百分之二十(20)。
雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)可以僅僅在雷射光束60的單個「道次」中形成一次，或者當雷射光束60可以使雷射掃瞄54(1)-58(q)在光纖22上重新行進時可以在一或多個「後續道次」中再次形成雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)。在一個實施例中，圓周上的平均入射能量強度在第一次入射期間開始於能量強度分佈67(1)的每平方公分5.5千瓦，在第二次入射期間降低為能量強度分佈67(2)的每平方公分3.9千瓦，在第三次入射期間降低為能量強度分佈67(3)的每平方公分2.2千瓦，而在第四次入 射期間降低為能量強度分佈67(4)的每平方公分0.6千瓦。用這樣的方式，可以藉由避免形成塗層26的殘餘部分而更有效地去除塗層26，所述之塗層26的殘餘部分可能需要將光纖22暴露於更多的能量以徹底去除塗層26。
應注意的是，在圖3D中所示的實施例中，道次67(1)-67(3)的後續道次67(2)-67(4)分別具有較低的能量強度。在其他實施例中，可以利用一或多個道次67(1)-67(4)，或者可以利用多於四個(4)道次67(1)-67(z)，來去除塗層26。此外，任何後續的道次可以將與先前道次相比更高、更低或相似水平的入射能量強度傳送到光纖22。
入射到光纖22上的雷射光束60的光斑尺寸DS的調節是確保圍繞光纖22圓周的均勻或者基本上均勻的能量強度的一個因素。在一個實施例中，雷射光束60具有高斯型的強度分佈，並且以恒定速度掃瞄跨越光纖22。在該實施例中，由於雷射光束60以光纖22為中心，因此入射到光纖22上的能量將是最大的。入射到光纖22上的能量隨著雷射光束60的位置逐漸遠離光纖22的中心而降低，並由此發生變化。與光纖22的直徑相關的光斑尺寸DS決定沿著光纖22的圓周入射的能量降低百分比。例如，對於小於光纖22直徑的兩倍的光斑尺寸DS的值，入射能量降低到大約百分之五十(50)。而對於至少為光纖22直徑D2的兩倍的光斑尺寸DS的值，則入射能量可以類似地降低小於百分之四十(40)。當光斑尺寸DS至少為光纖22的直徑的2.7倍時，則能量強度分佈在光纖22的圓周上可以變化小於百分之二十(20)。因此，對於直徑為兩百五十(250 )微米的光纖22，則至少為六百七十五(675)微米的光斑尺寸DS可以提供在光纖22的圓周上變化小於百分之二十(20)的能量強度分佈。只要滿足塗層去除和保持的拉伸強度要求，可以使用比光纖22直徑的2.7倍小的光斑尺寸DS，來去除塗層26。
應注意的是，此處所使用的入射到光纖22上的雷射光束60的「光斑尺寸DS」取決於雷射光束60是否具有高斯型的強度分佈。對於具有非高斯型的強度分佈的雷射光束60，光斑尺寸DS是基於半峰全寬(FWHM)測量技術的，在這種測量技術中，根據當強度是最大強度的百分之五十(50)時的雷射光束60的周長(或者圓周長)來計算雷射光束60的寬度(或者直徑)。對於具有高斯型的強度分佈的雷射光束60，光斑尺寸DS是基於1/e2測量技術的，在這種測量技術中，當能量強度是雷射光束60的最大強度的百分之13.5(根據1/e2，其中e=2.7183)時，測量雷射光束60的圓周長。
在完成組52(1)-52(3)之後可能沒有從光纖22的第二縱長部30上完全地去除塗層26的情形中，可以在後續的「道次」中將組52(1)-52(3)重新偏轉到光纖22上。可以增加雷射光束60的光斑尺寸DS，以降低入射到光纖22上的能量強度，從而減少在第二縱長部30中剩餘的塗層26的量，同時減少可能損壞光纖22並由此降低拉伸強度的能量。
改善第二縱長部30處的光纖22的拉伸強度的一種額外的方式是，在去除塗層26的同時，將張力FT(圖3B-1)施加到光纖22。圖3E是在去除塗層26期間光纖22所保持的拉伸 強度百分比對照施加到光纖22的拉伸強度百分比的圖表70。圖3E中的資料是相對於多個光纖22提供的，所述多個光纖22具有八百四十一(841)kpsi的中值拉伸強度和兩百五十(250)微米的直徑，包括62.5微米厚度的塗層26。圖3E的圖表70包括與水平線交叉的框體。每個框體限定了拉伸強度的四分位差(interquartile range)，該四分位差是統計學分散度的度量手段。在每一框體的上方，發生了觀察到的各個最強拉伸強度測量結果，該測量結果是統計學分散度的最高四分位數(百分之25)的一部分。在每一框體的下方，發生了觀察到的各個最弱拉伸強度測量結果，該測量結果是統計學分散度的最低四分位數(百分之25)的一部分。框體包括拉伸強度測量結果的「中間百分之五十」，而水平線限定了觀察到的平均拉伸強度測量結果。例如，當在去除塗層26期間沒有將張力FT施加到光纖22時，保持了它們的平均至少百分之五十五(55)的拉伸強度。當施加百分之6.25的拉伸強度作為張力FT時，在這種其他張力條件下測試的光纖保持了它們的平均至少百分之六十八(68)的拉伸強度，這表明與無張力情況相比得到了改善。
保持的拉伸強度的這種改善的原因是複雜的。入射到光纖22上的雷射輻射將快速的加熱和冷卻循環引入到光纖22中，由於這種快速的加熱和冷卻循環而導致的光纖22的大量瞬變溫度變化產生了應力波，而這種應力波藉由光纖22傳播。藉由在去除塗層26期間使光纖22經受張力FT，可認為更加有效地減輕了由光纖22的大瞬變溫度變化所引起的熱應力 ，由此避免了對於光纖22的拉伸強度的至少一些損害。圖3E中的圖表70描述了將張力FT的值增加到拉伸強度的百分之二十五(25)能夠使平均的保持拉伸強度成為至少百分之七十八(78)。可以認為，在塗層去除期間施加到光纖22的張力FT的最優值可以依據所要剝離的光纖22的類型而變化，但是可以小於拉伸強度的百分之五十(50)以避免損壞。按照這一上限，在塗層26去除期間施加到光纖22的張力FT的範圍可以在光纖22的拉伸強度的百分之一(1)和百分之五十(50)之間。用這樣的方式，可以在去除塗層26之後保持光纖22的拉伸強度的至少百分之五十(50)，這可以藉由根據圖3E中所示出的在塗層去除期間施加張力FT的光纖22的至少百分之七十五(75)得出的拉伸強度資料來佐證。
已經引入了對於從光纖上剝離塗層的不同方法的概述。現在，在討論替代實施例之前，將詳細討論實現這些不同方法的雷射準備系統48的具體細節。就這一點而言，圖4A是用於準備光纖22的端部40的示例性雷射準備系統48的示意圖。雷射準備系統48可以去除塗層26和切割光纖22，同時保持光纖22的拉伸強度。雷射準備系統48包括雷射器74、控制系統76和多功能固定設備78。隨後將討論每一組件的細節。
雷射器74以波長λ發出雷射光束60，以便去除塗層26，並且還可以用於切割光纖22。波長λ的範圍可以在一百五十七(157)奈米至10.6微米之間，優選為9.3微米的波長λ。雷射器74例如可以是二氧化碳雷射器74z，其發出具有9.3微米的波長λ的雷射光束60。在一個實施例中，雷射器74可 以是由美國加利福尼亞州聖克拉拉市的Coherent Incorporated公司製造的DiamondTM C-20A雷射器。在優選實施例中，雷射器例如可以是以至少四十(40)微秒的脈衝持續時間，利用至少十(10)瓦特發射雷射功率的二氧化碳雷射器74z。
控制系統76將雷射光束60直接引導到光纖22，或者在被至少一個反射器64(1)、64(2)反射之後間接引導到光纖22。控制系統76還利用雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)(圖3B-1)，將雷射光束60偏轉跨越光纖22的光軸A1。控制系統76可以沿X、Y和Z方向引導和偏轉雷射光束60，以便精確控制雷射光束60的佈置和光斑尺寸DS。
與雷射器74結合在一起的控制系統76可以包括集成的雷射器和掃瞄頭80。在一個實施例中，掃瞄頭80可以包括由美國新澤西州Elmwood Park市的Keyence America公司製造的ML-Z9500系列雷射刺點儀。
掃瞄頭80可以包括用於在保持雷射器74相對於光纖22靜止的同時移動雷射光束60的多個特徵。掃瞄頭80可以包括z掃瞄器82，z掃瞄器82具有與光學平移設備相結合的一或多個光學透鏡，以改變有效焦距並由此改變光纖22上的雷射光束60的光斑尺寸DS。掃瞄頭80還可以包括振鏡掃瞄器81，包括用於引導和偏轉雷射光束60的x掃瞄器84和y掃瞄器86。x掃瞄器84和y掃瞄器86例如可以包括以相當大的最高速度掃瞄雷射光束60的至少一個鏡子，所述最高速度在一個實施例中可以是十二(12)米/秒。用這樣的方式，可以在X、Y和Z方向上同時控制雷射光束60。替代地，實體移動雷射器74及/ 或光纖22以獲得雷射光束60以相同速度跨越光纖22的等效相對掃瞄運動也是可行的，但是效率低而且不實用。
此外，控制系統76也可以包括掃瞄透鏡88，掃瞄透鏡88提供光纖22處的平面像場，從而雷射光束60的有效焦距可以在第二縱長部30的長度L2之上保持恒定。在一個實施例中，掃瞄透鏡88可以包括F-theta透鏡89；然而，替代地，掃瞄透鏡88例如也可以包括平場透鏡或者遠心的f-theta透鏡。用這樣的方式，雷射器74和光纖22可以在控制系統76引導和偏轉雷射光束60以從光纖22去除塗層26及/或切割光纖22的時候保持靜止。
繼續參考圖4A並再次參考圖3A和3B-1，雷射準備系統48的多功能固定設備78包括至少一個反射器64(1)，64(2)，以反射雷射光束60的雷射掃瞄56(1)-58(q)的組52(2)，52(3)。組52(2)，52(3)在對應的徑向位置a(2)、a(3)處與光纖22的光軸A1交叉。用這樣的方式，可以跨越光纖22獲得均勻或者基本上均勻的能量強度，以便均勻地並有效地去除塗層26，由此最小化損壞光纖22的可能。
多功能固定設備78還包括張力產生器90，用於在去除塗層26期間將張力FT施加至光纖22，並且還可以在利用雷射光束60進行可選的切割期間施加張力FT。圖4B-4F是圖示出張力產生器90的雷射準備系統48的多功能固定設備78的左視圖、俯視圖、正視圖、後視圖和上部透視圖。多功能固定設備78包括在反射器64(1)、64(2)的一側固持光纖22的靜止光纖固持器92A，和在反射器64(1)、64(2)的相對側的可 移動光纖固持器92B。分別藉由緊固裝置94A、94B，將光纖22可拆卸地固定至靜止光纖固持器92A和可移動光纖固持器92B，所述緊固裝置94A、94B例如是將夾持力FC(1)、FC(2)應用至光纖22的夾具。所述至少一個可移動光纖固持器92B可以沿著一個機械構件，例如沿著至少一個導桿98A、98B，在光纖22的光軸A1的方向上平移。因此，當例如包括至少一個彈簧96A、96B之張力產生器90經調節以將力FT施加到可移動光纖固持器92B時，則藉由可移動光纖固持器92B將張力FT施加到光纖22。應注意的是，所述至少一個彈簧96A、96B可以被設置在可移動的光纖固持器92B和反射器64(1)、64(2)之間。
圖5是光纖22的拉伸強度資料100的威布林累積分佈圖99，所述光纖22已利用雷射準備系統48使用圖3A描述的雷射準備系統48的雷射掃瞄54(1)-58(q)的雷射掃瞄組52(1)-52(3)以及利用張力產生器90施加的0.5磅的張力FT(拉伸強度的3.1%)去除了塗層26。威布林累積分佈函數圖99還顯示了尚未去除塗層的原始光纖的拉伸強度資料102，以及使用替代習知方法去除了塗層26的光纖的拉伸強度資料。特別地，威布林累積分佈函數圖99提供了習知機械剝離的光纖的拉伸強度資料104以及習知熱氣剝離的光纖的拉伸強度資料106。威布林累積分佈函數圖99中的資料顯示，這裡公開的程序產生了由拉伸強度資料100顯示的平均拉伸強度高於700kpsi的光纖，這高於分別由拉伸強度資料106、104代表的使用熱氣和機械剝離處理得到的光纖的平均拉伸強度。
由於已經提供了拉伸強度資料，利用雷射準備系統48剝離的光纖22的實際圖像形式中的物理資料顯示塗層26被部分去除。現在參考圖6至8，光纖22包括由聚合物塗層26(圖8)覆蓋的塗覆部分以及玻璃部分24(圖6和8)，在玻璃部分基本不存在聚合物塗層26(例如，被去除、完全去除，基本由玻璃構成)。例如，光纖的玻璃部分24的至少95%的外表面沒有被聚合物塗層覆蓋(例如，至少99%、至少99.9%的玻璃部分24沒有被聚合物塗層26覆蓋)。
最接近玻璃部分24的聚合物塗層26的微結構可以包括處理光纖22的塗層去除技術的指示物。在一些實施方式中，最接近玻璃部分24的聚合物塗層26具有以角度a(例如，恒定角度、漸增角度、漸減角度、平均角度；例如參見圖8)的錐形108，從而聚合物塗層的厚度隨著對光纖22的玻璃部分24的接近而朝向玻璃部分24減小。聚合物塗層26具有從光纖22的完全被聚合物塗層26覆蓋的部分到錐形108的圓形過渡109。而且，在一些實施方式中，可以靠近玻璃部分24設置聚合物塗層26的球狀部分111。球狀部分111的直徑DB可以大於與聚合物塗層26已經被去除的玻璃部分24距離更遠的聚合物塗層26的直徑D2。
圖8的錐形108和過渡與圖7中顯示的現有技術中光纖22z在聚合物塗層26z和玻璃部分24z之間的過渡形成對比，該過渡對應於由機械剝離得到的微結構。進一步，正如圖8所示，光纖22的玻璃部分24的微結構不包括在機械剝離期間可能由銳邊引起的表面擦痕23，並且最接近玻璃部分24的聚合 物塗層26的微結構包括禁錮氣泡110(例如，在錐形108內，在二十倍放大下可見)相對於更加遠離玻璃部分24的聚合物塗層26的增大的體積。
現在已經討論了利用雷射準備系統48從光纖22去除塗層26並將其與替代的剝離方法進行了比較，下面提供可選地利用雷射準備系統48切割光纖22的細節。圖9A和9B分別是在雷射準備系統48內的光纖的軸向前視圖和頂視圖。雷射切割掃瞄114(1)-114(3)中的至少三個雷射切割組112(1)-112(3)的軌跡與雷射掃瞄54(1)-58(q)的三個雷射掃瞄組52(1)-52(3)類似，因而為了清楚與簡明，僅討論不同之處。雷射切割組112(1)-112(3)可使用雷射光束60作為組52(1)-52(3)。不同是，間隔距離L1可以為零(0)，並且因而雷射掃瞄54(1)-54(n)已被結合在雷射切割掃描114(1)中；雷射掃瞄56(1)-56(p)已經結合在雷射切割掃瞄114(2)中；並且雷射掃瞄56(1)-56(p)已經結合在雷射切割掃瞄114(3)中。雷射切割組112(1)-112(3)燒蝕、熔化、汽化及/或熱分解光纖22而非塗層26，並因而切割光纖22。
還注意到在實務中，雷射光束60的光斑尺寸DS比去除塗層26時使用的光斑尺寸減小，以提供更高的強度來將切割時間最小化。例如，切割期間的光斑尺寸DS可以為100微米至500微米，優選為140微米。雷射74的功率可以在結合較小光斑尺寸DS切割的同時增大，以提供更高的雷射光束60強度來將切割時間最小化。以這種方式，雷射準備系統48可用於利用與從光纖22去除塗層26時所用的相同的多功能固定設備 78來切割光纖22。
在切割時施加張力FT是重要的，以形成彈頭形狀42(圖2B)，其使得光纖22較為容易插入套管36(圖12)並因而可以建立光學連接。當施加在特定閾值之下的張力FT時，例如，低於光纖22的拉伸強度的9.3%，易於形成彈頭形狀42。
在切割處理期間施加張力FT還減少了切割光纖22所需的雷射能量。圖10A是沒有完全切割而是形成了頸部116的光纖22的側視圖。圖10A圖示了一種情況，其中在0.5磅張力FT(拉伸強度的3.1%)下通常足以切割光纖22的能量在不施加張力FT時不足以切割光纖22。如果以切割掃瞄114(1)-114(3)的附加道次的形式的附加雷射能量入射到圖10A的光纖22上，那麼藉由頸部116斷開而完成切割，但是端部40很可能形成不標準的端部118(圖10B)，其難以插入光纖連接器的套管。總之，施加張力FT會減少切割光纖22所需的雷射能量，並且有利於在光纖22的端部40形成彈頭形狀42(圖2B)。
已經討論了雷射準備系統48去除塗層26以及切割光纖22的細節。現在分別相對於圖11A-11E的多功能固定設備78A-78E討論多功能固定設備78的張力產生器90。這裡，多功能固定設備78A-78E類似於多功能固定設備78，簡明起見僅詳細討論不同之處。
圖11A圖示了包括張力產生器90A的多功能固定設備78A，其包括與測力計122相結合的馬達120。在一個實施方式中，馬達120可以是電馬達，其將力FT施加至可移動光纖固持器92B。可移動光纖固持器92B可移動地安裝至光纖22，因 而力FT成為在去除塗層26以及切割光纖22期間施加至光纖22的張力FT。正如上面討論以及在圖3E中圖示的，在利用雷射準備系統48去除塗層26期間，當張力FT施加於光纖22時，光纖22的拉伸強度增加。以這種方式，光纖22的拉伸強度藉由使用多功能固定設備78A而提高。
圖11B圖示了包括張力產生器90B的多功能固定設備78B，其包括將力FT施加至可移動光纖固持器92B的力矩馬達124。可移動光纖固持器92B可移動地安裝至光纖22，因而力FT成為在去除塗層26以及切割光纖22期間施加至光纖22的張力FT。正如上面討論以及在圖3E中圖示的，在利用雷射準備系統48去除塗層26期間，當張力FT施加於光纖22時，光纖22的平均拉伸強度可增加。以這種方式，光纖22的拉伸強度藉由使用多功能固定設備78B而提高。
圖11C圖示了包括張力產生器90C的多功能固定設備78C，其包括由空氣氣缸129內的進氣壓力128提供動力的活塞126。進氣壓力128藉由活塞126向可移動光纖固持器92B施加力FT。可移動光纖固持器92B可移動地安裝至光纖22，因而力FT成為在去除塗層26以及切割光纖22期間施加至光纖22的張力FT。正如上面討論以及在圖3E中圖示的，在利用雷射準備系統48去除塗層26期間，當張力FT施加於光纖22時，光纖22的平均拉伸強度可增加。以這種方式，光纖22的拉伸強度藉由使用多功能固定設備78C而提高。
圖11D圖示了包括張力產生器90D的多功能固定設備78D，其包括具有重量FT的質量塊130，該質量塊利用縛於 可移動光纖固持器92B的線134從滑輪132懸掛。質量塊130經由線134施加力FT到可移動光纖固持器92B。可移動光纖固持器92B可移動地安裝至光纖22，因而力FT成為在去除塗層26以及切割光纖22期間施加至光纖22的張力FT。正如上面討論以及在圖3E中圖示的，在利用雷射準備系統48去除塗層26期間，當張力FT施加於光纖22時，光纖22的平均拉伸強度增加。以這種方式，光纖22的拉伸強度藉由使用多功能固定設備78D而提高。
圖11E圖示了包括張力產生器90E的多功能固定設備78E，其包括具有重量FT的質量塊130，該質量塊利用第一線138從槓桿臂136懸掛。第二線140與第一線138相對地連接至槓桿臂136。第二線140縛於可移動光纖固持器92B。質量塊130經由第一線138將力FT施加至槓桿臂136，再由第二線140將力FT轉移至可移動光纖固持器92B。可移動光纖固持器92B可移動地安裝至光纖22，因而力FT成為在去除塗層26以及切割光纖22期間施加至光纖22的張力FT。正如上面討論以及在圖3E中圖示的，在利用雷射準備系統48去除塗層26期間，當張力FT施加於光纖22時，光纖22的平均拉伸強度可增加。以這種方式，光纖22的拉伸強度藉由使用多功能固定設備78E而提高。
上面已經連同具有被剝離和切割的端部40的光纖22一起討論了雷射準備系統48。現在光纖22即可準備好安裝到套管36中了，以便精確定位光纖22，從而建立光纖連接。圖12和13中顯示了一個包括套管36的示例性光纖連接器子元件 144(下面稱為「連接器144)，圖14中顯示了包括光纖22和連接器144的示例性連接化光纖元件142。儘管連接器144顯示為SC型連接器的形式，本案還可以應用於涉及不同連接器設計的程序及連接化光纖元件。例如包括ST、LC、FC、MU、MT和MTP型連接器。
如圖12和13所示，連接器144包括具有匹配端146和插入端148的套管36、具有相對的第一和第二端部152、154的套管支架150、以及外殼156。套管36的插入端148容納在套管支架150的第一端部152中，而匹配端146保持在套管支架150之外。套管支架150的第二端部154容納在外殼156中。彈簧158可以圍繞第二端部154放置並且與外殼156的壁相互作用，以偏壓套管支架150(和套管36)。另外，引入管160可從外殼156的後端162延伸至套管支架150的第二端部154之內，以幫助引導光纖22插入套管孔34。外護罩164放置於組裝的套管36、套管支架150、和外殼156之上，整體構造使得套管36的匹配端146呈現端面166，該端面接觸匹配部件(例如，另一光纖連接器；未顯示)。
圖14圖示了光纖22，其插入套管36的套管孔34，以形成連接化的光纜元件142。可以藉由光纖22端部40處的彈頭形狀42而使得易於插入，該彈頭形狀精確地引導光纖22穿過連接器144的內表面。在這個實施方式中，光纖22的第一縱長部28沒有被剝離並且塗層26保護光纖22直至套管孔34但是沒有進入套管孔34。應當注意，第二縱長部30已經被剝離塗層26並且插入套管孔34。以這種方式，塗層26的機械特性不影 響套管36和第二縱長部30的玻璃部分24之間的介面。另外，玻璃部分24可以容易地相對於套管36就定位，從而一旦例如利用機械磨削將端部40處的彈頭形狀42處理為最終光學形狀，就更加容易地建立光學連接。
上面已經介紹了雷射準備系統48和連接化的光纜元件142，下面討論準備光纖22端部40的示例性雷射程序170，其中雷射掃瞄被安置為在多個徑向位置a(1)-a(n)與光纖22的光軸A1相交，以有效去除塗層26同時保持光纖22的拉伸強度。
這裡，圖15提供了圖示用於雷射準備光纖22端部40的示例性程序170的流程圖。該流程圖包括描述示例性程序170的方塊172A-172F。為方便參考，可選的程序以虛線繪出。為了連續性及簡明，上面介紹的術語和元件符號用於下面的相關討論中。
參考圖4A，張力產生器90將光纖22拉伸強度的1%至50%的張力FT施加於光纖22(圖15的方塊172A)。圖4A還圖示了雷射器74可以保持相對於光纖22靜止(圖15的方塊172B)。在去除塗層26的至少部分27期間，雷射器74保持靜止。以這種方式，光纖22準備好去除塗層26的所述部分27。
圖4A還圖示了從雷射器74發射雷射光束60(圖15的方塊172C)。圖4A還圖示了利用控制系統76在X、Y、Z方向同時控制雷射光束60(圖15的方塊172D)。控制系統76可以包括振鏡掃瞄器81。以這種方式，雷射光束60準備好即可去除部分27塗層26。
圖3A至3B-4圖示了從光纖22的端部40去除塗層26的至少一部分27(圖15的方塊172E)。利用控制系統76將雷射光束60偏轉以角度θ重複跨越光纖22的光軸A1，以形成雷射掃瞄54(1)-58(q)的至少兩個組52(1)-52(3)。雷射光束60可以以不同的有效焦距(圖3C)或者相關光斑尺寸DS偏轉，同時形成雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)中的至少一組。進一步，控制系統76可以藉由沿光纖22的光軸A1的間隔距離L1來分離雷射掃瞄54(1)-58(q)的至少兩個組52(1)-52(3)的每一組中的雷射掃瞄54(1)-58(q)(圖3B-1)。間隔距離L1可以是25微米至150微米。角度θ可以在相對於光纖22的光軸A1 45度到90度的範圍。
關於去除塗層26的至少部分27，繼續參考圖3A至3B-4，雷射光束60被控制系統76引導，以將雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)中的各掃瞄定位為在徑向位置(1)-a(3)與光纖22的光軸A1相交。徑向位置a(1)-a(3)圍繞光纖22的圓周均勻分佈或基本均勻分佈。雷射光束60可以被引導到至少一個反射器64(1)、64(2)，以偏轉雷射光束60，來將雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)中的至少一組的各掃瞄定位為在一或多個徑向位置(1)-a(3)處與光纖22的光軸A1相交。有不同的雷射光束60道次76(1)-76(z)，以形成雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)，並且雷射光束60的光斑尺寸DS可以改變以形成用於雷射光束60的下一道次的雷射掃瞄54(1)-58(q)的組52(1)-52(3)，作為一種改變入射到光纖22的能量強度的途徑。以這種方式，雷射掃瞄54(1)-58(q)的組 52(1)-52(3)可以提供圍繞光纖22的圓周入射的均勻或基本均勻的累計能量強度，同時有效去除塗層26。
圖9A-9B圖示了程序170可以可選地進一步包括切割光纖22的端部40(圖15的方塊172F)。藉由利用控制系統76偏轉雷射光束60以角度θ重複跨越光纖22的光軸A1以形成雷射切割掃瞄114(1)-114(3)的雷射切割組112(1)-112(3)，而去除光纖22的至少一部分29圓周，從而實現切割。切割還包括利用控制系統76引導雷射光束60，以將雷射切割掃瞄114(1)-114(3)的至少兩個雷射切割組112(1)-112(3)中的各個雷射切割掃瞄定位為在徑向位置a(1)-a(3)與光纖22的光軸A1相交。在切割光纖22的端部40期間，雷射器74相對於光纖22保持靜態。以這種方式，雷射準備系統48的複雜度降低。
另外，雷射光束60可以被引導至至少一個反射器64(1)、64(2)，以偏轉雷射光束60，來將雷射切割掃瞄114(1)-114(3)的至少兩個雷射切割組112(1)-112(3)中的至少一個雷射切割組的各個雷射切割掃瞄定位為在一或多個徑向位置a(1)-a(3)與光纖22的光軸A1相交。在切割期間，張力FT可以施加於光纖22。切割期間施加的張力FT可以為光纖22的拉伸強度的1%至50%。以這種方式，可以在光纖22的端部40切割雷射光束60，並且在端部40形成彈頭形狀42，以允許光纖22更容易插入套管36。
現在已經介紹了可以用於雷射準備光纖22端部40的示例性程序170，下面描述雷射準備系統48的另一實施方式。圖16A是作為圖4A的雷射準備系統48的另一實施方式的替代 性雷射準備系統48(2)內的光纖22的前軸向投影圖，用於圖示包括由雷射光束60形成的雷射掃瞄54(1)-54(n)、56’(1)-56’(p)的兩個組52(1)、52’(2)的示例性通路50’。圖16B是圖16A的雷射準備系統48(2)內的光纖22的俯視圖，圖示了雷射光束60的示例性軌跡。雷射準備系統48(2)與雷射準備系統48類似，簡明起見僅討論不同之處。
雷射準備系統48(2)被構造為偏轉雷射光束60以角度θ重複跨越光纖22的光軸A1，以形成雷射掃瞄54(1)-54(n)、56’(1)-56’(p)的組52(1)、52’(2)。雷射光束60被引導，以將雷射掃瞄54(1)-54(n)、56’(1)-56’(p)的組52(1)、52’(2)的各個掃瞄定位為在徑向位置a(1)、a’(2)與光纖22的光軸A1相交。徑向位置a(1)、a’(2)圍繞光纖22的圓周180度均勻分佈或基本均勻分佈。以這種方式，塗層26從光纖22去除及/或切割。
注意到包含雷射掃瞄56’(1)-56’(p)的組52’(2)被引導到至少一個反射器64’(1)、64’(2)，以偏轉雷射光束60，來將雷射掃瞄56’(1)-56’(p)定位為在徑向位置a’(2)與光纖22的光軸A1相交。以這種方式，徑向位置a(1)、a’(2)可以圍繞光纖22的圓周分佈。
正如這裡使用的，術語「光纜」及/或「光纖」包括所有類型的單模和多模光波導，包括一或多個未加塗層的、塗覆的、上色的、緩衝的、帶狀化的及/或在纜線中具有其他組織或保護結構(諸如一或多個管、強度元件、護套等等)的光纖。這裡公開的光纖可以是單模或多模光纖。同樣，其 他合適的光纖類型包括彎曲不敏感的光纖，或者任何其他傳輸光信號的媒體的方案。彎曲不敏感或者耐彎曲的光纖的非限制性例子是可以從康寧公司購得的ClearCurve®多模或單模光纖。這些類型的合適的光纖例如在美國專利文件No.2008/0166094和2009/0169163中公開，這些公開整體合併於此，作為參考。
本領域技藝人士應當能夠想到這裡提供的實施方式的許多改動及其他變型，它們具有前面的說明及相關附圖中所提供的教導的優點。例如，可以利用雷射準備系統48從光纖22的中點部分，而不是光纖22的端部40，去除塗層26
於是，應當理解，說明書和申請專利範圍不限於所揭示的特定實施方式，改動和其他實施方式也應包括在所附請求項的範圍內。實施方式涵蓋落在所附請求項及其均等物範圍之內的實施方式的改動及變型。儘管這裡使用了特定的術語，它們僅僅是一般性及描述性的使用，而非用於進行限制。

Claims (32)

  1. 一種製備一光纖之一端部之方法，該方法包含以下步驟：自一雷射器發射一雷射光束；及藉由以下步驟自一光纖之一端部移除一塗層之至少一部份：用一控制系統重複地將該雷射光束跨越該光纖的一光軸偏轉一角度θ以形成至少兩組雷射掃瞄；及用該控制系統引導該雷射光束以定位該至少兩組的各別掃描，以在複數個徑向位置與該光纖之該光軸相交，該複數個徑向位置繞該光纖之一周邊均勻分佈或基本均勻分佈；其中該用該控制系統偏轉該至少兩組雷射掃描每一者之該等雷射掃描之步驟包括以下步驟：以沿該光纖之該光軸的一間隔距離分離該至少兩組雷射掃描每一者之該等雷射掃描。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該至少兩組雷射掃描提供繞該光纖之該周邊的一均勻或基本均勻累積能量強度入射。
  3. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在該塗層之該至少該部份的該移除期間保持該雷射相對於該光纖靜止。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該引導該雷射光束定位該至少兩組雷射掃描之步驟包含以下步驟：引導該雷射光束至至少一個反射器，以偏轉該雷射光束，定位該至少兩組雷射掃描之至少一者的該等各別掃描，來在該複數個徑向位置之一或更多個位置處與該光纖之該光軸相交。
  5. 如請求項1所述之方法，進一步包含藉由以下步驟切割該光纖之該端部：藉由用該控制系統重複地將該雷射光束跨越該光纖的該光軸偏轉一角度以形成雷射切割掃描之至少兩個切割組，來移除該光纖之該周邊至少一部份；及用該控制系統引導該雷射光束以定位該至少兩組雷射切割掃描的各別雷射切割掃描，以在複數個徑向位置與該光纖之該光軸相交。
  6. 如請求項4所述之方法，進一步包含在該光纖之該切割端部期間保持該雷射相對於該光纖的靜止。
  7. 如請求項4所述之方法，其中該引導該雷射光束定位雷射切割掃描之該至少兩個切割組的步驟包含以下步驟：引導該雷射光束至至少一個反射器以偏轉該雷射光束，定位雷射切割掃描之該至少兩個切割組之至少一者的該等各別雷射切割掃描，在該複數個徑向位置之一或更多個位置與該光纖之該光軸相交。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該用該控制系統偏轉該雷射光束之步驟包括以下步驟：以兩個不同光斑大小偏轉該雷射光束同時形成該至少兩組雷射掃描之至少一者。
  9. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在完全形成該至少兩組雷射掃描之任一組之前形成該至少兩組雷射掃描每一者的一部份。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該角度θ範圍為與該光纖之該光軸成四十五(45)度到九十(90)度。
  11. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：對於該雷射光束之一後續道次改變該雷射光束之一光斑大小以形成該至少兩組雷射掃描。
  12. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：用一張力產生器給該光纖施加在該光纖之一拉伸強度之1%與50%之間的一張力。
  13. 一種連接化的光纜元件，包括：一套管；和一光纖，該光纖耦接至該套管，並且包括：由一聚合物塗層覆蓋的一第一縱長部，和 一第二縱長部，其中在該光纖的該第二縱長部的一外表面的至少百分之九十五(95)上不存在該聚合物塗層；其中在該第一縱長部上與該第二縱長部相鄰近的該聚合物塗層的一微結構以一角度逐漸變細，從而該聚合物塗層的厚度隨著接近該第二縱長部而朝向該第二縱長部減小；及其中該第二縱長部的玻璃與該第一縱長部的玻璃的拉伸強度之比至少為0.5。
  14. 如請求項13所述之連接化的光纜元件，其中該光纖的該第二縱長部位於該套管的一套管孔內，並且該光纖的該第一縱長部不進入該套管孔。
  15. 如請求項14所述之連接化的光纜元件，進一步包括：一套管支架，具有一第一端部和第二端部，該套管容納在該套管支架的該第一端部中；一彈簧，圍繞該套管支架的該第二端部放置；和一外殼，其中容納該套管支架，該彈簧被配置為與該外殼的壁相互作用以加偏壓於該套管支架。
  16. 如請求項15所述之連接化的光纜元件，進一步包括：一引入管，從該外殼的一後端延伸至該套管支架的該第二端部內。
  17. 如請求項13所述之連接化的光纜元件，其中鄰近該第二縱長部設置該聚合物塗層的一球狀部分。
  18. 如請求項13-17之一所述之連接化的光纜元件，其中該第二縱長部的一微結構不包括表面擦痕。
  19. 如請求項13-17之一所述之連接化的光纜元件，其中最接近該第二縱長部的該聚合物塗層的該微結構包括與更加遠離該第二縱長部的該聚合物塗層相比禁錮氣泡的增大的體積。
  20. 如請求項13-17之一所述之連接化的光纜元件，其中該第二縱長部的玻璃與該第一縱長部的玻璃的拉伸強度之比至少為0.7。
  21. 一種光纖，包括：一第一縱長部，由一聚合物塗層覆蓋，以及一第二縱長部，其中在該光纖的該第二縱長部的一外表面的至少百分之九十五(95)上不存在該聚合物塗層；其中在該第一縱長部上與該第二縱長部相鄰近的該聚合物塗層的一微結構以一角度逐漸變細，從而該聚合物塗層的厚度隨著接近該第二縱長部而朝向該第二縱長部減小；其中最接近該第二縱長部的該聚合物塗層的該微結構包括與更加遠離該第二縱長部的該聚合物塗層相比禁錮氣泡的增大的體積；以及 其中鄰近該第二縱長部設置該聚合物塗層的一球狀部分。
  22. 如請求項21所述之光纖，其中該第二縱長部的一微結構不包括表面擦痕。
  23. 一種光纖，包括：一第一縱長部，由一聚合物塗層覆蓋，以及一第二縱長部，其中在該光纖的該第二縱長部的一外表面的至少百分之九十五(95)上不存在該聚合物塗層；其中在該第一縱長部上與該第二縱長部相鄰近的該聚合物塗層的一微結構以一角度逐漸變細，從而該聚合物塗層的厚度隨著接近該第二縱長部而朝向該第二縱長部減小；以及一端部具有彈頭形狀；其中最接近該第二縱長部的該聚合物塗層的該微結構包括與更加遠離該第二縱長部的該聚合物塗層相比禁錮氣泡的增大的體積。
  24. 如請求項23所述之光纖，其中該彈頭形狀包括與該光軸正交的橫截面，並圍繞該光軸同心或者基本上同心，並且沿著該光軸逐漸變細到該光纖的一端點。
  25. 如請求項23所述之光纖，其中鄰近該第二縱長部設置該聚合物塗層的一球狀部分。
  26. 如請求項23所述之光纖，其中該第二縱長部的一微結構不包括表面擦痕。
  27. 如請求項23所述之光纖，其中該第二縱長部的玻璃與該第一縱長部的玻璃的拉伸強度之比至少為0.5。
  28. 如請求項27所述之光纖，其中該第二縱長部的玻璃與該第一縱長部的玻璃的拉伸強度之比至少為0.7。
  29. 一種用於從一光纖的一玻璃部分移除一聚合物塗層的處理，包括以下步驟：向一光纖施加張力；在該光纖的一目標部處將一雷射光束投向該光纖的一聚合物塗層；利用該雷射光束移除該聚合物塗層，同時該張力施加於該光纖，以從該目標部剝離該聚合物塗層，而使得該光纖具有一第一縱長部與一第二縱長部，該第一縱長部係由一聚合物塗層覆蓋，而在該第二縱長部的一外表面的至少百分之九十五(95)上不存在該聚合物塗層，以及使得在該第一縱長部上與該第二縱長部相鄰近的該聚合物塗層的一微結構以一角度逐漸變細，從而該聚合物塗層的厚度隨著接近該第二縱長部而朝向該第二縱長部減小；其中在該移除步驟之後，最接近該第二縱長部的該聚合物塗層的該微結構包括與更加遠離該第二縱長部的該聚合物塗 層相比禁錮氣泡的增大的體積。
  30. 如請求項29所述之處理，其中在該移除步驟之後，該第二縱長部的玻璃與該第一縱長部的玻璃的拉伸強度之比至少為0.5。
  31. 如請求項29所述之處理，其中在該移除步驟之後，鄰近該第二縱長部設置該聚合物塗層的一球狀部分。
  32. 如請求項29所述之處理，進一步包括以下步驟：利用該雷射光束切割該光纖的一端部，同時該光纖保持於張力下，而使得該光纖的一端部形成為一彈頭形狀。
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