[发明专利]制备光纤耦合器的方法和装置

说明书

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。