專利名稱：剝除光纖的方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請基于法國專利申請No.01 05 032(申請日2001年4月12日)，其全文在此引入作為參考，并且根據(jù)35 U.S.C.§119要求其優(yōu)先權(quán)。
光纖具有諸多不同的應(yīng)用。在某些應(yīng)用場合中必須對石英光波導(dǎo)進(jìn)行操作，例如光學(xué)寫入一個布拉格光柵。為了進(jìn)行此類操作，必須對光纖進(jìn)行剝除、刻蝕然后重新涂覆。還必須將光纖一端剝除例如進(jìn)行焊接或連接。根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于剝除光纖的任何部分，不管是在中間還是在端部。剝除指的是從包括芯層和包層的光波導(dǎo)中去除保護(hù)性聚合物，也就是說，在下文中，指的是去除涂層以使石英暴露。
本發(fā)明主要涉及一種剝除光纖以暴露石英的方法。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知多種剝除方法。然而剝除方法受到較嚴(yán)格的限制。這是因為必須仔細(xì)控制所剝除光纖部分的長度，而不損害光纖的高強(qiáng)度，并且必須清潔在剝除部分邊界處的涂層邊緣。
另外，被剝除光纖變得極脆并且易碎。
本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用的一種方法在如下論文中有描述“E ffect of chemical stripping on the strength and surfacemorphology of fused silica optical fiber”(化學(xué)剝除對石英玻璃光纖的強(qiáng)度和表面形態(tài)的影響，Proc.Soc.Photo Optique InstrumentationEng.，vol 2074 PP 52-58)。這種方法包括將待剝除光纖部分投入加熱至180-200℃的98％硫酸浸液中20秒。為做到這一點，必須纏繞光纖。然后用乙醇和/或丙酮加以清洗。
上述現(xiàn)有技術(shù)具有諸多缺陷。將浸于酸浴中的光纖纏繞增加了撞擊石英的風(fēng)險，因為石英在聚合物涂層剝除之后已經(jīng)裸露，從而降低了被剝除光纖的機(jī)械強(qiáng)度。因為硫酸由于毛細(xì)作用迅速滲入涂層，所以難以控制剝除部分的長度。這導(dǎo)致剩余涂層的不均勻邊緣(本領(lǐng)域技術(shù)人員稱作“菜花形邊緣”)。
上述方法由于接近易燃物質(zhì)例如乙醇和純硫酸因而也是危險的。酸性灼傷的風(fēng)險也不容忽視。所有這些導(dǎo)致關(guān)于溫度、相對濕度當(dāng)然還有物質(zhì)操作規(guī)程方面的嚴(yán)格工業(yè)限制。
另一種現(xiàn)有技術(shù)基于通過加熱使光纖涂層軟化然后刮除的原理。
例如，國際專利申請WO 00/02076提出了一種通過加熱并且在其變得足夠軟時將涂層刮除來剝除光纖端部的方法。
類似地，美國專利US 6,123,801中描述了一種通過采用噴射惰性氣體熱氣流使涂層軟化來剝除光纖任何部分包括其端部之間部分的方法。熱氣流的能量使得涂層在變得足夠軟時被吹去。沿著待剝除光纖部分的整個長度方向移動熱氣流。
這些現(xiàn)有技術(shù)方法具有上述全部或部分缺陷，特別是采用熱量的方法。
另外，需要指出，沒有任何一種上述現(xiàn)有技術(shù)方法已經(jīng)被大規(guī)模工業(yè)化。
本發(fā)明的目的在于消除現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明更具體地說涉及一種剝除光纖的方法，其中的光纖包括一個石英光波導(dǎo)和一個涂層，涂層在一個待剝除部分上需要被去除，所述方法包括如下步驟-在所述待剝除部分的涂層中形成切口，-在所述待剝除部分的所述涂層上淀積剝除凝膠，并且-對所述待剝除部分進(jìn)行清潔以去除所述涂層并暴露所述光纖的所述石英。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，所述切口根據(jù)待剝除光纖的特性具有一個受控制的深度以保護(hù)所述光纖的光波導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，所述切口是圓形的。
在本發(fā)明的一個應(yīng)用中，在所述待剝除光纖的所述部分涂層中形成有至少兩個切口，所述切口之間的間距調(diào)整為適合所述待剝除部分的長度。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，所述待剝除部分置于一個用以接收所述剝除凝膠的承座中。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，所述剝除凝膠具有從3000cps至5000cps的適當(dāng)粘滯系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，所述待剝除部分由清潔噴射流加以清潔，清潔噴射流用以清潔所述石英的表面并且在所述待剝除部分的邊緣處的涂層中形成清潔的斷口。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，所述光纖置于一個卷盤盒中，使得所述待剝除部分處于張力之下。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，其中所述待剝除光纖的所述部分處于受控制的張力之下并且所述卷盤盒包括標(biāo)引裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選特征，其中所述光纖在整個剝除過程中保持在所述卷盤盒中。
在本發(fā)明的各個實施例中，所述待剝除部分位于光纖的中間以及位于光纖的端部。
本發(fā)明還涉及一種用于實施本發(fā)明方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-一個操作臺，用于在所述待剝除光纖的所述部分涂層中形成切口，-一個剝除操作臺，用于實現(xiàn)下述操作-將所述待剝除光纖的所述部分定位在一個承座中，-在所述承座中淀積剝除凝膠并使之作用在所述光纖的所述涂層上，以及-清潔并干燥所述經(jīng)剝除的光纖部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，該用于實施此方法的系統(tǒng)還包括一個卷盤盒，用于支承所述光纖并在張力下保持所述待剝除光纖的所述部分。
本發(fā)明還提供了一種光纖，包括一個石英光波導(dǎo)和一個涂層，涂層在一個待剝除部分上需要被去除，該光纖中位于剝除部分端部的涂層邊緣是平滑而且傾斜的，其縱向深度小于光纖直徑的兩倍。
本發(fā)明方法保留了光纖如下方面的特征，即施加在其機(jī)械強(qiáng)度、剝除部分的受控制和可再現(xiàn)長度以及涂層邊緣質(zhì)量方面限制所確定的特征。
另外，本發(fā)明方法可以在室溫下進(jìn)行而不用操作不穩(wěn)定的危險物質(zhì)。所述剝除凝膠在室溫和正常相對濕度下是穩(wěn)定的。
此外，本發(fā)明方法可以容易地大規(guī)模工業(yè)化。
在閱讀下面的說明之后可以清楚本發(fā)明的其它特色和優(yōu)點，這些說明是通過例示性方式和非限定性的例子并參照附圖而給出的。
圖2簡要畫出了采用本發(fā)明方法在光纖中形成的切口。
圖3a至3c為根據(jù)本發(fā)明方法形成切口的步驟的示意圖。
圖4a和4b分別為頂視圖和剖視圖，簡要畫出了本發(fā)明方法的剝除步驟。
圖5簡要畫出了本發(fā)明方法的清潔步驟。
圖6簡要畫出了本發(fā)明方法的干燥步驟。
圖7簡要畫出了采用本發(fā)明方法所剝除部分的邊緣。
圖8表示隨所施加張力變化的光纖斷裂概率的曲線圖。
用于實施本發(fā)明方法的裝置可以適用于任何類型的光纖以及任何類型的涂層，例如環(huán)氧樹脂、聚氨酯、硅樹脂以及其它涂層。
參照

圖1，首先將待剝除光纖1置于卷盤盒5中，也即置于含有兩個卷盤和一個處于張力下的中央部分的支架上。
因此將光纖1的一部分，在此例中為待剝除部分4，以輕微的張力保持在卷盤盒5中。最好采用一個夾具6來控制待剝除部分4的張力，以確保在整個剝除過程中光纖1具有恒定的位置。
將光纖1置于如本發(fā)明中所采用的上述類型的支承卷盤盒5中是本領(lǐng)域公知技術(shù)。卷盤盒5特別包括本領(lǐng)域公知的用于將之固定在各種適當(dāng)支架上的裝置以及標(biāo)引裝置。
本發(fā)明方法的第一特征步驟包括在光纖涂層上形成切口。如果待剝除光纖部分位于光纖的端部，則在涂層上形成一個切口就夠了。如果待剝除部分位于光纖的中間，則優(yōu)選在涂層上形成至少兩個切口，如圖2中簡要所示。
在一個優(yōu)選實施例中，對于最佳結(jié)果，切口10是直徑為d的圓形。另外，切口10可以是例如方形的，如果加工限制要求這樣的話。
切口10的數(shù)量及其間距L和直徑d主要取決于待剝除部分4的長度，以及光纖1的類型，即其直徑D和涂層3的材料。切口10絕不能接觸到光纖的石英光波導(dǎo)上，并且也絕不能位于待剝除部分的端部。
例如，對于具有直徑D為250μm并且待剝除部分4具有長度為85mm的光纖1，兩個切口就足夠了，值L從65mm至75mm變化，值d從170μm至200μm變化。
圖3a至3c簡要畫出了在光纖1的涂層3中形成切口10的分步驟。
支承在卷盤盒中的光纖1被置于支架7中，支架7具有垂直于光纖長度方向的V形槽。然后驅(qū)動切刀8以切割光纖1的涂層3而不切割光波導(dǎo)2。切刀8可以容易地替換，其間距調(diào)整為適合待切割光纖的類型。
本發(fā)明方法的第二特征步驟包括將剝除凝膠淀積在待剝除光纖部分上，如圖4a和4b中簡要所示。為此目的，待剝除光纖部分4置于用以接收剝除凝膠50的承座20中。
承座20由與剝除凝膠50相配的材料例如塑料制成。它含有一個槽25(圖4b)，其寬度和深度取決于待剝除光纖1。例如，對于直徑D為250μm的光纖來說，3mm×3mm的U形槽是非常適合的。類似地，槽25的長度與待剝除部分4的長度直接相關(guān)(圖4a)。因此，為了在85mm的長度上剝除光纖1,84mm長的槽是非常適合的。
本發(fā)明所用的剝除凝膠50具有適當(dāng)?shù)某煞?，包括用以使光纖涂層的聚合物或其它材料膨脹和軟化的溶劑。剝除凝膠50通過毛細(xì)作用滲入先前在涂層中形成的切口10中，并且使待剝除部分的所述涂層降解。剝除凝膠50具有最佳的粘滯系數(shù)(例如從3000cps至5000cps)以在光纖的整個直徑上將其覆蓋光纖涂層，從而能夠通過毛細(xì)作用滲入切口并在涂層中擴(kuò)散。剝除凝膠的粘滯系數(shù)還使得它不會溢出承座20之外，其長度限定了剝除長度。
光纖1在承座20中保留一個受控制的時間以允許剝除凝膠50作用于光纖涂層。允許剝除凝膠作用的時間主要取決于待去除涂層的直徑及其構(gòu)成材料，可以從數(shù)秒至數(shù)分鐘變化。
本發(fā)明的方法還包括一個清潔步驟，如圖5中所示，和一個干燥步驟，如圖6中所示。清潔噴射流30，例如乙醇噴射流，射在待剝除部分4上以去除已經(jīng)軟化的涂層并使光纖1的光波導(dǎo)2暴露?？刂茋娚淞?0的壓力以去除所有剝除凝膠50的痕跡，以清洗石英2并在位于待剝除部分4邊緣處被軟化的涂層3中形成一個干凈的斷口。在清潔步驟之后例如用干燥氮氣噴射流35進(jìn)行對石英2進(jìn)行干燥的步驟。
圖7具有畫出了采用本發(fā)明剝除方法獲得的涂層的邊緣40。涂層的邊緣40可以是傾斜的，如圖中所示，但是其斜率較陡峭，并且其縱向深度H小于光纖1的直徑D的兩倍(H≤2D)。
從前述說明中可以看出，本發(fā)明方法整個都是在室溫下進(jìn)行的，不需要任何特殊的環(huán)境。
由于在整個剝除過程中光纖都保持在卷盤盒中，從而也降低了損害裸露石英的風(fēng)險。光纖在光學(xué)寫入過程中最好也保持在卷盤盒中。
另外，因為在整個剝除過程中光纖由卷盤盒直接夾持，所以光纖的拉伸強(qiáng)度沒有因剝除操作而減小，并且也因此極大地降低了硬物接觸石英的風(fēng)險。
圖8中的曲線清楚地畫出了此結(jié)果。曲線a對應(yīng)于具有涂層的光纖。曲線b具有對應(yīng)于在36mm長度上被剝除的光纖。曲線c對應(yīng)于在85mm長度上被剝除的光纖。
還應(yīng)注意本發(fā)明的方法能夠制作完全受控制的剝除光纖部分，其剝除長度的容限在±1mm的量級，并且可以在多種光纖上再現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種剝除光纖的方法，其中的光纖包括一個石英光波導(dǎo)和一個涂層，涂層在一個待剝除部分上需要被去除，所述方法包括如下步驟-在所述待剝除部分的涂層中形成切口，-在所述待剝除部分的所述涂層上淀積剝除凝膠，并且-對所述待剝除部分進(jìn)行清潔以去除所述涂層并暴露所述光纖的所述石英。
2.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述切口根據(jù)待剝除光纖的特性具有一個受控制的深度以保護(hù)所述光纖的所述光波導(dǎo)。
3.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述切口是圓形的。
4.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中在所述待剝除光纖的所述部分的所述涂層中形成有至少兩個切口，所述切口之間的間距調(diào)整為適合所述待剝除部分的長度。
5.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述待剝除部分置于一個用以接收所述剝除凝膠的承座中。
6.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述剝除凝膠具有從3000cps至5000cps的適當(dāng)粘滯系數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述待剝除部分由清潔噴射流加以清潔，清潔噴射流用以清潔所述石英的表面并且在所述待剝除部分的邊緣處的所述涂層中形成清潔的斷口。
8.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，進(jìn)一步包括一個干燥所述剝除部分的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述光纖置于一個卷盤盒中，使得所述待剝除部分處于張力之下。
10.如權(quán)利要求9所述的剝除方法，其中所述待剝除光纖的所述部分處于受控制的張力之下。
11.如權(quán)利要求9所述的剝除方法，其中所述卷盤盒包括標(biāo)引裝置。
12.如權(quán)利要求9所述的剝除方法，其中所述光纖在整個剝除過程中保持在所述卷盤盒中。
13.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述待剝除部分位于所述光纖的中間。
14.如權(quán)利要求1所述的剝除方法，其中所述待剝除部分位于所述光纖的端部。
15.一種用于實施光纖剝除方法的系統(tǒng)，其中的光纖包括一個石英光波導(dǎo)和一個涂層，涂層在一個待剝除部分上需要被去除，該系統(tǒng)包括-一個操作臺，用于在所述待剝除光纖的所述部分的所述涂層中形成切口，-一個剝除操作臺，用于實現(xiàn)下述操作-將所述待剝除光纖的所述部分定位在一個承座中，-在所述承座中淀積剝除凝膠并使之作用在所述光纖的所述涂層上，以及-清潔并干燥所述經(jīng)剝除的光纖部分。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括一個卷盤盒，用于支承所述光纖并在張力下保持所述待剝除光纖的所述部分。
全文摘要
一種剝除光纖的方法,其中的光纖包括一個石英光波導(dǎo)和一個涂層,涂層在一個待剝除部分上需要被去除,所述方法包括在所述待剝除部分的涂層中形成切口,在所述待剝除部分的涂層上淀積剝除凝膠,并且清潔所述待剝除部分以去除所述涂層并暴露所述光纖的石英。
文檔編號G02B6/245GK1380559SQ0210587
公開日2002年11月20日 申請日期2002年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月12日
發(fā)明者戴維·貝夫羅伊, 瓦勒里·杰拉頓, 赫夫·羅伊 申請人:阿爾卡塔爾公司