專利名稱：測量光纖特性的方法及重繞光纖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量光纖特性的方法和一種重繞光纖的方法。
相關(guān)技術(shù)描述光纖例如涂覆光纖或帶有彩色層的涂覆光纖被卷繞在線軸上，而且通常是在這種狀態(tài)下測量其特性。隨后，測量過的光纖被送至光纜制造廠和其它制造廠。光纖要測量的傳輸特性包括傳輸損耗、偏振模式色散(PMD)和色散等。
然而，在光纖遭受側(cè)向壓力時，由于應(yīng)力，在光纖中就會產(chǎn)生彎曲損耗，例如微彎曲和宏彎曲。并且，不均勻的應(yīng)力會引起雙折射，而這就可能產(chǎn)生偏振色散。
近幾年來，由于芯擴大(core-expanded)光纖的非線性，故對其的需求逐漸增加。但是，這類光纖特別容易受側(cè)向壓力影響。
在上述基礎(chǔ)上，面臨這樣一個問題，即在測量卷繞在線軸上(下文稱“處于線軸卷繞狀態(tài)”)的光纖的特性時，光纖的傳輸損耗和PMD要高于實際的光纖特性。
當從線軸上取出光纖時，保得到一束光纖。在捆束狀態(tài)下，光纖就不受由于卷繞張力帶來的側(cè)向壓力的作用，但是由于光纖匝(turn)間的接觸，仍舊保留著應(yīng)力的作用。
另外，空氣被封閉在處于線軸卷繞狀態(tài)或捆束狀態(tài)的光纖匝之間的間隙內(nèi)。這些空氣隨著溫度的變化膨脹或壓縮，從而光纖就可能受到空氣的加壓。
因此就面臨這樣一個問題，即很難精確測量處于線軸卷繞狀態(tài)或捆束狀態(tài)的光纖的傳輸損耗和PMD。
發(fā)明概要本發(fā)明是在上述情形下作出的。本發(fā)明的一個目標在于能容易地將光纖保持在無張力條件下，以便精確地測量其諸如傳輸損耗、偏振模式色散和色散這些傳輸特性。
為了實現(xiàn)上述目標，可以采用下面的措施。根據(jù)本發(fā)明，提供一種測量光纖特性的方法，其包括將光纖沉浸在一種液體中，該液體具有在20℃下不超過1Pa·s(帕斯卡·秒)的低粘度；和測量該光纖在該液體中的傳輸特性。
通過將保持在線軸卷繞狀態(tài)或捆束狀態(tài)下的光纖沉浸在具有20℃下不超過1Pa·s低粘度的液體中，就可以使該液體充分彌漫在光纖每一匝(turn)的外圍表面上。因此，由光纖匝間接觸而引起的應(yīng)力就可被消除。而且，諸如不規(guī)則纏繞的宏彎曲也可被消除。從而，就可減小由微彎曲或宏彎曲引起的傳輸損耗的增加。另外，應(yīng)力變得均勻，而且可減小雙折射，從而降低PMD。因而就可實現(xiàn)對光纖傳輸損耗的測量而不受側(cè)向壓力的作用。
這種液體的粘度在20℃下可以不超過100m-Pa·s。在這種情況下該液體滲透進入光纖線圈內(nèi)，即使保持在線軸卷繞狀態(tài)或捆束狀態(tài)的光纖線圈在該液體中并未被松開(loosened)。
通過選擇這種低粘度液體，該液體就可以滲透進光纖匝間非常小的間隙內(nèi)。因此該液體就可充分滲透進處于線軸卷繞狀態(tài)的光纖匝之間的間隙內(nèi)。
這種液體在20℃下可以具有不小于30mN/m的表面張力。
在這種結(jié)構(gòu)下，就可以阻止該液體滲透進涂覆光纖的涂層內(nèi)。因此，這就減少了該液體滲透進入玻璃光纖和涂層之間界面內(nèi)并使涂層與玻璃光纖分層的問題。同時，這也可減小形成涂層的樹脂被液體膨脹的問題。
這種液體在20℃下可以具有不超過20hPa的蒸汽壓力。
通過采用這種在20℃下具有不超過20hPa蒸汽壓力的液體，就可以在從該液體中拾取之后，不用任何處理就使附在光纖上的該液體干燥，從而測量過的光纖也可被立即使用。
這種方法可以包括在測量之前松開處于捆束狀態(tài)的光纖。
該松開步驟可以通過例如手工磨擦(hand-rubbing)或?qū)υ摴饫w束施加振動來執(zhí)行。這樣，光纖的各匝就不再彼此緊密接觸，從而液體就可以很容易地滲透進光纖匝之間的間隙內(nèi)。
這種液體可以是水。
在線軸卷繞狀態(tài)的情形中，由于上述原因，這種液體的粘度優(yōu)選在20℃下不超過100m-Pa·s。當在線軸卷繞狀態(tài)下光纖特性已被測量時，該光纖就可以立即從該線軸重繞在另一個線軸上。
該光纖可以處于捆束的狀態(tài)中。在這種捆束狀態(tài)中，該液體能容易滲透進光纖內(nèi)。
該光纖可以是涂覆光纖、光纖帶和具有彩色層的涂覆光纖中的任一種。
依照本發(fā)明的重繞光纖的方法還包括在通過上述光纖特性測量方法測量光纖傳輸特性之后，干燥該液體，同時將光纖重繞在另一線軸上。利用這種方法，光纖可以在液體干燥后被再次使用。
附圖的簡要說明

圖1A和1B為表示本發(fā)明光纖特性測量方法第一實施例的視圖；圖2為表示本發(fā)明光纖特性測量方法第一實施例的視圖；圖3A和3B為表示本發(fā)明光纖特性測量方法第二實施例的視圖；和圖4為表示在本發(fā)明光纖特性測量方法中重繞方法的視圖。
發(fā)明的詳細說明(第一實施例)現(xiàn)在詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1A和1B示出一種用來實現(xiàn)本發(fā)明特性測量方法的測量裝置。圖1A為表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面圖，圖1B為沿圖1A中線X-X所取的截面圖。
在第一實施例的特性測量方法中，如圖1A和1B所示，光纖線圈1，包括在捆束狀態(tài)下卷繞的涂覆光纖1a，被設(shè)置在貯存液體3例如水的測量容器2中。沉浸在該液體中的光纖線卷1的相對端部向外伸出測量容器2，以便能夠測量光纖的傳輸特性。圖2為表示將光纖線圈浸入測量容器2中液體內(nèi)的方式的透視圖。
上述的測量方法包括將光纖線圈1浸入測量容器2中的液體3中，和以如此方式用液體3注入光纖線圈1，以使液體3充分彌漫在光纖線圈每一匝的外表面上。
在測量之前，如果需要，保持在捆束狀態(tài)并浸在液體中的光纖線圈1可被松開。這種松開步驟可以通過借助于人工摩擦或借助于對光纖線圈施加振動來松開光纖線圈而實現(xiàn)。例如，涂覆光纖1a被卷繞在滾筒直徑約280mm的線軸上，接著線軸的滾筒被拉出，然后卷繞成捆束狀態(tài)的涂覆光纖1a作為光纖線圈1被取出。接下來，光纖線圈1可以通過人工摩擦例如扭曲來松開。也可對光纖線圈施加振動，來作為對通過手工摩擦松開光纖線圈1以便將涂覆光纖1a各匝彼此分離的替代。手工磨擦和振動也可同時施加在光纖線圈上。
松開光纖線圈1的步驟可以在將光纖線圈1放入測量容器2之前或之后進行。
松開光纖線圈1的步驟也可以在用液體3滲透到光纖線圈1的步驟期間進行。例如，光纖線圈1被放入測量容器2內(nèi)，接著將液體3注入測量容器2中，隨后用手摩擦光纖線圈1。通過這樣做，光纖線圈1就被松開，從而液體滲透進光纖線圈1內(nèi)。
松開光纖線圈1的步驟還可以借助于這樣一種方法來進行，其中，光纖線圈1被放入測量容器2內(nèi)，然后振動該測量容器2。
在松開的光纖線圈1放入測量容器2之后，填充液體3到測量容器2內(nèi)涂覆光纖1a的外表面上。此時，通過向其中放有光纖線圈1和裝有液體3的測量容器2施加振動(像超聲振動或機械振動)來使液體3充滿在光纖元件1a匝間的空隙內(nèi)，并且殘留的氣泡數(shù)量減小。結(jié)果，就可以更精確地測量光纖的特性。
當捆束狀態(tài)的光纖被浸入液體時，光纖就保持在應(yīng)力減小的條件下。但是，即使光纖是卷繞在線軸上被浸入液體，這種低粘度的液體也會滲透進空隙內(nèi)，并且光纖進行細微地移動，而液體充當起緩沖的作用，從而就減小光纖匝間的應(yīng)力。在線軸卷繞光纖的情況下，盡管由張力引起的拉伸應(yīng)力仍然存在，但這類應(yīng)力并不會直接和較大地影響光纖的特性。當卷繞在線軸上的光纖被浸入液體，并且在此狀態(tài)下測量其特性時，卷繞在線軸上的光纖其性能就被整個光纖長度上的這些特性所保證。當從線軸取出捆束狀態(tài)光纖的一部分并測量處于捆束狀態(tài)的該部分光纖時，就僅有這部分被保證。
在第一實施例的測量方法中，以線圈形式的涂覆光纖1a被放入測量容器2中，液體3被用來填充測量容器2內(nèi)光纖線圈1的外表面。一種具有在20℃下不超過1Pa·s低粘度的液體被用作液體3。優(yōu)選的是，采用例如水、植物油(像橄欖油)、乙醇、丙酮、煤油或硅油(具有在20℃下不超過1Pa·s的低粘度)。
更加優(yōu)選的是，這種液體在20℃下具有不超過100m-Pa·s的粘度。在此情形下，即使是沉浸在該液體中的光纖并未松開，該液體也可滲透進光纖線圈內(nèi)。更具體地說，采用例如水、植物油(像橄欖油)、乙醇、丙酮或煤油。
在液體3的粘度處于上述范圍時，該液體3就被充分填充在光纖線圈1的周圍及涂覆光纖1a的匝之間，從而僅有來自該液體的很小應(yīng)力均勻地影響該涂覆光纖1a。因此，就能夠精確地測量這些特性(傳輸損耗、PMD和色散)。
這種光纖可以是涂覆光纖、光纖帶和具有彩色層的涂覆光纖中的任何一種。此測量方法是非破壞性的，并能夠使光纖很容易地回復(fù)至未進行測量時的原始狀態(tài)，因而測量過的光纖能夠被重新使用。
(第二實施例)圖3A和3B示出一種用來實現(xiàn)本發(fā)明特性測量方法第二實施例的測量裝置。圖3A為表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面圖，圖3B為沿圖3A中線X-X所取的截面圖。
在第二實施例的特性測量方法中，如圖3A和3B所示，光纖線圈1，包括卷繞在第一線軸6上的涂覆光纖1a，被放在其中貯存液體3例如水的測量容器2內(nèi)。沉浸在液體中的光纖線圈1其相對端部向外伸出測量容器2，以便能夠測量光纖的傳輸特性。卷繞在該線軸上的光纖線圈1被保持在測量容器2中。
為了實現(xiàn)上述的測量方法，該液體需要具有比第一實施例所用液體更低的粘度。其原因是這種液體更加不易滲透進卷繞在線軸上的光纖線圈內(nèi)。
(實例1)將具有有效芯面積110μm2的10km的涂覆光纖(具有純二氧化硅芯)卷繞在線軸上，然后取出該線軸的卷筒，由此形成捆束狀態(tài)的光纖。
接下來，在將該光纖浸入酒精(alcohol)之前和之后測量光纖的傳輸損耗和PMD。在將光纖從酒精中取出之后進行類似的測量，并干燥。結(jié)果示于表1中。


從表1清楚可見，在捆束狀態(tài)的光纖浸入酒精內(nèi)時，傳輸損耗和PMD的值要小于浸入酒精前得到的值?？梢哉J為，這些值接近于光纜被直線安裝時處于無張力狀態(tài)下獲得的值。在捆束狀態(tài)的光纖干燥時，傳輸損耗和PMD恢復(fù)至空氣中測量而得到的值。其原因認為如下，即光纖各匝間由于干燥而彼此接觸，從而應(yīng)力在光纖各匝間產(chǎn)生作用。
(實例2)將如實例1所述的10km的涂覆光纖(具有純二氧化硅芯)卷繞在線軸上，由此形成線軸卷繞的光纖。
接下來，第一天，在空氣中測量該具有純二氧化硅芯的線軸卷繞光纖的傳輸損耗和PMD。然后，第二天，將該光纖沉浸在水中，并測量其傳輸損耗和PMD。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些特性被改進。其原因認為如下，即水滲透進涂覆光纖的匝間而獲得一種應(yīng)力釋放的狀態(tài)，即使該涂覆光纖處于線軸卷繞狀態(tài)。
第三天，將涂覆光纖1a從該第一線軸展開，并再次卷繞在如圖4所示的第二線軸7上，在此操作期間，用一風扇向涂覆光纖1a吹空氣來干燥光纖。接著，測量卷繞在第二線軸7上的涂覆光纖1a的傳輸損耗和PMD。結(jié)果，這些特性就恢復(fù)至原線軸卷繞狀態(tài)下的各值。截止波長和色散斜率與原線軸卷繞狀態(tài)下的值相同。
第四天，移除線軸，并將光纖保持在捆束狀態(tài)。結(jié)果傳輸損耗和PMD被稍微改進。
第五天，將光纖再次沉浸在水中，結(jié)果傳輸損耗和PMD比線軸沉浸在水中得到進一步的改進。
上述結(jié)果示于表2中。


從表2清楚可見，線軸卷繞光纖沉浸在水中而得到的傳輸損耗和PMD這些值一般與捆束光纖沉浸在水中而得到的那些值相同?？梢哉J為，這些值接近于光纜被直線安裝時處于無張力條件下而得到的值。
(對比例)將如例1和例2所述的10km的涂覆光纖(具有純二氧化硅芯)卷繞在線軸上，由此形成線軸卷繞的光纖。
這樣，就制得了具有純二氧化硅芯的線軸卷繞的光纖，并測量其傳輸損耗和PMD。接下來，移除線軸，將光纖保持在捆束狀態(tài)，并且測量其傳輸損耗和PMD。然后，將該捆束光纖沉浸在具有高粘度(2Pa·s)的硅油中，并測量其傳輸損耗和PMD。
其結(jié)果示出在表3中。


從表3清楚可見，即使將捆束光纖沉浸在20℃下具有高粘度(2pa·s)的硅油中，傳輸損耗和PMD值也未被改進。
此外，光纖被涂上硅油就不能夠被重新使用，而且對其處理也需要麻煩的操作。
盡管嘗試用細微的粉末像滑石粉來松開光纖，但是粉末灰塵可怕地飛揚，并且進入操作者眼睛和氣管，因此必須放棄這種嘗試。
雖然圖示的測量容器2具有圖1和圖3中的矩形外形，但本發(fā)明的容器并不限于這種外形，而是可以具有任何合適的外形例如圓形。
在上述實施例的光纖特性測量方法中，盡管已經(jīng)描述了具有純二氧化硅芯的光纖，但是光纖并不限于這種類型，本發(fā)明可以應(yīng)用在其它光纖上。例如，本發(fā)明能夠應(yīng)用于采用單模光纖、波長色散偏移光纖、NZ型波長色散偏移光纖、色散補償光纖、摻鉺光纖、偏振保持光纖等的光纖線圈。
除水和酒精外的其它液體像丙酮也可以使用。各種具有不同粘度的硅油在商業(yè)上都是可用的。在本發(fā)明中，使用具有在20℃下不超過1Pa·s粘度的硅油。
如上所述，當光纖實際上被用來傳輸信號光時，該光纖在纜中被用在伸直狀態(tài)下。因此，光纖并不會遭受由卷繞狀態(tài)引起的應(yīng)力。
在本發(fā)明中，對光纖產(chǎn)生影響的由將光纖形成線軸卷繞狀態(tài)或捆束狀態(tài)所引起的應(yīng)力被消除。所以，就能夠得到非常接近于光纜狀態(tài)下光纖傳輸特性的測量結(jié)果。從而，就確保光纜狀態(tài)下的傳輸特性。而且，本發(fā)明的方法是非破環(huán)性的，因此在液體中測量光纖特性之后通過干燥或移除液體，光纖就能夠很容易地恢復(fù)至可用狀態(tài)，并且也不需要處理費用。
權(quán)利要求
1.一種測量光纖特性的方法，所述方法包括將光纖浸入一種在20℃下具有不超過1Pa·s低粘度的液體中；和測量所述光纖在該液體中的傳輸特性。
2.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述液體在20℃下具有不超過100m-Pa·s的粘度。
3.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述液體在20℃下具有不小于30mN/m的表面張力。
4.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述液體在20℃下具有不超過20hPa的蒸汽壓力。
5.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，還包括在所述測量之前松開處于捆束狀態(tài)的所述光纖。
6.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述液體是水。
7.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述光纖被卷繞在一線軸上。
8.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述光纖處于捆束狀態(tài)。
9.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述光纖是涂覆光纖。
10.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述光纖是光纖帶。
11.依照權(quán)利要求1的測量光纖特性的方法，其中所述光纖是帶有彩色層的涂覆光纖。
12.一種重繞光纖的方法，包括在通過上述權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所限定的測量光纖特性方法測量光纖的傳輸特性之后，干燥附在該光纖上的液體，同時將該光纖重繞在另一線軸上。
全文摘要
將光纖浸入一種在20℃下具有不超過1Pa·s低粘度的液體中，以便該液體能夠滲入光纖匝之間的間隙內(nèi)，從而就消除了由光纖匝之間的接觸而引起的應(yīng)力，并在這種狀態(tài)下測量光纖的傳輸特性。
文檔編號G01M11/08GK1445522SQ0312043
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者永山勝也, 嘉數(shù)修, 斎藤達男 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社