專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)光纖賦予預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖加工領(lǐng)域，尤其涉及光纖制造技術(shù)，其中使光纖色散(PMD )。
背景技術(shù)：
更具體地，本發(fā)明應(yīng)用于任何其中使光纖沿預(yù)定方向前進(jìn)并且在 其前進(jìn)期間使光纖產(chǎn)生繞其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程。該過(guò)程例如可以是生產(chǎn) 光纖的過(guò)程(典型地為拉制過(guò)程)或者是利用多條光纖制造光纜的過(guò) 程。在光纖和光纜制造中，已知各種用來(lái)對(duì)光纖施加繞其軸的扭轉(zhuǎn)的 技術(shù)。已經(jīng)證明這種轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于各種應(yīng)用是有用的，這些應(yīng)用諸如是制 造具有增大的光纖帶寬的多模光纖或者制造具有減小的偏振模色散 (PMD)的光纖或含有該光纖的光纜。已知通信系統(tǒng)中通常使用的"單模光纖"不是純粹的單模，相反 它支持偏振相垂直的二種模式。這二種偏振形成一個(gè)正交基集并且可 以通過(guò)這二種模式的線性疊加來(lái)表示任何通過(guò)單模光纖傳播的光的配 置。如果光纖在幾何上(包括諸如折射率的光特性)以及內(nèi)應(yīng)力和外 加應(yīng)力上都是完美圓對(duì)稱(chēng)的，則這二個(gè)偏振方式是退化的并且以相同 的群速度傳播。但是，部分地由于制造期間存在的各種因素，典型的 光纖不是完美圓對(duì)稱(chēng)的。諸如幾何變形和應(yīng)力不對(duì)稱(chēng)的缺陷破壞這二 種模式的退化。例如，典型光纖的橫截面形狀可能是輕微橢圓形的。 從而，這二種偏振方式以不同的傳播常數(shù)傳播。這種傳播常數(shù)之間的 不同稱(chēng)為"雙折射"。 雙折射造成光纖中傳播的光的偏振狀態(tài)沿著光纖長(zhǎng)度方向周期地演變。使偏振回到它的原始狀態(tài)所需的距離為光纖的差拍長(zhǎng)度(beat length),該長(zhǎng)度和光纖的雙折射成反比。實(shí)際中觀測(cè)到的典型差拍長(zhǎng) 度范圍從短至2-3毫米(高雙折射光纖)到長(zhǎng)至10-100米(低雙折射 光纖)。另外，雙折射的存在意味著這二種偏振方式以不同的群速度行進(jìn) 并且在行進(jìn)相同的距離后存在時(shí)延差，隨著雙折射增大該差也增加。 這二種偏振方式之間的差分時(shí)延稱(chēng)為"偏振模色散"或PMD,其典型 地是按長(zhǎng)距離的光纖長(zhǎng)度的平方根標(biāo)定的(測(cè)量單位為ps/| )。PMD 造成倌號(hào)失真，這對(duì)高比特率系統(tǒng)和模擬信號(hào)系統(tǒng)是非常有害的。從 而光信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，尤其遠(yuǎn)距離運(yùn)行的系統(tǒng)中，不希望存在這種現(xiàn) 象。已經(jīng)公開(kāi)各種涉及在制造期間對(duì)光纖賦予轉(zhuǎn)動(dòng)的降低PMD的方 法。這種轉(zhuǎn)動(dòng)使光纖的內(nèi)部幾何和/或應(yīng)力不對(duì)稱(chēng)在沿著光纖的軸前進(jìn) 時(shí)繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這保證光輻射沿著光纖傳播時(shí)使這些不對(duì)稱(chēng)"平均化"， 從而降低PMD的影響。更詳細(xì)地，該轉(zhuǎn)動(dòng)減小這二種正交偏振方式 之間的內(nèi)部耦合。對(duì)光纖賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)可能造成賦予其的"自旋"或"絞合(twist )"， 或者二者的組合。"自旋"是光纖材料處于熱區(qū)而造成扭曲變形時(shí)對(duì)光纖施加的永 久扭曲變形，當(dāng)光纖從熔化狀態(tài)冷卻時(shí)該變形在不產(chǎn)生扭曲應(yīng)力的情 況下凍結(jié)到光纖中。"絞合"指的是引入到冷卻的光纖上的轉(zhuǎn)動(dòng)。在此情況下，由于 和它的熔化狀態(tài)相比光纖變得相對(duì)剛性，會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)的轉(zhuǎn)動(dòng)和扭曲 應(yīng)力的組合?？赏ㄟ^(guò)施加其他方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)化解或者減小絞合，但是 自旋是永久性的。過(guò)量的絞合可引起微觀破裂，從而產(chǎn)生或者造成光 纖的極限物理?yè)p壞。因此，希望減小或者消除光纖上引入的絞合。減 小光纖上的絞合的一種方
申請(qǐng)US 2004/0163418 )。光纖的拉制過(guò)程典型地是通過(guò)把玻璃預(yù)型件 加熱到高于軟化點(diǎn)的溫度并且向下拉制熔化材料從而產(chǎn)生光纖本身來(lái) 進(jìn)行的。接著典型地使光纖通過(guò)直徑監(jiān)視器，然后通過(guò)涂層施加器， 其中對(duì)現(xiàn)在已經(jīng)基本冷卻的光纖施加聚合物涂層，并且接著通過(guò)涂層 同心監(jiān)視器、固化站和涂層直徑監(jiān)視器。此后，驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo)裝置拉伸 光纖并把它引導(dǎo)到巻帶盤(pán)上。旋壓設(shè)備(spining device )典型地設(shè)置 在涂覆設(shè)備的下游并且它例如可包括易于對(duì)光纖賦予角運(yùn)動(dòng)從而提供 自旋的輥或其它部件。通過(guò)在拉制期間，即當(dāng)預(yù)型件的底部實(shí)質(zhì)上熔 化時(shí)，實(shí)現(xiàn)自旋，對(duì)光纖不對(duì)稱(chēng)實(shí)現(xiàn)大致實(shí)質(zhì)的純粹轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于本發(fā)明的目的而言，術(shù)語(yǔ)"旋壓設(shè)備"指的是任何易于對(duì)光 纖賦予繞它的軸的扭曲轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備，與它被用來(lái)賦予自旋或絞合的事 實(shí)無(wú)關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)中已知各種用于旋轉(zhuǎn)光纖的技術(shù)和設(shè)備。例如，美國(guó)專(zhuān) 利5,298,047提出 一種在拉制過(guò)程期間對(duì)光纖賦予扭矩的方法，其中該 扭矩是通過(guò)以下方式賦予的改變拉料輥的角度，這些拉料輥從預(yù)型件 拉伸光纖，通過(guò)交替順時(shí)針和反時(shí)針?lè)较蛏系恼袷帲构饫w的導(dǎo)輥以 適當(dāng)方式移動(dòng)，其中使導(dǎo)輥的軸垂直于光纖行進(jìn)的軸。專(zhuān)利申請(qǐng)US6，324，872提出一種旋壓設(shè)備(參見(jiàn)其圖4),其包括 一對(duì)位于光纖牽引軸的相對(duì)二側(cè)上的、各使它自己的表面區(qū)與光纖接 觸的部件。這二個(gè)表面區(qū)中的至少一個(gè)表面區(qū)在橫過(guò)拉制方向的方向 上移動(dòng)，以使這二個(gè)表面區(qū)彼此相對(duì)移動(dòng)，并且從而對(duì)光纖賦予繞它 的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，這對(duì)部件可包括一對(duì)輥，其中使輥的轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直 于拉制方向，至少一個(gè)輥能以往復(fù)方式沿它自己的軸移動(dòng)，從而對(duì)光 纖賦予交錯(cuò)的自旋。通常，實(shí)際引入到光纖中的實(shí)際自旋量不同于理論量，該理論量 是在如果從旋壓設(shè)備對(duì)光纖轉(zhuǎn)移100%的轉(zhuǎn)動(dòng)情況下所引入的。根據(jù) 本申請(qǐng)人的研究可知，存在各種已知的影響賦予到光纖中的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)移 的因素，例如一頸縮區(qū)和旋壓設(shè)備之間的長(zhǎng)的光纖自旋；
—沿著光纖的跨距存在產(chǎn)生摩擦力的設(shè)備，例如輥或涂覆設(shè)備；一涂層的粘滯曳力特性；一頸縮本身的粘滯曳力特性；—光纖沿其長(zhǎng)度方向上的溫度差；以及—拉制系統(tǒng)施加的不希望有的不可忽略的絞合。這樣，盡管旋壓設(shè)備沿著拉制線在給定點(diǎn)處賦予角運(yùn)動(dòng)，典型地 在預(yù)縮區(qū)附近賦予較小的角運(yùn)動(dòng)。本申請(qǐng)人還觀察到上述差異還可能由于旋壓設(shè)備中的機(jī)械效應(yīng)， 例如光纖和旋壓設(shè)備之間的界面處的滑動(dòng)，而出現(xiàn)。例如，光纖可能 在賦予自旋的輥上滑動(dòng)?？梢苑奖愕卮_定所賦予的自旋的存在，例如通過(guò)顯微檢查光纖中 的氣泡以確定芯的轉(zhuǎn)動(dòng)，或者通過(guò)一個(gè)行進(jìn)的磁光調(diào)制器。 一種用于光纖。由于光纖的橢圓率或者由于應(yīng)力引起的折射率的各向異性，光 纖的轉(zhuǎn)動(dòng)造成干涉條紋的偏移。接著通過(guò)測(cè)量這些條紋的偏移能確定 光纖雙折射主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。本申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)US 2002/0178758中提出一種在光纖加工期 間在線測(cè)量對(duì)光纖賦予的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的技術(shù)。賦予光纖的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)是根 據(jù)對(duì)光纖的直徑的測(cè)量確定的。這是因?yàn)?，?dāng)測(cè)量沿預(yù)定方向前進(jìn)的 并且做成是繞它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的光纖的直徑時(shí)，光纖的不對(duì)稱(chēng)性以及各向 異性造成測(cè)量值在最小值和最大值之間的振蕩，其振蕩頻率和該光纖 的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相關(guān)。該方案采用對(duì)光纖直徑數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傅里葉分析，其 中直徑數(shù)據(jù)是通過(guò)光纖從預(yù)型件拉制出后立即就對(duì)光纖進(jìn)行橫向在線 測(cè)量得到的。該系統(tǒng)釆用功率譜分析以使信號(hào)和自旋率相關(guān)。已經(jīng)利用有關(guān)自旋率的信息回動(dòng)地控制賦予光纖的自旋，以此生 產(chǎn)其實(shí)際自旋與根據(jù)技術(shù)要求預(yù)先定義的自旋相對(duì)應(yīng)的、并且從而具 有預(yù)定PMD響應(yīng)的光纖。在具有翻轉(zhuǎn)時(shí)間頻率v(以秒的倒數(shù)為單位) 的交變自旋函數(shù)(例如正弦函數(shù))的情況下，反饋控制回路響應(yīng)于實(shí)
際自旋測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)控制旋壓設(shè)備的翻轉(zhuǎn)頻率V。取決于所使用的旋壓 設(shè)備，還建議控制旋壓設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件的最大偏移(稱(chēng)為"振幅")作為 對(duì)翻轉(zhuǎn)頻率V的變化的替代或者補(bǔ)充。專(zhuān)利US 6，791，678中公開(kāi)一種用來(lái)改變自旋率或拉制率的用于實(shí) 時(shí)確定自旋和絞合率的替代技術(shù)，其基于對(duì)直徑測(cè)量信號(hào)的濾波以便 得到自旋或絞合數(shù)據(jù)。本申請(qǐng)人目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為了保證目標(biāo)自旋率，通過(guò)反饋回路控制 旋壓設(shè)備的振幅和/或翻轉(zhuǎn)頻率可能不如預(yù)期的那樣有效。如果旋壓設(shè) 備不正確地工作，例如如果光纖和旋壓設(shè)備的交互作用弱，則這種反 饋?zhàn)饔每赡懿荒芙⒐饫w的期望轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，如上述專(zhuān)利申請(qǐng)US 2002/0178758中說(shuō)明那樣，試圖簡(jiǎn)單地通過(guò)提高翻轉(zhuǎn)頻率來(lái)增加實(shí)際 轉(zhuǎn)動(dòng)，可能會(huì)造成光纖振動(dòng)幅值的增加離開(kāi)拉制軸，從而增加拉制期 間和/或隨后的機(jī)械篩選期間的損壞量，本申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)另一個(gè)影響把旋壓設(shè)備賦予的自旋函數(shù)理想地轉(zhuǎn) 移到光纖的問(wèn)題。該另 一個(gè)問(wèn)題與加工光纖期間光纖和旋壓設(shè)備之間 的摩擦力的變化有關(guān)，從而會(huì)造成光纖在旋壓設(shè)備上的可變滑動(dòng)。該二程i上影響實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)率。'一' 一本申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)控制旋壓設(shè)備的振幅和/或頻率可能是不足的，并 且還發(fā)現(xiàn)為了適當(dāng)控制光纖在旋壓設(shè)備本身上的滑動(dòng)程度而控制旋壓 設(shè)備的摩擦力是重要的?？刂乒饫w的滑動(dòng)的目標(biāo)例如是避免滑動(dòng)本身 或者是把滑動(dòng)降低到適當(dāng)水平?？梢越柚谕ㄟ^(guò)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)率的在線測(cè) 量進(jìn)行反饋的反饋回路實(shí)現(xiàn)摩擦控制。除摩擦力外，可以控制旋壓設(shè) 備的振幅和/或頻率。換言之，本申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，響應(yīng)于對(duì)光纖賦旋壓狀態(tài)，從而光纖中實(shí)際得到的自旋滿意地對(duì)應(yīng)于對(duì)該光纖設(shè)計(jì)的 目標(biāo)自旋函數(shù)，上面已經(jīng)提到的專(zhuān)利申請(qǐng)US 6，324，872公開(kāi)了把旋壓設(shè)備的二個(gè) 輥設(shè)置在沿著光纖路徑縱向上的同一個(gè)點(diǎn)上，在該路徑的相對(duì)兩側(cè)，
從而這二個(gè)輥限定二者之間的輥隙(nip)。設(shè)置一個(gè)測(cè)微計(jì)調(diào)整和鎖 定部件，用來(lái)控制第二個(gè)輥沿交叉路徑(cross-path)方向的位置。通 過(guò)一個(gè)彈簧沿交叉路徑方向朝著第二輥偏置第一輥。 一個(gè)可調(diào)擋板限 制第一輥沿交叉路徑方向上的移動(dòng)。該擋板確保二個(gè)輥之間的距離總 是至少等于預(yù)定最小值，并且由此確保這些輥不會(huì)軋碎光纖。如果光 纖的直徑略大于該預(yù)定最小距離，托架保持與該擋板嚙合。二個(gè)輥的 彈性圓周表面會(huì)輕微擠壓，并且會(huì)強(qiáng)迫使光纖和這二個(gè)圓周表面嚙合。 如果光纖直徑明顯超過(guò)該預(yù)定最小值，笫一輥會(huì)沿交叉路徑方向抵抗 彈簧的偏置而離開(kāi)第二輥移動(dòng)。在任何一種情況下，沿著這二個(gè)輥之 間的路徑延伸的光纖會(huì)被強(qiáng)制在輥隙處嚙合在這二個(gè)輥之間。本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以主動(dòng)地控制光纖和旋壓設(shè)備之間的交互作 用強(qiáng)度(即摩擦力)，從而補(bǔ)償該交互作用強(qiáng)度在其它情況下在加工期 間將經(jīng)歷的變化。光纖和旋壓設(shè)備之間的摩擦力對(duì)應(yīng)于作用在光纖上 的壓力與覆蓋旋壓設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件的表面的材料和覆蓋光纖表面的材 料(例如涂層)之間的摩擦系數(shù)的乘積。相應(yīng)地，本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 為了保證正確的自旋率，在光纖的旋壓期間保持具體的預(yù)定的壓力是 不夠的，這是因?yàn)榧庸て陂g摩擦系數(shù)的不可預(yù)測(cè)的變化會(huì)導(dǎo)致摩擦力 的變化，而摩擦力的變化可能明顯地改變對(duì)光纖施加的實(shí)際自旋函數(shù)。本申請(qǐng)人的經(jīng)驗(yàn)是，對(duì)于給定的對(duì)材料的選擇(該選擇可以針對(duì) 其間的摩擦系數(shù)優(yōu)化),加工期間摩擦系數(shù)典型地主要由于以下原因而 變化—光纖涂層固化程度(可能不同于最終的固化程度)的可能的瞬 態(tài)變化；—光纖涂層溫度以及旋壓設(shè)備的移動(dòng)部件表面溫度的可能的瞬態(tài) 變化；—該移動(dòng)部件表面材料磨損程度的可能變化； 一材料(例如光纖涂層和移動(dòng)部件涂層)彈性模量的可能變化， 彈性模量在相同壓力下造成接觸表面的可變伸長(zhǎng)；以及—上述材料粘性模量的可能變化，粘性模量可能造成粘著能的不
同程度的耗散。 發(fā)明內(nèi)容依據(jù)本發(fā)明，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了一種解決方案，該方案包括作為旋 壓設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)作用(在光纖上)測(cè)到的最終結(jié)果的函數(shù)，在線地調(diào)整 摩擦力。在一優(yōu)選實(shí)施例中，這種調(diào)整包括調(diào)節(jié)旋壓設(shè)備的與光纖嚙 合的二個(gè)部件之間的間隙。本申請(qǐng)人已經(jīng)驗(yàn)證， 一旦設(shè)定旋壓設(shè)備的 適當(dāng)振蕩頻率和振幅，對(duì)于達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)這種間隙是有用的參數(shù)。這 種精細(xì)調(diào)節(jié)可以電子地控制，并且可以在不中斷加工的情況下幾乎瞬時(shí)地執(zhí)行。在第一方面，本發(fā)明涉及一種賦予光纖預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)的方法。該方法包括步驟使光纖按預(yù)定方向前進(jìn)；在該前進(jìn)步驟期間，通過(guò)作用在 光纖上的摩擦力賦予該光纖繞它的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；測(cè)量與光纖的前進(jìn)步驟 期間所賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)；以及，在光纖的前進(jìn)步驟期間，響應(yīng) 于該測(cè)量的參數(shù)控制所述摩擦力從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)。典型地，所述摩擦力是通過(guò)光纖表面和對(duì)光纖賦予轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)部 件的表面的接觸產(chǎn)生的。在此情況下，該摩擦力典型地是光纖對(duì)移動(dòng) 部件的所述表面的壓力與光纖表面和移動(dòng)部件表面之間的摩擦系數(shù)的 乘積，并且控制摩擦力的步驟最好包括控制所述壓力。一種測(cè)量與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)的可行和實(shí)用的方法包括測(cè)量 光纖直徑的步驟，并且最好包括產(chǎn)生與光纖直徑相關(guān)的測(cè)量信號(hào)、產(chǎn) 生所述測(cè)量信號(hào)的頻鐠以及從所述頻譜估計(jì)所述參數(shù)。在一具體實(shí)施例中，上述方法的控制摩擦力的步驟包括比較測(cè)量 參數(shù)和與預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的預(yù)定值的步驟，以及響應(yīng)于所述比較控制摩 擦力的步驟。在該測(cè)出的參數(shù)小于該預(yù)定值的情況下，最好增大摩擦 力。該實(shí)施例具有保證實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)總是超過(guò)最小目標(biāo)閾值的優(yōu)點(diǎn)。與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)最好是平均轉(zhuǎn)動(dòng)。本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 對(duì)于本發(fā)明的目的而言測(cè)量該特定參數(shù)是足夠準(zhǔn)確的.在一實(shí)施例中，測(cè)量和賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)的有關(guān)的參數(shù)的步驟還包括評(píng)估所述頻譜的品質(zhì)參數(shù)的步驟，以及在所述評(píng)估的品質(zhì)參數(shù)小于或等 于預(yù)定閾值的情況下控制摩擦力的步驟包括加大摩擦力的步驟。由于 它的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)反饋控制使用品質(zhì)參數(shù)是特別有好處的。在第二方面，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)光纖的方法，其包括步驟把 玻璃預(yù)型件加熱到其軟化點(diǎn)以上；沿拉制方法從所述預(yù)型件拉制光纖； 對(duì)光纖施加保護(hù)涂層；以及，按照上述任何方法對(duì)光纖賦予預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)。在第三方面，本發(fā)明涉及一種對(duì)沿某方向前進(jìn)的光纖賦予預(yù)定軸 向轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括適用于通過(guò)摩擦力與光纖轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合的 旋壓設(shè)備；通過(guò)操作與所述旋壓設(shè)備關(guān)聯(lián)以用來(lái)調(diào)整所述摩擦力的致 動(dòng)器；易于當(dāng)光纖沿所述方向前進(jìn)時(shí)測(cè)量與光纖轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)的測(cè) 量部件；以及，與所述測(cè)量部件以及所述致動(dòng)器連接的控制單元，其 響應(yīng)于所述測(cè)到的參數(shù)在操作上驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)。 該控制單元最好包括適于比較所述測(cè)量的參數(shù)和與預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)預(yù) 定值的、以及響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生控制信號(hào)以便驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器的電 路。在第四方面，本發(fā)明涉及一種使光纖繞它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備。該設(shè) 備包括易于對(duì)光纖的表面施加摩擦力并且通過(guò)所述摩擦力賦予該光 纖繞它的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的接觸部件；以及，通過(guò)操作和所述接觸部件連接 的致動(dòng)器部件，其中，該致動(dòng)器部件是可響應(yīng)于外部電子信號(hào)而電子 控制的，從而改變所述摩擦力。在一種配置中，該部件設(shè)備包括另一個(gè)接觸部件，其易于與所述 接觸部件一起限定容納光纖的間隙，其中該致動(dòng)器部件易于作用于該 接觸部件以便控制所述間隙。該設(shè)備最好還包括承栽所述接觸部件的 第一支持部件、承載所述另一個(gè)接觸部件的第二支持部件、以及作用 于第一支持部件以便朝向所述第二支持部件推所述第一支持部件的彈 性部件，其中所述致動(dòng)器部件在所述第一和第二支持部件之間抵抗所 述彈性件的作用而動(dòng)作，以便控制所述間隙。在一實(shí)施例中，所述致 動(dòng)器部件是壓電部件。在一替代配置中，該設(shè)備包括另一個(gè)易于對(duì)著所述接觸部件與光
纖接觸的接觸部件，其中所述致動(dòng)器部件易于控制該接觸部件和該另 一個(gè)接觸部件之間的偏置力。


下面參照其中示出本申請(qǐng)的非限制例子的附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
具體地
圖1示出和依據(jù)本發(fā)明的方法的一些步驟相關(guān)的流程圖； 圖2示出一種拉制系統(tǒng)，其中實(shí)現(xiàn)采用依據(jù)本發(fā)明的方法拉制光 纖的過(guò)程；
圖3和4分別示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的旋壓設(shè)備的側(cè)視圖和 頂視圖5示出依據(jù)本發(fā)明在拉制過(guò)程期間測(cè)到的平均轉(zhuǎn)動(dòng)；
圖6示出不采用本發(fā)明的反饋控制在拉制過(guò)程期間測(cè)到的平均轉(zhuǎn)動(dòng)；
圖7示出依據(jù)本發(fā)明在拉制過(guò)程期間測(cè)到的平均轉(zhuǎn)動(dòng)和鐠品質(zhì)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照?qǐng)D1的流程圖說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的賦予光纖轉(zhuǎn)動(dòng)的方法。 在該方法的準(zhǔn)備步躁(框50)中，可以對(duì)過(guò)程的準(zhǔn)備設(shè)定一些過(guò) 程參數(shù)。首先，可以設(shè)定要對(duì)光纖賦予的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)Ttar，例如為了具有期 望的PMD或者出于其它目的。
對(duì)于本發(fā)明的目的而言，術(shù)語(yǔ)"轉(zhuǎn)動(dòng)"指的是光纖的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ae/dt (其中e是以弧度為單位的相對(duì)某固定參照點(diǎn)測(cè)量的光纖轉(zhuǎn)動(dòng)角)和光纖前進(jìn)速度Vf之間的比值。以這種方式定義的轉(zhuǎn)動(dòng)乘以因子1/271后可以按"轉(zhuǎn)/米"表示.該作為沿光纖的距離的函數(shù)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò) 光纖拉制速度從作為時(shí)間的函數(shù)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)直接導(dǎo)出(反之亦然).一般情況下前進(jìn)速度Vf通常是恒定的，但是也可以是變化的。
有益地，通過(guò)為一個(gè)或更多的與所賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)恰當(dāng)?shù)?選擇目標(biāo)值或者目標(biāo)范圍值來(lái)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)Ttar。有益地，適當(dāng)?shù)膮?數(shù)是后面將定義的最大轉(zhuǎn)動(dòng)Tmax，aet或平均轉(zhuǎn)動(dòng)Tave，aet (以轉(zhuǎn)/米為單位)。例如可以為實(shí)際平均轉(zhuǎn)動(dòng)Tave，act確定最小值TMIN?？梢岳绨?這種最小平均轉(zhuǎn)動(dòng)T組n設(shè)成大約1轉(zhuǎn)/米或者大約1.5轉(zhuǎn)沐。作為補(bǔ) 充或替代方案，可以設(shè)定最大目標(biāo)平均轉(zhuǎn)動(dòng)TMAX為例如大約4轉(zhuǎn)/米或大約3轉(zhuǎn)/米。可以設(shè)定的另一個(gè)過(guò)程參數(shù)是光纖的前進(jìn)速度Vf?？梢栽O(shè)定的又一個(gè)過(guò)程參數(shù)是為了賦予轉(zhuǎn)動(dòng)而作用在光纖上的摩擦力的初始值。例如可以為旋壓設(shè)備的參數(shù)s設(shè)定初始值s。，這種參數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)期間作用在光纖上的摩擦力相關(guān)。例如，該參數(shù)可以是為了賦予轉(zhuǎn)動(dòng)而強(qiáng)制與光纖嚙合的二個(gè)移動(dòng)部件限定的間隙的寬度s，如后面會(huì)解釋那樣。如后面說(shuō)明那樣，取決于所使用的旋壓設(shè)備的類(lèi)型，可以采用其它參數(shù)。 取決于所使用的旋壓設(shè)備，可以設(shè)定該旋壓設(shè)備的其它參數(shù)的初始值，例如翻轉(zhuǎn)頻率V和該旋壓設(shè)備的移動(dòng)部件在它產(chǎn)生光纖的轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)中的最大偏移A。例如，如果該旋壓設(shè)備包括一對(duì)輥并且其中 至少一個(gè)輥可以沿它的轉(zhuǎn)動(dòng)軸移動(dòng)，則最大偏移A對(duì)應(yīng)于該至少一個(gè) 輥相對(duì)平衡位置的最大縱向相對(duì)位移。旋壓設(shè)備的移動(dòng)部件的最大偏移確定光纖的實(shí)際最大轉(zhuǎn)動(dòng)角的值en^，act?？梢愿鶕?jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)Ttar (例如預(yù)定值T肌n和/或TMAX)和前進(jìn)速 度Vf來(lái)選擇翻轉(zhuǎn)頻率v的值。 一種可能的范圍是從l赫到15赫。一旦完成準(zhǔn)備步驟，該過(guò)程開(kāi)始(框IOO)，使光纖沿預(yù)定方向前 進(jìn)，并且通過(guò)具有在前一個(gè)步驟中設(shè)定的摩擦力初始值的摩擦力來(lái)使 光纖繞它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。例如， 一種旋壓設(shè)備作用于光纖，該旋壓設(shè)備具 有與摩擦力相關(guān)的旋壓設(shè)備參數(shù)的初始值So。按照本發(fā)明，光纖前進(jìn)期間在線測(cè)量(框200)賦予光纖的實(shí)際 轉(zhuǎn)動(dòng)Taet。在此步驟中，可以測(cè)量實(shí)際賦予光纖的最大轉(zhuǎn)動(dòng)Tmax，act， 或者最好測(cè)量實(shí)際平均轉(zhuǎn)動(dòng)Tave,act。依據(jù)本發(fā)明，利用該測(cè)量的結(jié)果，通過(guò)調(diào)節(jié)作用于光纖上的并且 負(fù)責(zé)光纖轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力的值，回動(dòng)地控制實(shí)際賦予光纖的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)。
例如，精細(xì)地控制與摩擦力相關(guān)的旋壓設(shè)備參數(shù)s的值。詳細(xì)地說(shuō)，測(cè)量的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)T^與預(yù)定義的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)T^比較(框300 )。例如，檢查平均轉(zhuǎn)動(dòng)Tave，aet的測(cè)量值是否在預(yù)定范圍內(nèi)(框300 )。 如果測(cè)量的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Taet與預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)T加相一致(框300的YES 輸出)，不必改變實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力。結(jié)果，可以不予修改地繼續(xù)光纖的加工(框IOO),并且重復(fù)先前的步驟(框200和300)。如果測(cè)量的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Tw在用于Ttar的預(yù)定技術(shù)要求之外(框300的NO輸出)，則進(jìn)一步檢查以確定實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Taet是否超過(guò)預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng) Ttar。例如，可以進(jìn)行是否Tave，ae一TMAx的檢查。如果實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)該預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)，例如Tave，aet大于TMAX (框400的 YES輸出)，則以允許某種程度的滑動(dòng)從而減小實(shí)際平均轉(zhuǎn)動(dòng)Tave，act 的方式減小摩擦力(框500)。在新的條件下繼續(xù)光纖的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程(框 100 )并且重復(fù)圖1的步驟200、 300和400。如果實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)低于預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)，例如T^，Mt小于TMIN (框400的NO輸出)，最好另一個(gè)步驟(框600)確定是否可進(jìn)一步提高作用在光纖上的摩擦力。例如，評(píng)估摩擦力是否不會(huì)達(dá)到使光纖斷裂或者使 其機(jī)械上損壞或削弱的極限。如果還未達(dá)到該極限，并且從而如果可進(jìn)一步增加該摩擦力(框600的YES輸出)，則以降低滑動(dòng)和增大實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)例如實(shí)際平均轉(zhuǎn)動(dòng)T謂，aet的方式加大摩擦力(框700 )。在新的 條件下繼續(xù)光纖的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程(框IOO)，并且重復(fù)前面說(shuō)明的步驟。如果已經(jīng)達(dá)到例如通過(guò)旋壓設(shè)備施加到光纖上的摩擦力的操作極限，換言之如果不能進(jìn)一步加大摩擦力(框600的NO輸出)，則產(chǎn)生 報(bào)警信號(hào)。識(shí)別對(duì)應(yīng)的光纖并且對(duì)其進(jìn)一步加工?？芍袛嘣撨^(guò)程或者 可繼續(xù)重復(fù)圖1的步驟100-600。取決于所使用的旋壓設(shè)備的類(lèi)型，為了控制實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Taet，除了 改變摩擦力之外，還可以引入翻轉(zhuǎn)頻率v和/或旋壓設(shè)備移動(dòng)部件的最 大偏移A的改變，如上述申請(qǐng)US 2002/0178758中i兌明的那樣。響應(yīng)于反饋信號(hào)調(diào)節(jié)摩擦力(步驟500和700)可以通過(guò)操作員 完成，或者更好是自動(dòng)完成。
圖2示意示出利用本發(fā)明的方法拉制光纖3的拉制系統(tǒng)1。光纖3可以是用任何適當(dāng)材料諸如玻璃或聚合物做成的任何類(lèi)型 的光纖，例如單模、多模、色散補(bǔ)償、專(zhuān)用光纖等等。拉制系統(tǒng)1包括多個(gè)實(shí)質(zhì)上沿著典型地為垂直的拉制方向的構(gòu) 件。拉制系統(tǒng)1包括能把預(yù)型件加熱到超過(guò)它的軟化點(diǎn)的熔爐4?？?以通過(guò)任何適當(dāng)技術(shù)，例如OVD、 VAD或MCVD在拉制過(guò)程之前或 同時(shí)形成該預(yù)型件。熔爐4可以為任何能使預(yù)型件2產(chǎn)生受控軟化的 類(lèi)型，例如感應(yīng)爐。拉制系統(tǒng)l典型地還包括能按預(yù)定速度Vf (稱(chēng)為拉制速度)向下 施拉伸光纖3的拉伸部件7，以及在拉制過(guò)程結(jié)束時(shí)纏繞光纖3的巻 帶盤(pán)8。沿著光纖的路徑設(shè)置一個(gè)對(duì)光纖3施加保護(hù)涂層的涂覆部件5是 有益的。拉制系統(tǒng)1還包括一個(gè)最好定位在涂覆部件5和拉伸部件7之間 的、易于對(duì)光纖3賦予繞它的軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)的旋壓設(shè)備6。旋壓設(shè)備6 的特征在于它實(shí)際上易于通過(guò)摩擦力向光纖賦予繞它的軸9的扭力。 典型地，設(shè)置至少一個(gè)能和光纖3的外表面接觸式地相互作用的移動(dòng) 部件，從而在該移動(dòng)件的表面和光纖的表面(例如光纖涂層)之間產(chǎn) 生摩擦力。該摩擦力具有至少一個(gè)沿著和光纖軸9垂直的方向的分量， 從而可以使光纖3繞它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該摩擦力典型地是朝該旋壓設(shè)備推光纖的壓力和覆蓋旋壓設(shè)備的 接觸光纖的表面的材料與覆蓋光纖表面的材料(例如涂層)之間的摩 擦系數(shù)的乘積。旋壓設(shè)備6可以為任何適于通過(guò)摩擦力對(duì)光纖施加扭矩的類(lèi)型。 例如，如所提及的美國(guó)專(zhuān)利5,298,047中說(shuō)明那樣，該設(shè)備可能包括諸 如輥的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，其配置成使它的轉(zhuǎn)動(dòng)軸能相對(duì)于垂直于光纖軸的預(yù) 定方向傾斜。在此配置下，壓力取決于光纖的張力(稱(chēng)為"拉制張力") 以及取決于由于存在移動(dòng)輥而造成的光纖相對(duì)于未擾動(dòng)光纖軸的偏 轉(zhuǎn)。從而，對(duì)于給定的拉制張力， 一種控制摩擦力的方法是精細(xì)調(diào)整 傾斜輥相對(duì)于光纖軸的橫向位置s。為了加大摩擦力，可使傾斜輥前進(jìn)從而增大上述光纖偏轉(zhuǎn)。這對(duì)于給定張力和給定摩擦系數(shù)加大光纖對(duì) 于傾斜輥的壓力并且因此加大摩擦力。相反，為了減小光纖偏轉(zhuǎn)而回 退傾斜輥會(huì)減小壓力并且因此減小摩擦力。旋壓設(shè)備6可以替代地例如為前面提及的專(zhuān)利US 6，324，872中說(shuō) 明的任何類(lèi)型。特別地，部件6可以包括一對(duì)相互對(duì)著光纖3的相對(duì) 側(cè)的、并且具有和光纖交互作用的表面的零件。例如，這對(duì)零件可以 是各自使其軸垂直于拉制軸9的輥，并且其中至少一個(gè)輥沿它自己的 軸以對(duì)光纖3賦予交變自旋的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。例如，旋壓設(shè)備6能以 預(yù)定的恒定翻轉(zhuǎn)頻率v(以秒的倒數(shù)為單位)賦予光纖3交變自旋。在包括一對(duì)相互面對(duì)光纖的相對(duì)側(cè)的零件的配置下，為了產(chǎn)生壓 力可以考慮二種情況。在第一情況下，這二個(gè)零件剛性地限定二者間 的間隙。例如，使二個(gè)零件中的一個(gè)對(duì)另一個(gè)偏置的力比在自旋期間 典型地對(duì)光纖作用的壓力大得多，并且一個(gè)擋板限制在該偏置力下一 個(gè)零件朝另一個(gè)零件移動(dòng)，從而限定該間隙。該"間隙"是按不存在 光纖3的情況下，第一和第二零件表面上光纖要位于的點(diǎn)之間的距離 定義的。該間隙典型地小于帶有涂層的光纖的直徑。當(dāng)把光纖插入到 這二個(gè)零件之間的間隙之中時(shí)，這二個(gè)零件基本保持它們的原始相對(duì)距離。光纖涂層和輥涂層的彈性反應(yīng)產(chǎn)生光纖和嚙合部件之間所需的 壓力。從而該壓力是第一和第二零件之間的間隙寬度的函數(shù)。增大該 間隙典型地造成壓力減小并且從而摩擦力減小，反之亦然。下面會(huì)進(jìn) 一步參照?qǐng)D3和4詳細(xì)地說(shuō)明依據(jù)該實(shí)施例的旋壓設(shè)備6的一個(gè)例子。 在第二種情況下，擋板不抵消這二個(gè)零件的偏置力，從而該偏置 力直接確定壓力。例如，通過(guò)一個(gè)彈簧偏置這二個(gè)零件，并且通過(guò)例 如控制壓縮的程度(諸如改變?cè)搹椈傻囊欢说奈恢?的方式來(lái)控制該 彈簧的彈性力。從而，控制摩擦力的一種替代方式是調(diào)整用于偏置這二個(gè)部件的 力。在此情況下，為了加大或減小摩擦力，分別加大或減小偏置力。 這加大或者減小光纖對(duì)輥的壓力。當(dāng)然，本發(fā)明還考慮組合上述二種
情況的混合配置，其中壓力的控制可取決于調(diào)整間隙和調(diào)整偏置力的 組合?？梢酝ㄟ^(guò)旋壓設(shè)備對(duì)光纖3的轉(zhuǎn)動(dòng)施加各種函數(shù)，例如恒定自旋 率函數(shù)或可變自旋率函數(shù)。例如，最好采用純正弦轉(zhuǎn)動(dòng)函數(shù)，對(duì)于給定周期對(duì)光纖引入基本 相等但相反的轉(zhuǎn)動(dòng)。可以采用其它本質(zhì)上非正弦的但具有足夠變化性 例如足夠的諧波量的非均勻自旋函數(shù)來(lái)對(duì)多個(gè)差拍長(zhǎng)度明顯減小 PMD。例如，可以把自旋函數(shù)構(gòu)建成是不同頻率的正弦分量的加權(quán)和， 其中這些分量的數(shù)量以及它們的權(quán)重被選擇成產(chǎn)生一個(gè)實(shí)現(xiàn)PMD減 小的總函數(shù)。也可以隨機(jī)產(chǎn)生自旋函數(shù)。在一些實(shí)施例中，該自旋函 數(shù)是調(diào)頻或調(diào)幅正弦函數(shù)。最好把自旋函數(shù)選擇成在拉制期間產(chǎn)生等 于零的凈絞合。在下面的說(shuō)明中將示例地假定通過(guò)旋壓設(shè)備6賦予光纖3的轉(zhuǎn)動(dòng) 按正弦規(guī)律變化。這會(huì)假定由于部件6的作用的結(jié)果，光纖3具有用關(guān)系式6ac產(chǎn)emax，act Sin ( 2兀Vt )表達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)角0act (相對(duì)于某固定參照點(diǎn)測(cè)量)，其中e,^ct是最大實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)角而V是轉(zhuǎn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)頻率，從而該光纖歷經(jīng)用關(guān)系式Tact=Tmax，act cos (2兀vt)表達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)是最大實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)。拉制系統(tǒng)1還包括一個(gè)測(cè)量部件10,其易于測(cè)量預(yù)型件2的頸縮 下游附近處對(duì)光纖3賦予的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)。該測(cè)量可以有益地沿著光纖3 前進(jìn)的路徑在任何需要測(cè)量賦予光纖3的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的位置處進(jìn)行。光纖轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量部件IO可以是適于該用途的任何類(lèi)型的部件，例如 象前面提到的本申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)US 2002/0178758中說(shuō)明那樣，它 可包括能在光纖3通過(guò)期間測(cè)量光纖3 (棵的或涂覆的)的直徑的直量的處理單元。該直徑監(jiān)視部件可以包含一個(gè)位于軸9上的光傳感器， 例如干涉測(cè)量類(lèi)型。該直徑監(jiān)視器易于響應(yīng)于光纖3的直徑產(chǎn)生要發(fā) 送到該處理單元的電信號(hào)。例如，該直徑監(jiān)視器通過(guò)光電二極管陣列 產(chǎn)生電信號(hào)，該光電二極管陣列接收通過(guò)把激光束引導(dǎo)到光纖上而獲
得的干涉條紋。該信號(hào)被發(fā)送到產(chǎn)生和該條紋圖案相關(guān)的若干電l^沖 的比較器裝置。然后脈沖計(jì)數(shù)裝置根據(jù)檢測(cè)到的脈沖數(shù)量提供指示光 纖直徑的信號(hào)。在光纖加工過(guò)程期間光學(xué)地測(cè)量光纖直徑的另一種技術(shù)包括步驟用光束橫向照射光纖的一部分，在圍繞該光纖的預(yù)定角度區(qū)段中 測(cè)量該部分光纖產(chǎn)生的陰影的幅值，以及，從該測(cè)量確定加工過(guò)程期 間直徑的變化。直徑監(jiān)視部件最好在光纖3前進(jìn)通過(guò)它期間有益地周期性地測(cè)量 光纖的直徑。直徑監(jiān)視部件在預(yù)定測(cè)量頻率(例如高于或等于500赫) 下工作。直徑監(jiān)視部件產(chǎn)生包括直徑測(cè)量值序列的信號(hào)。接著，處理 單元計(jì)算作為頻率f的函數(shù)的該信號(hào)的歸一化功率鐠P(f)，其典型地 包括多個(gè)峰值。有益地，該功率鐠的峰值與預(yù)置功率閾值PTH (例如 約等于0.1)比較，以便消除其功率低于該閾值的鐠的影響，從而減小噪聲。接著該處理單元確定在超過(guò)閾值PTH的峰值之中具有最大頻率 fmax的峰值。該處理單元從該最大頻率f,x的值找出由下式給出的賦予光纖3的最大實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Tmax，act:出于準(zhǔn)確測(cè)量以及控制過(guò)程的目的，最好計(jì)算賦予光纖3的平均 實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)T^，Mt,其可以確定為
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其中fave是由下面的關(guān)系式給出的超過(guò)閾值PTH的峰值組的平均頻率
<formula>formula see original document page 19</formula> (3 )
其中fth是截止頻率(例如10赫)，以便去除零頻率附近的某些噪聲。每個(gè)功率譜P (f)具有大量的峰值，其中位于翻轉(zhuǎn)頻率v整數(shù)倍 處的峰值被標(biāo)識(shí)為"信號(hào)峰值"。本申請(qǐng)人相信這些信號(hào)峰值是由于例
如光纖的橢圓橫截面、非橢圓性不對(duì)稱(chēng)(例如蛋形橫截面)或者直徑 測(cè)量和自旋函數(shù)之間的相移造成的。此外，存在大量不希望的峰值(它 們代表某種噪聲)，這例如由于光纖的振動(dòng)和振蕩所造成。從而信號(hào)峰 值代表峰值全集中的一個(gè)子集。如果這些不希望的峰值的數(shù)量大，則 和它們相關(guān)的噪聲可造成對(duì)所賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量不準(zhǔn)確。如后面參照?qǐng)D7說(shuō)明那樣，這種噪聲的存在據(jù)信是未滿足自旋條件的一種指示， 從而可以方便地利用這種噪聲激勵(lì)依據(jù)它的調(diào)節(jié)動(dòng)作。有益地，該處理單元計(jì)算該處理單元中存儲(chǔ)的預(yù)定數(shù)量的功率鐠 的平均功率譜Pave (f)。在轉(zhuǎn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)頻率大致恒定的時(shí)段中采集的 多個(gè)譜的平均值所具有的不希望峰值的數(shù)量(并且從而噪聲量)比各 個(gè)譜中的不希望峰值的數(shù)量小得多。該處理單元最好計(jì)算得到的平均謙Pave(f)的"品質(zhì)"，該品質(zhì)定義為該得到的平均鐠中信號(hào)峰值(按 翻轉(zhuǎn)頻率V的整數(shù)倍的量隔開(kāi))的數(shù)量Np和總峰值數(shù)量Np，t的比值。 為了按照參照?qǐng)Dl說(shuō)明的控制算法控制旋壓設(shè)備6的操作，對(duì)加工系統(tǒng)1設(shè)置控制單元12。有益地，控制單元12還完成和該過(guò)程相關(guān)的其它功能。例如，它可包括處理單元，其處理通過(guò)直徑監(jiān)視產(chǎn)生 的信號(hào)，如上面說(shuō)明那樣，和/或執(zhí)行包含有自旋函數(shù)的軟件算法和/或控制該過(guò)程的其他方面，例如控制拉制速度(通過(guò)改變拉伸部件7 和巻帶部件8的速度)，或者控制熱源4的熱量，例如響應(yīng)于從直徑測(cè) 量部件接收的直徑測(cè)量。有益地，控制單元12如后面說(shuō)明那樣，從轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量部件10接收 第一信號(hào)Sp存儲(chǔ)該信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理。它還配置成產(chǎn)生可能發(fā)送 到旋壓設(shè)備6的第二信號(hào)S2，并且可選地產(chǎn)生可能發(fā)送到監(jiān)視器16的第三信號(hào)S3?，F(xiàn)在參照?qǐng)Dl和圖2說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的拉制系統(tǒng)1的操作。 在啟動(dòng)該過(guò)程之前預(yù)先確定Tave，aet和/或Tmax，aet的目標(biāo)值或目標(biāo) 范圍。這樣的值或范圍以對(duì)光纖提供期望的傳輸特征例如PMD的方 式代表要賦予光纖的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)。在PMD情況下，當(dāng)把光信號(hào)發(fā)送到 光纖中時(shí)，使傳播模式之間的功率交換是這樣的，即，在至少等于差 拍長(zhǎng)度的光纖長(zhǎng)度中，使光纖缺陷和不規(guī)則性的影響保持均勻。從而 能明顯減小不對(duì)稱(chēng)應(yīng)力條件以及光纖中固有存在的形狀缺陷所引起的 負(fù)面影響。為了達(dá)到這個(gè)目的，最好賦予光纖這樣的自旋，使得引入平均轉(zhuǎn)動(dòng)Tave，aet，其中TMIN=1轉(zhuǎn)/米或1,5轉(zhuǎn)/米?？蛇x地，盡管從光纖性能的角度而言，Tave，Mt越高結(jié)果越好(例如對(duì)于增大的Tave，aet值 PMD趨于減小)，但仍可預(yù)定義有限的Tmax植。但是，過(guò)度轉(zhuǎn)動(dòng)可 能使光纖遭受過(guò)度的機(jī)械應(yīng)力并且可能使光纖振蕩，從而產(chǎn)生含噪聲 的測(cè)量。例如，tmax的良好值可以是4轉(zhuǎn)/米或3轉(zhuǎn)/米。單模式光纖的拉制速度Vf典型地設(shè)在從5米/秒到30米/秒的范圍內(nèi)。在準(zhǔn)備步驟(圖1的框50)，通過(guò)首先使預(yù)型件2前進(jìn)入到被事 先加熱到比軟化點(diǎn)高的溫度的熔爐4中來(lái)準(zhǔn)備拉制系統(tǒng)1。預(yù)型件2 的下部被熔化并接著產(chǎn)生熔化材料滴。在重力的作用下該滴向下拉長(zhǎng)， 以形成逐漸冷卻的熔化材料線狀件的方式它和其它熔化材料一起被拉 制。使該線狀件通過(guò)旋壓監(jiān)視部件10 (其典型地包括直徑監(jiān)視部件)、 涂覆部件5、旋壓設(shè)備6和拉伸部件7，并且在巻帶盤(pán)8上繞其若干匝。然后(圖1的框100 )，例如通過(guò)激勵(lì)拉伸部件7使光纖沿預(yù)定方 向前進(jìn)。拉伸部件7以逐步加大到預(yù)定拉制速度Vf的速度向下拉伸光 纖3，從而造成從預(yù)型件2的頸狀下部(稱(chēng)為"頸縮")2'連續(xù)形成光 纖。涂覆部件5對(duì)通過(guò)它的光纖3施加保護(hù)涂層。使旋壓設(shè)備6作用于光纖3上，其中摩擦力的初始值在過(guò)程開(kāi)始 時(shí)設(shè)定。例如，通過(guò)控制單元12利用第二信號(hào)S2向旋壓設(shè)備6傳送 旋壓設(shè)備6的參數(shù)的初始值50。設(shè)備IO用來(lái)測(cè)量(圖1的框200)對(duì)正好位于頸縮區(qū)2'下方的光 纖賦予的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Taet，即，實(shí)際賦予的自旋。在拉制過(guò)程開(kāi)始時(shí)以 及在該過(guò)程期間，按每一千米的拉制光纖至少檢測(cè)一次(最好每一百 米檢測(cè)一次)的速率得到這種測(cè)量。如前面討論那樣，該測(cè)出的實(shí)際 轉(zhuǎn)動(dòng)可能偏離預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)Tt 。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量部件10產(chǎn)生表示賦予光纖的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的第一信號(hào)&并 且把它發(fā)送到控制單元12。依據(jù)本發(fā)明，該測(cè)量的結(jié)果用于通過(guò)調(diào)整該旋壓設(shè)備的與摩擦力 相關(guān)的參數(shù)的值S來(lái)回動(dòng)地控制賦予光纖的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂茊卧?2比較測(cè)量的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Taet和預(yù)定基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)Ttar (框 300 )。例如，單元12檢查測(cè)量值Tave，aet是否大于預(yù)定值TMIN和/或小于預(yù)定值TMAX。如果實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)符合預(yù)定的技術(shù)要求(框300的YES 輸出)，不對(duì)旋壓設(shè)備6饋送反饋。如果實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)，例如Tave，aet大于TMAX (框400的YES輸出)，則在一實(shí)施例中控制單元12利用第二信號(hào)S2對(duì)旋壓^L備6產(chǎn)生和發(fā)送控制命令，以在能減小平均實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)1譜,^的方式減小摩擦力(圖1的框500)。該拉制過(guò)程在新條件下繼續(xù)光纖的轉(zhuǎn)動(dòng)(框 100)，并且重復(fù)使光纖前進(jìn)、測(cè)量實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)和確定實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)是否符合 規(guī)定的步驟。在另一實(shí)施例中，控制單元12產(chǎn)生要發(fā)送到監(jiān)視器16 的第三信號(hào)S3，從而可由操作員看到，操作員可進(jìn)行減小旋壓設(shè)備6 的摩擦力的操作。如果實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)低于預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)，例如Tave，ae"J、f TMIN (框400的NO輸出)，則控制單元12進(jìn)行另一個(gè)可選檢查(框600 )以確定摩擦 力是否已經(jīng)達(dá)到可能引起光纖破裂或者使光纖機(jī)械上變?nèi)醯臉O限。如 果尚未達(dá)到該極限(框600的YES輸出)，在一實(shí)施例中控制單元12 利用笫二信號(hào)S2對(duì)旋壓設(shè)備6發(fā)送命令，以在增大例如平均實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Tave，aet的方式增大摩擦力(框700 )。該過(guò)程在新條件下繼續(xù)光纖的自旋(框IOO)，并且重復(fù)前面說(shuō)明的各步驟。在另一實(shí)施例中，控制單 元12可能產(chǎn)生要發(fā)送到監(jiān)視器16的第三信號(hào)S3從而可由操作員看 到，操作員可完成上述增大旋壓設(shè)備6的摩擦力的操作。有益地,對(duì)其實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量超出預(yù)定技術(shù)要求的光纖進(jìn)行才艮警(例 如通過(guò)粗纏繞來(lái)識(shí)別)。如果已達(dá)到旋壓設(shè)備6施加的摩擦力的操作極限(框600的NO 輸出)，控制單元12產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，例如通過(guò)發(fā)送到監(jiān)視器16的第三 信號(hào)S3。接著識(shí)別對(duì)應(yīng)的光纖并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
取決于所使用的旋壓設(shè)備的類(lèi)型，如上述申請(qǐng)US 2002/0178758 中說(shuō)明那樣，為了控制實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)Taet，還可以引入翻轉(zhuǎn)頻率v的變化 和/或旋壓設(shè)備6的移動(dòng)部件的最大偏移A的變化?，F(xiàn)參照?qǐng)D3 (側(cè)視圖)和圖4 (頂視圖)詳細(xì)地說(shuō)明尤其適用于本 發(fā)明的方法和系統(tǒng)的旋壓設(shè)備6的示范實(shí)施例。圖中相同的零件^^吏用 相同的附圖標(biāo)記。旋壓設(shè)備6包括圓柱形第一輥和第二輥102、 103，它們分別繞著 各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸104和105轉(zhuǎn)動(dòng)。可以'用彈性材料覆蓋輥102和103。 拉制時(shí)這二個(gè)輥在相對(duì)側(cè)與光纖3嚙合。軸104和105彼此平行并垂 直于光纖3的軸。輥103安裝在支座107上，并且以能繞它的軸105 自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式由零件111和112保持。輥102安裝在支座106上， 并且以能繞它的軸104自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式由圖3的第一零件110和該輥 另一側(cè)上的類(lèi)似第二零件(未示出)保持。支座106在支承120上滑 動(dòng)，而支承120和拉制塔架固定連接。相似地，支座107在和該拉制 塔架固定連接的支承121上滑動(dòng)。二個(gè)支座106和107的相對(duì)滑動(dòng)運(yùn) 動(dòng)大致彼此平行，并且平行于二個(gè)輥102和103的軸104和105。零件110通過(guò)充當(dāng)使輥102相對(duì)于輥103傾斜的支點(diǎn)的可轉(zhuǎn)動(dòng)接 頭115與支座106連接。圖3中的雙箭頭曲線表示零件110的傾斜運(yùn) 動(dòng)。零件110具有一個(gè)從接頭115和輥102的軸104之間的某個(gè)點(diǎn)凸 出的C形凸出物113。在零件113的上側(cè)安裝輪130，使得該輪能繞 它的大致平行于光纖的軸101的軸132自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。類(lèi)似地，通過(guò)可 轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈在支座106上安裝相對(duì)于零件110位于輥102的另一側(cè)的上 述第二零件。這個(gè)零件具有類(lèi)似于凸出物113的C形凸出物114。在 零件114的上側(cè)安裝輪131，從而輪131能繞它的大致平行于光纖的 軸101的軸134自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。這二個(gè)輪130和131可以自由地在零件 140上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)在支座106和凸出物113的下臂之間壓縮的彈簧141 的作用這二個(gè)輪偏置在零件140上。從而，當(dāng)支座106在支承120上 滑動(dòng)時(shí)，二個(gè)輪130和131在零件140的平表面上轉(zhuǎn)動(dòng)。零件140可 以在固定地和安裝在支承121上的垂直立柱150連接的一組導(dǎo)軌145、
146、 147上滑動(dòng)。通過(guò)二個(gè)電子驅(qū)動(dòng)的、并且按它們的延伸在l微米 之內(nèi)方式被監(jiān)視的壓電元件151來(lái)驅(qū)動(dòng)零件140相對(duì)于光纖3的軸的位置。
零件110、 113和130限定承載第一輥102的第一支承。零件121、 107、 111、 150、 145和146限定承載第二輥103的第二支承。作用在 第一支承上的彈簧141使該第一支承朝著零件140偏置，并把偏置力 設(shè)成比光纖轉(zhuǎn)動(dòng)期間典型涉及到的壓力大，從而當(dāng)把光纖插在二個(gè)輥 之間時(shí)，在該偏置力的作用下二個(gè)輥基本保持間隙不變。取決于由在 所述第一和第二支承之間抵抗彈簧141的作用而動(dòng)作的壓電元件151 所操縱的零件140的位置，可以高精度地改變和保持二個(gè)輥102和103 之間的間障。對(duì)于給定操作條件，壓力本質(zhì)上是由二個(gè)輥102和103 之間的間隙確定的，如前面定義那樣。彈簧141的偏置力確定二個(gè)輥 102和103按足夠小的間隙可作用在光纖3上最大壓力。
這樣，就能在轉(zhuǎn)動(dòng)期間通過(guò)控制圖3和4的旋壓設(shè)備6的間隙值S 來(lái)控制作用在光纖3上的摩擦力。
在一替代配置中，借助于控制第一輥102相對(duì)于第二輥103的位 置的步進(jìn)馬達(dá)，例如通過(guò)驅(qū)動(dòng)作用在第一輥102上的測(cè)微計(jì)螺桿，替 代致動(dòng)器151和彈簧141。在又一種配置中，致動(dòng)器可以作用于彈簧 141以便控制二個(gè)輥之間的偏置力，所述偏置力是和作用在光纖3上 的壓力相關(guān)的，如前面更詳細(xì)說(shuō)明的那樣(在此情況下，上面限定的 間隙消失)。
驅(qū)動(dòng)旋壓設(shè)備6以賦予純正弦旋壓函數(shù)。相應(yīng)地，如通過(guò)繞它的 軸161轉(zhuǎn)動(dòng)的、并且經(jīng)由二個(gè)零件162和163連接到二個(gè)支座的曲軸 160 (圖4中示出)所驅(qū)動(dòng)的那樣，這二個(gè)支座106和107的運(yùn)動(dòng)大致 是正弦的。這種運(yùn)動(dòng)會(huì)^^光纖3以對(duì)應(yīng)的正弦方式轉(zhuǎn)動(dòng)。曲軸160的 形狀確定正弦的固定振幅A，而角速度確定翻轉(zhuǎn)頻率v。
下面說(shuō)明按照本發(fā)明的方法賦予轉(zhuǎn)動(dòng)而加工拉制一組68個(gè)玻璃 預(yù)型件(每個(gè)約300千米長(zhǎng))的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
通過(guò)外部汽相淀積(OVD )過(guò)程，得到這些具有相應(yīng)折射率分布，從而產(chǎn)生直徑約為125nm的且具有低雙折射的常規(guī)單模光纖的預(yù)型 件。使用和參照?qǐng)D2說(shuō)明的系統(tǒng)相類(lèi)似的垂直拉制系統(tǒng)來(lái)拉制這組預(yù) 型件。預(yù)定最小平均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)為T(mén)MIN=1.5轉(zhuǎn)/米。不設(shè)定最大平均轉(zhuǎn)動(dòng) TMAX。拉制速度Vf設(shè)為18米/秒。旋壓設(shè)備6為上面參照?qǐng)D3和圖4說(shuō)明的類(lèi)型，其中二個(gè)輥102 和103的翻轉(zhuǎn)頻率v設(shè)為3.7赫，并且在加工期間保持不變。二個(gè)輥 的橫向運(yùn)動(dòng)的偏移(振幅A)約為土5mm (即， 一個(gè)輥具有相對(duì)于中 心位置的用x=Acos (2兀vt)表達(dá)的位置，而另一個(gè)表達(dá)為x=-Acos (2冗vt))。如上面說(shuō)明那樣，通過(guò)數(shù)值處理從預(yù)型件頸縮區(qū)下方取到的直徑 測(cè)量信號(hào)，利用直徑監(jiān)視系統(tǒng)測(cè)量賦予光纖的實(shí)際平均自旋。從四個(gè) 直徑信號(hào)譜的平均譜得到實(shí)際平均自旋。在每個(gè)預(yù)型件的拉制過(guò)程的 開(kāi)始時(shí)以及在過(guò)程期間，按約每300-400米的拉制光纖一個(gè)值的速率 (每個(gè)譜是按約每100米一個(gè)的速率取得)得到實(shí)際平均自旋。當(dāng)加速后達(dá)到目標(biāo)拉制速度時(shí)，驅(qū)動(dòng)壓電元件151以得到至少2 轉(zhuǎn)/米但不超過(guò)3轉(zhuǎn)/米的初始平均轉(zhuǎn)動(dòng)。利用自旋的在線測(cè)量以檢查 整個(gè)拉制過(guò)程中平均自旋的水平是否保持高于1.5轉(zhuǎn)/米。利用該信息 按需要回動(dòng)地調(diào)節(jié)旋壓設(shè)備的間隙，以達(dá)到自旋的該最小目標(biāo)水平。 以此方式，能保證每個(gè)預(yù)型件的整個(gè)加工中平均自旋總是高于1.5轉(zhuǎn)/ 米。利用對(duì)長(zhǎng)度各約為5到20km的并且按零張力纏繞的繞線筒樣本 的波長(zhǎng)掃描方法(固定分析儀測(cè)量方法，IEC 60793-1-48 (方法A))， 對(duì)從按照上面的方法拉制該68個(gè)預(yù)型件而進(jìn)行的光纖產(chǎn)生的PMD測(cè) 量結(jié)果可以概括如下平均PMD=0.028ps/V^標(biāo)準(zhǔn)差PMD=0.006ps/V^PLDV=0.033ps/V^這個(gè)結(jié)果示出本發(fā)明的方法相對(duì)于相同條件下但不具有自旋監(jiān)視 和摩擦力反饋的情況下生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，后一種生產(chǎn)的結(jié)果可以概括如下 平均PMD=0.040ps/V^ 標(biāo)準(zhǔn)差PMD=0.020ps/V^ PLDV=0.064ps/V^PMD鏈合設(shè)計(jì)值(PLDV )是根據(jù)標(biāo)題為"IEC 61282-3: Guidelines for the calculation of PMD in fibre optic systems"的文檔IEC 86C/265/CD (第3.1.1.1和3.1.2.1段)得到的。即，從對(duì)光纖整個(gè)生 產(chǎn)中的隨機(jī)樣本的PMD測(cè)量，通過(guò)Montecarlo仿真得到對(duì)24條光 纖的鏈的預(yù)測(cè)PMD值的分布。PLDV定義為使99.9%的數(shù)據(jù)保持低 于該P(yáng)LDV。更好的平均PMD的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。當(dāng)應(yīng)用于光纖拉制時(shí)，本發(fā) 明的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于在整個(gè)拉制過(guò)程中可以采用連續(xù)監(jiān)視和反饋 來(lái)保證光纖的實(shí)際平均轉(zhuǎn)動(dòng)的窄的分布，還可以預(yù)期對(duì)應(yīng)于PMD的 窄的分布。這是通過(guò)比較上面示出的PMD標(biāo)準(zhǔn)差值來(lái)證實(shí)的。這轉(zhuǎn) 而造成PLDV較低，因而更重要地產(chǎn)生減少PMD測(cè)量次數(shù)的可能性， 這種測(cè)量是復(fù)雜和耗時(shí)的。本申請(qǐng)人已經(jīng)驗(yàn)證，有益的是在拉制過(guò)程整個(gè)持續(xù)時(shí)間的第一個(gè) 四分之一時(shí)間中至少一次地進(jìn)行本發(fā)明的方法(測(cè)量實(shí)際自旋、和目 標(biāo)自旋比較、以及若需要調(diào)整摩擦力)，從該拉制過(guò)程已達(dá)到它的規(guī)范 狀態(tài)的時(shí)刻(例如預(yù)先設(shè)定的拉制速度)計(jì)算。在該第一個(gè)四分之一 時(shí)間之后，最好完成至少一次依據(jù)本發(fā)明的方法的附加控制。例如， 在大約過(guò)程一半時(shí)間時(shí)至少一次的附加控制。在該過(guò)程中至少幾次地 重復(fù)本發(fā)明的方法更佳，例如總拉制持續(xù)時(shí)間的約每50%或25%的時(shí) 段一次，最好按規(guī)則間隔諸如每十分鐘一次?，F(xiàn)參照?qǐng)D5概念性地說(shuō)明本發(fā)明方法的操作原理。圖5是依據(jù)上述的方法拉制的光纖的、作為任意單位(a.u.)的 時(shí)間的函數(shù)的測(cè)量的平均轉(zhuǎn)動(dòng).平均轉(zhuǎn)動(dòng)的報(bào)警閾值(TMIN)示例地被設(shè)為1.65轉(zhuǎn)/米，以及當(dāng)在 明顯時(shí)段中越過(guò)該閾值時(shí)人工地進(jìn)行對(duì)圖3和4的旋壓設(shè)備6的間隙 的反饋。如圖5中在6000a,u.時(shí)間附近用二個(gè)對(duì)應(yīng)于大約300a.u.的時(shí) 間間隔的箭頭所示出那樣(這對(duì)應(yīng)于光纖的大約為5千米的跨度)，實(shí) 際平均轉(zhuǎn)動(dòng)已經(jīng)低于閾值。在6000a.u.之前，平均轉(zhuǎn)動(dòng)已經(jīng)在可忽略 的時(shí)段中低于該閾值。于是，驅(qū)動(dòng)圖3和4的壓電元件151，以便減 小圖3和4的旋壓設(shè)備6的間隙大約10pm。平均轉(zhuǎn)動(dòng)迅速地提高到 可接受水平。從圖5中示出的數(shù)據(jù)觀測(cè)出，該反饋不是最優(yōu)的，從而 大約13000a.u.處的平均轉(zhuǎn)動(dòng)的減小未被補(bǔ)償。
當(dāng)然，可配置反饋控制回路的功能，以便及時(shí)地對(duì)測(cè)量的平均轉(zhuǎn) 動(dòng)的變化作出反應(yīng)。
作為一個(gè)比較例子，圖6示出一條和圖5中示出的曲線類(lèi)似的、 但在控制過(guò)程期間不進(jìn)行反饋的曲線。平均轉(zhuǎn)動(dòng)在該拉制過(guò)程結(jié)束附 近逐漸下降到低于技術(shù)要求范圍的值。相信摩擦系數(shù)已逐漸下降。依 據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)反饋能通過(guò)逐步減小第一和第二輥102和103之間的 間隙從而加大壓力來(lái)修正該現(xiàn)象。
圖7示出如上面舉例說(shuō)明那樣在拉制過(guò)程期間(任意時(shí)間單位) 的平均轉(zhuǎn)動(dòng)(上曲線，左標(biāo)度)和鐠品質(zhì)(下曲線，右標(biāo)度)。i普品質(zhì) 是按照前面那樣定義的(通過(guò)平均四個(gè)功率鐠得到的平均功率鐠)。同 樣，示例地把平均轉(zhuǎn)動(dòng)的報(bào)警閾值(T旭N)設(shè)為1.65轉(zhuǎn)/米，并且人工 地進(jìn)行對(duì)圖3和4的旋壓設(shè)備6的間隙的反饋。在6000任意時(shí)間單位 之前，測(cè)量的平均轉(zhuǎn)動(dòng)在大的變化范圍中(約在1到3轉(zhuǎn)/米之間)迅 速波動(dòng)。更重要地是，由于功率鐠品質(zhì)低(約為0.25，并且總是低于 0.5)，平均轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量是不可靠的。相信可能由于二個(gè)輥102和103 之間的間隙比最優(yōu)間隙大并且因此作用在光纖上的壓力不足，光纖 101未牢固地嚙合在這二個(gè)輥之間。if人為光纖在輥102和103的表面 上不規(guī)則地滑動(dòng)和/或跳動(dòng)，從而造成光纖在橫跨光纖軸的方向上的平 均轉(zhuǎn)動(dòng)的波動(dòng)以及不規(guī)則振蕩。
在6000任意單位附近，二個(gè)輥102和103彼此更靠近以減小約 40nm的間隙。功率鐠明顯改善(品質(zhì)大于0.5)并且測(cè)量的平均轉(zhuǎn)動(dòng) 顯示出與技術(shù)要求相符的穩(wěn)定值(大約1.8轉(zhuǎn)/米)。
從而，本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，和實(shí)際光纖轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的功率鐠品質(zhì)是旋壓設(shè)備6正確工作的良好指示，并且可以作為對(duì)特定自旋參數(shù)例如 平均轉(zhuǎn)動(dòng)的補(bǔ)充或替代而回動(dòng)地控制該設(shè)備。本發(fā)明的一實(shí)施例中，本發(fā)明方法的目的是作為瞬時(shí)摩擦系數(shù)的 函數(shù)優(yōu)化作用于光纖上的壓力。再次參照?qǐng)D1，當(dāng)框300代表的步驟 的輸出為YES時(shí)(即，賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)處于期望范圍)，可配置控制單元 12從而減小壓力。在此方式下，該方法尋找作為瞬時(shí)摩擦系數(shù)函數(shù)的、 足以得到預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)的最小壓力。這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是使光纖受到的 機(jī)械應(yīng)力(例如擠壓)盡可能地小，從而改進(jìn)光纖的機(jī)械性能。除了針對(duì)拉制過(guò)程說(shuō)明的應(yīng)用之外，依據(jù)本發(fā)明的方法還可以應(yīng) 用于其它的其中在光纖沿預(yù)定方向前進(jìn)時(shí)希望保證賦予光纖的目標(biāo)實(shí) 際轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種賦予光纖預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，該方法包括步驟使光纖按預(yù)定方向前進(jìn)；在前進(jìn)步驟期間，通過(guò)作用在光纖上的摩擦力來(lái)賦予光纖繞它的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；以及在使光纖前進(jìn)的步驟期間測(cè)量與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)；其特征在于，該方法還包括在使光纖前進(jìn)的步驟期間響應(yīng)于該測(cè)量的參數(shù)來(lái)控制所述摩擦力從而達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)的步驟。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中所述摩擦力是通過(guò)光纖的表面與賦予 該光纖轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)部件的表面的接觸而產(chǎn)生的。
3. 權(quán)利要求2的方法，其中該摩擦力是光纖對(duì)該移動(dòng)部件的所述 表面的壓力和光纖表面以及移動(dòng)部件表面之間的摩擦系數(shù)的乘積，以 及其中，控制摩擦力包括控制所述壓力。
4. 依據(jù)上述任一權(quán)利要求的方法，其中測(cè)量與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的 參數(shù)的步驟包括測(cè)量光纖的直徑的步驟。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中測(cè)量與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)的步驟 還包括產(chǎn)生與光纖直徑相關(guān)的測(cè)量信號(hào)、產(chǎn)生所述測(cè)量信號(hào)的頻譜、 以及從所述頻鐠評(píng)估所述參數(shù)。
6. 依據(jù)上述任一權(quán)利要求的方法，其中控制摩擦力的步驟包括以 下步驟比較該測(cè)量的參數(shù)和與該預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的預(yù)定值；以及，響 應(yīng)于所述比較控制該摩擦力。
7. 依據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中控制摩擦力的步驟還包括在測(cè)量 的參數(shù)小于該預(yù)定值的情況下加大摩擦力的步驟。
8. 依據(jù)上述任一權(quán)利要求的方法，其中與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù) 是平均轉(zhuǎn)動(dòng)。
9. 依據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中測(cè)量與賦予的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)的 步驟還包括評(píng)估所述頻鐠的品質(zhì)參數(shù)的步驟，以及其中，控制摩擦力 的步驟包括在所述評(píng)估的品質(zhì)參數(shù)小于或等于預(yù)定閾值的情況下加大 摩擦力的步驟。
10. —種生產(chǎn)光纖的方法，包括以下步驟 把玻璃預(yù)型件加熱到超過(guò)它的軟化點(diǎn)； 從所述預(yù)型件沿拉制方向拉制光纖； 對(duì)光纖施加保護(hù)涂層；以及 依據(jù)上述任一權(quán)利要求的方法賦予光纖預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)。
11. 一種賦予沿某方向前進(jìn)的光纖(3 )預(yù)定軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)(1 )， 該系統(tǒng)包括適用于通過(guò)摩擦力與光纖(3)轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合的旋壓設(shè)備(6); 操作上與所述旋壓設(shè)備(6)相關(guān)聯(lián)以調(diào)整所述摩擦力的致動(dòng)器 (151);當(dāng)光纖(3 )沿所述方向前進(jìn)時(shí)易于測(cè)量與光纖轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)的 測(cè)量部件(10);以及與所述測(cè)量部件(10 )以及所述致動(dòng)器(151 )連接的控制單元(12 )， 用于響應(yīng)于所述測(cè)量的參數(shù)在操作上驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器(151),以達(dá)到 預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)。
12. 依據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)(1)，其中該控制單元(12)包括適 用于比較所述測(cè)量的參數(shù)和與該預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的預(yù)定值、并且適用于 響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生控制信號(hào)以便驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器(151)的電路。
13. —種用于使光纖(3)繞它的軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備(6),該設(shè) 備包括易于對(duì)光纖(3)的表面施加摩擦力和通過(guò)所迷摩擦力賦予光纖(3)繞它的軸(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)的接觸部件(102)，以及操作上與所述接 觸部件(102 )連接的致動(dòng)器部件(151 )，其特征在于，該致動(dòng)器部件 (151)是響應(yīng)于外部電子信號(hào)電子可控的，以便改變所述摩擦力。
14. 權(quán)利要求13的設(shè)備(6 )，包括易于和所述接觸部件(102) 一起限定容納光纖(3)的間隙的另一個(gè)接觸部件(103)，其中該致動(dòng) 器部件(151)易于作用于該接觸部件(102)以便控制所述間隙。
15. 權(quán)利要求14的設(shè)備(6)，還包括承載所述接觸部件(102) 的第一支承部件、承栽所述另一個(gè)接觸部件(103)的第二支承部件、以及作用于該第一支承部件以便朝著所述第二支承部件推所述第一支承部件的彈性部件(141 )，其中所述致動(dòng)器部件(151)抵抗所述彈性 件(141)的作用在所述第一和第二支承之間動(dòng)作以控制所述間隙。
16. 權(quán)利要求13至15中任一權(quán)利要求的設(shè)備(6)，其中所述致 動(dòng)器部件(151)是壓電部件。
17. 權(quán)利要求13的設(shè)備(6),包括易于對(duì)著所述接觸部件接觸光 纖的另一個(gè)接觸部件(103),其中所述致動(dòng)器部件易于控制接觸部件(102)和另一個(gè)接觸部件(103)之間的偏置力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種賦予光纖繞它的軸的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)的方法和基于所述方法的系統(tǒng)，其中當(dāng)光纖沿預(yù)定方向前進(jìn)時(shí)，通過(guò)作用在光纖上的摩擦力使光纖轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)光纖沿該方向前進(jìn)時(shí)在線地測(cè)量賦予光纖的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)，并且響應(yīng)于所述測(cè)量的轉(zhuǎn)動(dòng)控制該摩擦力，從而得到預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明還公開(kāi)了旋壓設(shè)備，其通過(guò)能從外部可控制的摩擦力對(duì)光纖起作用，并且尤其適于和依據(jù)本發(fā)明的方法一起使用，以及適于在本發(fā)明的系統(tǒng)內(nèi)使用。
文檔編號(hào)G01B11/10GK101119938SQ200480044825
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者吉西比·瑪拉弗龍?zhí)? 安德烈·馬佐提, 弗朗科·科克尼, 杰勒德·特斯塔 申請(qǐng)人:普雷斯曼電纜及系統(tǒng)能源有限公司