专利名称：光纤劈裂设备的制作方法
光纤劈裂设备本发明涉及一种用于接合(splicmg)光纤的设备，尤其是涉及采用 手持便携工具形式的这种设备。本发明还涉及用于劈裂(cleaving)光 纤的机构， 的机构。目前存在两种将光纤接合在一起的己知的基本方法，机械接合 和熔接。机械接合具有不需要使用带动力工具的优点，并因此适合 于根据需要接合的网络位置而在光通信网络中原位使用，例如在室 外环境或用户驻地。虽然可制作高可靠的机械接合，但机械接合并 不总是能提供低程度的熔接光损耗，或长期可靠性。因此，对于许 多情形，熔接优选于机械接合。将光纤的末端熔融在一起(例如通过对光纤的末端应用放电)的熔 接，其需要电功率。蓄电池驱动的便携式手持熔接工具是己知的， 并用于原位产生熔接。然而，虽然通过便携式接合工具部分地解决 了便携性的问题，但是仍然存在与原位产生熔接相关的另 一 问题； 这就是准备光纤端面，从而可在端面之间形成令人满意的熔接的问 题。为了形成令人满意的熔接，需要产生高品质的清洁的光纤端面； 这需要劈裂光纤，以除去其现存的端部，并产生新鲜的高品质的端 面。便携式光纤劈裂工具是己知的；然而，为了产生具有足够的高 品质，以形成高品质熔接的光纤端面，通常需要一种用于便携式劈 裂工具的稳定的工作平台。其结果是一旦光纤被劈裂，必须将劈刀 放置在一边，并必须将劈裂的光纤传送至接合工具。本发明试图解决上面的问题，并且以可靠且便利的方式原位形 成真正高品质的熔4矣。
因此，本发明的第一方面提供了一种用于劈裂光纤的机构，其 包括光纤劈裂装置，以及设置成可夹紧光纤、并可施加拉力而使光 纤在被劈裂时处于张紧状态下的一个或多个夹紧部件，夹紧部件还 设置成一旦光纤已经劈裂，就可弹出被劈去的光纤部分。本发明的优选实施例具有这样的优点，即通过将光纤接合机构 和光纤劈裂机构组合在单一设备中，从而避免将劈裂的光纤从劈裂 设备传送至分开的接合设备的问题(这带有被污染和损伤的相关风 险)。在本发明的优选实施例中，该设备的光纤接合机构是一种用于 在光纤之间形成熔接的熔接机构。因此有利的是，该接合机构可包 括设置成可提供放电以便在光纤之间产生熔接的电极。该设备的光纤劈裂机构优选设置成可劈裂光纤，从而产生适合 于通过光纤接合机构而接合在另一光纤末端上的光纤末端。更优选 的是，劈裂机构设置成可劈裂光纤，从而产生基本上垂直于光纤纵 轴线的光纤端面。有利的是，光纤劈裂机构可包括光纤劈裂装置，尤其是光纤劈 裂部件，例如刀片，尤其是刻划刀片，其设置成可刻划光纤，导致 裂紋在光纤上扩展，从而劈裂光纤。刻划刀片优选包括划轮。例如， 划轮可具有金刚石刀片，或者可使用由金刚石(例如)形成的刻划刀片 的另一种替代形式。作为附加或作为备选，光纤劈裂机构可包括当 光纤被劈裂(例如当刻划刀片刻划光纤时)造成光纤弯曲的砧座。劈裂 机构可包括一个或多个光纤夹紧和/或支撑部件，以便在劈裂光纤时 夹紧和/或支撑光纤。在光纤已经被劈裂之后，优选通过夹紧部件继续将对被劈去的 光纤部分施加拉力，而弹出被劈去的光纤部分。在光纤已经被劈裂 之后，这种或每个夹紧部件优选可释放其对被劈去的光纤部分的夹 紧力。这种或每个夹紧部件优选设置成可围绕着与夹紧部件所夹紧的
光纤的纵轴线基本垂直定向的轴线而回转。例如，可通过对夹紧部 件施加回转力矩，来施加这种或每个夹紧部件作用于光纤上的拉力。有利的是，夹紧部件可包括一对相对的夹紧部件，其设置成可 通过将光纤夹捏在它们之间而夹紧光纤。夹紧部件优选被偏置到打开位置，在该位置，可将待由夹紧部 件夹紧的光纤放置在夹紧部件之间，直到促动劈裂机构时，夹紧部 件就夹紧光纤。本发明的劈裂机构或接合设备可包括设置成可接受从夹紧部件 弹出的被劈去的光纤部分的废物容器。在本发明特别优选的实施例中，该设备还包括一个或多个分开 的夹块，其用于夹紧在待被设备劈裂和接合的光纤上。有利的是， 该设备可包括一个或多个设置成在光纤的劈裂和/或接合期间可将夹 紧在光纤上的夹块保持住的保持装置。保持装置可设置成造成或允 许夹块在例如劈裂机构和接合机构之间运动。作为附加或作为备选， 保持装置可设置成可将夹块夹紧的光纤末端彼此相对于对方进行定 位，使得光纤末端可通过接合^L构而接合在一起。在本发明的一些实施例中，该设备可包括光学监测系统，从而 通过例如至少其中一个光纤所传送的光来监测由夹块夹紧的光纤末 端的对准和/或接近度。这种监测系统对于本领域中的技术人员是众 所周知的。该设备可包括控制系统，从而通过保持装置并利用例如 由监测系统所获得的对准和/或接近度信息，来控制由夹块夹紧的光 纤末端的对准和/或接近度。有利的是，该设备，尤其是保持装置， 可包括用于对由夹块夹紧的光纤末端进行定位的压电机构(或其它机 构)。该设备或机构优选是一种便携式工具，尤其是手持工具。劈裂机构和/或接合机构优选是电动的，最优选是电池驱动的。现在将参照附图通过示例来描迷本发明的 一些优选实施例，其
中
图1 (视图(a)和(b))显示了根据本发明的手持便携式接合设备的第 一实施例；图2(a)显示了接合设备的第 一实施例的另 一(局部)视图； 图2(b)显示了图2(a)的细节；图3(a)显示了接合设备的第 一实施例的又一(局部)视图； 图3(b)显示了图3(a)的细节；图4(视图(a)和(b))显示了根据本发明的手持便携式接合设备的第 二实施例；图5(a)显示了接合设备的第二实施例的另 一(局部)视图； 图5(b)显示了图5(a)的细节；图6(视图(a)和(b))显示了接合设备的第二实施例的又一(局部)视图；图7是根据本发明的优选劈裂机构的一部分的局部剖视图； 图8显示了图7所示劈裂机构的另一视图； 图9(视图(a)和(b))显示了图7和8所示劈裂机构的又一视图；和 图IO显示了图7至图9的劈裂机构的一些构件的细节。图l(视图(a)和(b))显示了根据本发明的手持便携式接合设备1的 第一实施例；该接合设备包括光纤接合机构3和光纤劈裂机构5。在图2和图3中，最清晰地显示了光纤劈裂机构5;其包括采用 划轮7形式的刻划刀片，其基本上可在划轮平面上移动，使其可接 近并刻划由设备保持的光纤9。如图所示，光纤9具有夹紧在其上面 的夹块11。夹块11包括主要部分13,以及(通过例如磁引力，但其 它连接机构也是可行的)而连接在主要部分13上的两个辅助部分15， 从而将光纤9夹紧在主要部分和各辅助部分之间。夹块ll(和上面夹紧的光纤9)插入到保持装置中，保持装置采用 接合设备1中的接收槽17的形式，使得光纤9的端部容纳并夹紧在
设备孔19中。当夹块11和光纤9这样设置时(如图2和3中所示)， 在夹块11和孔19之间延伸的光纤9的一部分21定向成基本垂直于 划轮7。之后，如图3中所示，促动光纤劈裂机构(优选通过键盘23 用电子方式)，导致划轮接近光纤9，并切划光纤。光纤9的劈裂通 过劈裂机构的砧座(未显示)来完成，砧座使光纤部分21挠曲，导致 裂紋穿过光纤上而从光纤的刻划面开始扩展开。劈裂产生光纤9的 新端面，其基本上垂直于光纤的纵轴线。现在返回到图l(视图(a)和(b))，设备1的接合机构3通过回转屏 幕25而与劈裂机构5分隔开。 一旦光纤9已经劈裂，从而产生新的 垂直的光纤端面，就可从劈裂才几构5中手动地取下夹块/光纤组件， 并安装在接合机构3中(夹块11仍保持夹紧在光纤9上，以用于后续 的接合操作)。接合机构3包括采用精度台27形式的保持装置(如图 所示通常采用凹槽的形式)。 一旦第二光纤以上述相同的方式被劈裂， 就手动地从劈裂机构5中取下其夹块/光纤组件(即光纤和仍夹紧在光 纤上的夹块)，并且还安装在接合机构3的精度台27上，定向成使得 这两个光纤的新的端面彼此相向(也就是说，第二光纤定向在刚好相 对于第一光纤相反的方向上，即180度上)。接下来，通过精度台27将待接合的两个光纤9对准，并修正便 于熔接的面对面的接近度。光纤通过其相应的夹块11而彼此相对移 动，夹块11本身通过压电机构或通过另一机构(例如通过电动机)而 精度台27上移动。这两个光纤的正确对准和接近定位优选通过光学 监测/控制系统来监测，并可进行自动控制。监测/控制系统利用沿着 和/或穿过至少其中一个光纤传送的光，并基于从光纤端面和/或穿过 光纤所检测到的光，来监测和/或控制光纤的正确定位。一旦两个光纤9的端面4皮此相对地正确定位以便用于熔接时， 就通过接合机构3的电极(未显示)进行接合，所述电极产生放电，其 通过高度局部化的高温使光纤端面熔合在一起。在熔合工艺期间， 两个光纤端面可彼此推挤在一起，以确保正确无缺陷的熔合。另外，
回转屏幕25定向平直，使其基本上覆盖接合机构和光纤，以保护操作员免受放电伤害。 一旦熔接已经形成，并且光纤已经冷却，就从夹块ll中取下辅助部分15,从而允许从设备l中取下熔合的光纤。 图4至图6显示了根据本发明的接合设备的第二优选实施例。 设备1包括光纤接合机构3，光纤劈裂机构5，电子控制面板23，和 回转屏幕25。本发明的这个实施例与图1至3所示的实施例是相似 的，不同之处在于，在这个实施例中，光纤接合机构3和光纤劈裂 机构5设置成彼此基本平行，使得保持正被劈裂和接合的光纤的夹 块11彼此基本平行。图5和6详细显示了本发明的第二实施例劈裂机构5。劈裂机构 包括两对光纤夹紧部件，每对光纤夹紧部件定位在采用划轮形式的 光纤刻划刀片7、以及中心砧座29的相应侧。每对光纤夹紧部件包 括固定的夹紧部件31和可移动的夹紧部件33，夹紧部件33优选通 过电子控制面板23而受电子控制式地移动。在使用中，可移动的夹 紧部件33移动而远离其相应的固定夹紧部件31,以便在部件之间提 供允许将光纤插入到它们之间的间隙。如图5所示，夹紧在夹块11 上的光纤9定位在劈裂机构上，使得从夹块末端延伸出来的光纤部 分21定位在每对夹紧部件的固定夹紧部件31和可移动的夹紧部件33 之间。然后，如图6(a)中所示，每个可移动的夹紧部件33朝着其相 应的固定夹紧部件移动，从而将光纤夹紧在这些部件之间。如图6(b) 所示，之后刻划刀片7沿着光纤移动，从而在光纤上产生划痕。之 后，中心砧座29沿着光纤在两对夹紧部件之间移动，并且挤压光纤， 使其在两对夹紧部件之间的区i^戈中发生轻微挠曲。如图6中所示， 砧座29包括定向成基本垂直于光纤的中心凹槽，所述凹槽与光纤相 邻。光纤^皮砧座29劈裂，使光纤在与划痕相对的光纤两侧(即砧座的 凹槽的两侧)挠曲，处于两对夹紧部件之间。这种挠曲造成裂紋在光 纤上从划痕处扩展开来，从而产生的新的光纤端面，其基本上垂直 于其纵轴线。作为 一种替代刻划刀片沿着光纤移动并接下来通过砧
座29使光纤挠曲的备选方案，刻划刀片7可以A^本固定的，并且 通过将砧座压靠在光纤上，从而将光纤压靠在刻划刀片上，可实现 刻划和裂紋扩张。面。根据本发明的第一方面，所示的劈裂机构可以是接合设备的一 个构件，或者它可以是一种根椐本发明第二方面的劈裂机构。光纤劈裂机构5包括刻划刀片45(见图9)，和一对相对的夹紧部 件35。夹紧部件35设置成可围绕相应的枢轴点37而回转，并且其 枢轴线定向成基本垂直于被夹紧部件夹紧的光纤9的纵轴线。夹紧 部件35实际上各自包括回转臂39和分开的夹紧元件41,夹紧元件 41与最靠近光纤9的回转臂的末端相接合。当劈裂机构不使用时， 夹紧部件35的回转臂39通过相应的弹簧43(见图8)而被偏置在与图 7箭头P指示的方向相反的方向上，从而在两个相对的夹紧部件41 之间提供了间隙。待劈裂的光纤插入到插入圓筒43中，直到光纤的 末端区域延伸至相对的夹紧部件41之间时为止，如图7中所示。当 劈裂机构被促动(优选通过电子方式)时，回转臂39通过施加回转力 矩而在图7箭头P所指示的方向上旋转(用于回转)。回转臂39的这 种旋转造成夹紧部件41由于各回转臂39与其相应的夹紧部分的互 锁而被推挤在一起。因此，夹紧部件35夹紧光纤9，并且还在图7 的箭头T所示方向上施加拉力(用于张紧)，其使光纤处于在张紧状态 下。之后通过刻划刀片45与挠曲砧座47的协作而劈裂光纤9，同时 通过夹紧部件35保持光纤处于张紧状态下。之后通过夹紧部件35 将^^皮劈去的光纤9的部分弹出到废物容器49中。如图8和9中所示，刻划刀片45(其优选为金刚石刀片)由刀架51 携带。砧座47如图8,9和10中所示，其包括凹槽53，其用于与图5 和6中所示的砧座29的凹槽相同的用途。本发明的其它方面可通过与Oxford Fiber有限公司("Oxford")的 欧洲专利0985160和美国专利6578747进行比较来理解。应该注意，Oxford的专利限于在一对间隔开的夹紧装置之间具有砧座和刀片装 置的劈裂工具，这种夹紧装置净皮描述为在它们之间保持或夹紧并且" 牵引张紧"一定长度的光纤。Oxford的专利需要，当光纤在砧座10 和其中一个固定的夹紧装置5之间、或砧座10与插入到砧座10同 夹紧装置5之间的有限空间(例如lmm)内的另一部件26的紧密相邻 的光纤挠曲转角之间弯曲时，其劈裂刀片13刻划光纤。与Oxford专利不同，Tyco的劈裂工具设计提供了 一种不同且优 越的机构，其中劈裂刀片与可作角度运动的(后文中称"可旋转的")光 纤挠曲部件是相关联的，光纤挠曲部件优选为一种可旋转的双砧座， 其可与各个光纤夹紧部件分开(优选超过lcm，更优选至少2cm)。这种Tyco劈裂工具机构可通过附图11至15的示例进行更全面理解， 附图11至图15放大了已经在图7至图10中描述过的结构特征。图11显示了我们的挠曲砧座47和其相关的劈裂刀架51，砧座 47是一种可旋转的双砧座块。分开的杠杆操作的夹紧装置C(与参照 图7更详细描述的夹紧装置是相似的》殳置成可在刚好砧座/刀片组件 下面的位置将牵引拉力施加于光纤F。图14和图15分别显示了将光纤F夹紧在砧座另一边(这一边远 离前述杠杆操作的夹紧件C)的另一夹紧部件60的打开和闭态状态。 夹紧件60离刀片和砧座组件沿着光纤间隔开一段与夹紧件C离砧座 的间距相似或可能更大的距离。图12和图13更详细地显示了 Tyco发明的可旋转的砧座组件的 操作。光纤F如图12中所示定位在光纤横向定位杆R的导槽G中， 使光纤穿过横向砧座1和2。双砧座座可在箭头A的方向上旋转， 其部分地受到所示砧座块中形成的凹槽中的运动控制杆R'的控制， 因而使砧座1在角度上从右向左(箭头A')移动，并且砧座2在角度上 从左向右(箭头A")移动。图13显示了在这种角度运动之后，该组件 使光纤F围绕砧座1和2的相对作用的转角而弯曲，以便刀片62运 动，从而刻划和劈裂弯曲光纤。在劈裂之后，砧座块返回到其起动
位置，准备接收下一个待劈裂的光纤。作为备选，可以设置这种可旋转的双砧座块，使得其中一个砧 座相对于光纤保持或多或少固定，而另一砧座作角度运动，而使位 于砧座的相对作用的转角之间的光纤弯曲。杆R的导槽G优选在尺寸上设置成可允许光纤F在凹槽中进行 相对自由的纵向运动，同时通过Tyco的前述远程定位的夹紧件而对 光纤施加必要的纵向牵引力。Tyco夹紧件与砧座/刀片组件附近分开 的间隔具有技术上的优点，即简化了工具的制造，并便于使杠杆操 作的夹紧件C提供弹出或"弹射"作用，以便将各个连续光纤的被劈 去的末端部分推入到合适的容器49中，以进行安全处置，如参照图 7更详细地所述。T y c o发明的可旋转的光纤挠曲结构当然可与上述光纤劈裂机构 的任何其它特征相结合。
权利要求
1.一种用于劈裂光纤的机构，其包括光纤劈裂装置以及一个或多个夹紧部件，所述夹紧部件设置成可夹紧光纤，并且可施加拉力而使所述光纤在被劈裂时处于张紧状态下，所述夹紧部件还设置成一旦所述光纤已经被劈裂，就弹出被劈去的光纤部分。
2. 根据权利要求1所述的机构，其特征在于，在所述光纤已经被劈裂之后，通过所述夹紧部件继续对被劈去的光纤部分施加拉力， 从而弹出被劈去的光纤部分。
3. 根据权利要求2所述的机构，其特征在于，在所述光纤已经 被劈裂之后，所述这种或每个夹紧部件可释放其对被劈去的光纤部 分施加的夹紧力。
4. 根据权利要求1、 2和3中任一权项所述的机构，其特征在 于，所述这种或每个夹紧部件设置成可围绕某一轴线回转，所述轴 线定向成基本上垂直于被所述夹紧部件所夹紧的光纤的纵轴线。
5. 根据权利要求4所述的机构，其特征在于，通过所述这种或 每个夹紧部件施加给所述光纤的拉力，是通过对所述夹紧部件施加 回寿争力头巨来施力口的。
6. 根据权利要求1至5中任一权项所述的机构，其特征在于，所述夹紧部件包括一对相对的夹紧部件，其设置成可通过将光纤夹 捏在它们之间来夹紧所述光纤。
7. '根据权利要求1至6中任一权项所述的机构，其特征在于， 所述夹紧部件可被偏置到打开位置，在所述位置可将待由所述夹紧 部件夹紧的光纤放置在所述夹紧部件之间，直到促动所述劈裂机构 时，所述夹紧部件就夹紧所述光纤。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的机构，其特征在于，所述 夹紧部件包括可围绕基本垂直于光纤纵轴线的枢轴线而从第 一位置 进行角度运动至第二位置的相对的杠杆，在所述第一位置，所述杠杆的相对末端分开，从而提供能够容纳待劈裂的光纤的间隙，在所 述第二位置，所述相对末端(比处于所述第一位置时)更靠近在一起， 以便在光纤劈裂期间，夹紧定位在所述间隙中的光纤并对其施加拉 力，而且所述杠杆还可沿相同的方向从所述第二位置进行角度运动 至第三位置，在所述第三位置，所述相对末端(比处于所述第二位置 时)更进一步分开，从而弹出被劈去的光纤部分。
9. 根据权利要求8所述的机构，其特征在于，所述劈裂机构的 促动还实现了所述杠杆的角度运动。
10. 根据权利要求1至9中任一权项所述的机构，其特征在于， 还包括设置成可接收从所述夹紧部件弹出的被劈去的光纤部分的废 物容器。
11. 根据权利要求1至10中任一权项所述的机构，其特征在于， 所述光纤劈裂装置包括刀片。
12. 根据权利要求11所迷的机构，其特征在于，所述刀片包括 设置成可刻划光纤的刻划刀片。
13. 根据权利要求1至12中任一权项所述的机构，其特征在于， 其与光纤接合机构一起合并在用于接合光纤的设备中。
14. 一种用于劈裂光纤的机构，包括光纤劈裂装置和夹紧部件， 所述夹紧部件设置成可夹紧光纤，并在所述光纤被劈裂时施加拉力 而使所述光纤处于张紧状态下，其中，所述劈裂装置与可旋转的光 纤挠曲部件相关联，所述光纤挠曲部件具有两个相对作用的光纤挠 曲_面，所述光纤挠曲面用于在所述光纤被劈裂时使所述光纤弯曲。
15. 根据权利要求14所述的机构，其特征在于，所述可旋转的 光纤挠曲部件与所述光纤夹紧部件较宽地分隔开。
16. 根据权利要求14或15所述的机构，其特征在于，所迷可 旋转的光纤挠曲部件是可旋转的双砧座。
17. 根据权利要求14至16中任一权项所述的机构，其特征在 于，所述机构与权利要求1至13中的任一权项相结合。
全文摘要
一种用于劈裂光纤的机构包括光纤劈裂装置和夹紧部件，其设置成可夹紧光纤，并在光纤被劈裂时，施加拉力，使光纤处于张紧状态下，其中夹紧部件(C)设置成一旦光纤已经被劈裂，可将被劈去的光纤F的一部分弹出到容器(49)中，并且/或者在劈裂期间通过与夹紧部件较宽地分隔开的可旋转的双砧座(47)而使光纤F弯曲。
文档编号G02B6/25GK101111789SQ200680003799
公开日2008年1月23日 申请日期2006年1月10日 优先权日2005年2月2日
发明者J·瓦特, J·范登布勒克, Y·J·普莱西尔 申请人:泰科电子雷伊化学有限公司