光纤切断机构和其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对连结到其他光纤的光纤的准备。具体地，本发明涉及通过切断而准备光纤的端部。
【背景技术】
[0002]现在，通信技术越来越多地利用光纤进行信号传输。当准备光纤网络时，通常必要的是将光纤连接到一起。通过对接或通过连接来实现光纤的连结(joining)。
[0003]可以使用机械对接来连接光纤。通常使用增强光穿过对接处(S卩，接头)的光的透射的诸如折射率匹配的凝胶等的透明折射率匹配材料，通过精密制造的套管将光纤的光纤端部对准和保持在一起。机械对接还可以用于永久性连接，虽然在某些情况下光纤仍然可以被断开并且之后被再次连接。机械对接系统的一示例是泰科电子公司的RECORDsplice?。在进行机械对接之前，除去光纤的涂层，从而获得裸露的光纤端部。为获得可以随后在机械对接中抵接的清晰可辨的端面，用精密切断工具，诸如用于RECORDsplice切刀和装配工具(RCAT)中的一个工具，机械地切断端部。
[0004]如果需要连接、断开、再次连接、和/或数次“匹配”光纤，则可以使用连接器。光纤连接器基本上是刚性的圆管，所述圆管被将该圆管保持在它的配合插口中的套管围绕。配合机构可以，例如，被"推动且卡合”、“旋转和闩接”等。为了获得具有较低光信号损失的质量良好的连接，被连接的光纤的良好对准非常重要。通常，使用所谓的套圈式连接器(ferruled connector),其中被剥离的光纤被同轴地定位在该套圈中。套圈可以由陶瓷、金属或有时塑料制成，并且具有钻出的中心孔。然而，套圈式连接器是昂贵的。必须非常精确地钻出中心孔以用于光纤的良好对准。进一步，光纤的端面被抛光，从而两个套圈式连接器中的光纤进行良好的物理接触。抛光的步骤是昂贵的。包括无套圈的连接器的可选对准方案是较便宜的。
[0005]在无套圈的装置中，在机械地切断两个被剥离的光纤之后，可以使用折射率匹配凝胶在两个光纤之间建立端部到端部的光学接触。在没有套圈的情况下可以将切断的光纤插入至对准结构用于彼此对准，如此产生透射光程。对准结构可以，例如，包括V型槽。已经观察到，当在对准结构中重复地连接和断开无套圈的、机械地切断的光纤时，在光学连接的质量显著变差之前，不能频繁地执行连接操作和断开操作。
[0006]可选的机械切断的方法是激光切割。美国6，963，687号专利公开了借助激光切割光纤的过程。使用具有35 μ S的脉冲长度和600W的峰值功率的C02激光(波长10.6 μ m)实现了很好的结果。激光切割光纤并且同时抛光光纤的端面。激光切割端面易于具有倒圆棱边而不是锐利棱边；这些倒圆棱边更好地适用于在V型槽中对准，因为倒圆棱边沿着V型槽滑动，然而锐利棱边可能通过它们与V型槽的接触，潜在地在光程中产生碎屑。
[0007]美国专利N0.6，331，081公开了连接器和用于制作连接器的方法，其中一个或多个光纤连接到连接器的主体。每个光纤的一个端面暴露给另一连接器，并且用作连接至另一连接器的连接端面。移除每个光纤的涂层(coating)，从而暴露了纤芯(即，光纤的中央的光透射区域和包层(cladding))。通过火花放电处理如此暴露的光纤的端面，使得至少纤芯部分的前端部从包层部分的前端部突出。如此处理的光纤然后插入连接器的主体中，并且连接到连接器，从而端面从上述主体的连接端面突出预定量。这样，特别是当使用包括多个光纤的光纤色带并且同时通过扣住光纤建立与另一个连接器的光纤的所谓的物理接触(PC)时，可以建立高精度的连接。
[0008]JP7-306333描述了一种通过加热处理、用酸等进行化学处理、或用磨料进行物理处理对光纤的端面的棱边进行倒圆的方法。
[0009]JP55-138706公开了一种方法,其中光纤的端面被弧光放电加热，以产生具有半径不小于光纤的半径的倒圆端面。
[0010]在进行光纤的对接或连接之前，通常需要预备好光纤的端部。已经公开了用于预备光纤的端部的各种机械和装置。欧洲专利EP1853953和相关的美国专利7，805，045给出了该装置的示例，所述专利通过弓I用而被全部合并在本文中。
[0011]将两个光纤连接到一起的接头的整体质量可以受对光纤端部的预备质量的影响。
[0012]仍然存在对用于机械地连接光纤的、不太昂贵的和高质量的方法的需求。
【发明内容】
[0013]本发明的一方面涉及用于切断光纤的切断机构。切断光纤在光纤上产生了被切断的端部。切断机构可以包括固定装置、切断工具、夹具、和张紧器。固定装置保持光纤。切断工具适于切断光纤。夹具适于在没有极大扭曲光纤的情况下夹紧光纤。夹具对光纤的任何扭曲可以受限于预定限量。在某些实施例中，预定限量可以小于约每米200度光纤长度。夹具可以定位成关于切断工具与固定装置相对。夹具可以包括一组弯曲部分。该组弯曲部分在第一平移方向上、第二平移方向上、和所有的旋转方向上可以是刚性的，并且在平移的夹紧方向上可以是柔性的。该组弯曲部分可以包括一对弯梁元件。张紧器适于当光纤由固定装置保持并且由夹具夹紧时在光纤上施加张力。张紧器可以将力F施加在夹具上，从而可以在光纤由固定装置保持并且由夹具夹紧时，将张力施加在光纤上。张紧器可以包括音圈。张紧器可以适于检测光纤相对于夹具的滑动。当张紧器检测到光纤相对于夹具的滑动时，切断机构可以防止切断工具切断光纤。张紧器可以适于调整张力的大小，并且从而调整被切断的端部的切断角度。切断机构还可以包括适于提供反馈的视觉系统，并且从而进一步调整张力的大小。张紧器可以适于补偿切断机构的磨损。在某些实施例中，可以以大致垂直于光纤的纵向轴线的方式切断光纤。在其它的实施例中，可以以与垂直于光纤的纵向轴线的方向成约8度的角度的方式切断光纤。切断机构还可以包括适于在切断工具切断光纤之前对光纤刻痕的刻痕构件。切断工具可以包括一弯曲砧座。弯曲砧座可以包括双砧座式结构。固定装置可以包括适于夹紧光纤并且从而保持光纤的固定夹具。光纤可以被包括在光缆中，并且光缆还可以包括围绕光纤的保护层。固定装置可以适于通过保持围绕光纤的保护层来保持光纤。
[0014]本发明的其它方面可以包括一种切断光纤的方法。该方法可以包括提供光纤，在光纤的第一位置处保持光纤，在光纤的第二位置处夹紧光纤，在光纤的第一位置和第二位置之间拉紧光纤，在光纤的第一位置和第二位置之间切断光纤。固定装置可以在第一位置处保持光纤。夹具可以在没有在第一位置和第二位置之间极大扭曲光纤的情况下，在第二位置处夹紧光纤。夹具对光纤的任何扭曲可以受限于预定限量。在某些实施例中，预定限量可以小于约每米200度光纤长度。张紧器可以在光纤的第一位置和第二位置之间拉紧光纤。切断工具可以在光纤的第一位置和第二位置之间切断光纤。切断机构可以包括固定装置、夹具、张紧器、和切断工具。该方法还可以包括检测光纤的潜在滑动。该方法还可以包括如果检测到任何滑动则推迟切断光纤。该方法还可以包括如果检测到任何滑动，则再夹紧和/或再保持光纤，并且如果一旦再夹紧和/或再保持光纤时未检测到滑动，则重新开始切断光纤。该方法还可以包括调整张力的大小，并且从而调整光纤的被切断的端部的切断角度。该方法还可以包括通过视觉系统提供反馈，并且从而进一步调整张力的大小。该方法还可以包括通过调节张力的大小来补偿切断机构的磨损。该方法还可以包括，在切断光纤之前，在光纤的第一位置和第二位置之间对光纤刻痕。
[0015]本发明的其它方面还可以包括一种切断光纤的方法。该方法可以包括提供光纤，通过固定装置在光纤的第一位置处保持光纤，通过夹具在光纤的第二位置处夹紧光纤，通过电磁线圈在光纤的第一位置和第二位置之间在光纤上施加张力，通过切断工具在光纤的第一位置和第二位置之间切断拉紧的光纤。电磁线圈可以是音圈。该方法还可以包括测量通过电磁线圈施加在光纤上的张力。该方法还可以包括通过监测张力的测量，在第一位置处检测光纤相对于固定装置的滑动，和/或在第二位置处检测光纤相对于夹具的滑动。该方法还可以包括，当检测到滑动时暂停切断光纤，再夹紧和/或再保持光纤，并且如果未检测到滑动则重新开始切断光纤。该方法还可以包括，将由电磁线圈施加在光纤上的张力调节成需要的张力值。该方法还可以包括在切断光纤之后测量光纤的端面的角度α。可以通过摄像机测量光纤在切断之后的端面的角度。该方法还可以包括使得被测量的角度和被测量的张力关联，并且基于对被测量的角度和被测量的张力的关联来确定需要的张力值。该方法还可以包括，对被测量的角度和被测量的张力的关联进行统计处理，并且随后基于由统计处理所细化的对被测量的角度和被测量的张力的关联来确定需要的张力值。可以在没有极大扭曲光纤的情况下完成对光纤的夹紧。夹具可以包括一组弯曲部分。
[0016]本发明的其它方面还可以包括用于切断光纤并且从而在光纤上产生被切断的端部的切断机构。切断机构可以包括固定装置、切断工具、夹具、和电磁线圈。固定装置可以保持光纤。切断工具可以适于切断光纤。夹具可以适于夹紧光纤。夹具可以定位成关于切断工具与固定装置相对。电磁线圈可以适于在固定装置和夹具之间将张力施加到光纤。电磁线圈可以是音圈。电磁线圈可以适于调整张力的大小，并且从而调整被切断的端部的切断角度α。切断机构还可以包括适于提供反馈的视觉系统，并且从而调整张力的大小。夹具可以包括一组弯曲部分。该组弯曲部分在第一平移方向上、第二平移方向上、和/或所有的旋转方向上可以是刚性的，并且在平移的夹紧方向上可以是柔性的。该组弯曲部分可以包括一对弯梁元件。
[0017]本发明的其它方面还可以包括一种切断光纤的方法。该方法可以包括提供光纤，通过固定装置在光纤的第一位置处保持光纤，通过夹具在光纤的第二位置处夹紧光纤，通过切断工具在光纤的第一位置和第二位置之间切断光纤，在切断光纤之后测量光纤的端面的角度α。可以通过摄像机测量光纤在切断之后的端面的角度。该方法还可以包括使得被测量的角度和夹具、固定装置和/或切断工具的被测量的参数关联，并且基于对被测量的角度和被测量的参数的关联来确定被测量的参数。该方法还可以包括，对被测量的角度和被测量的参数的关联进行统计处理，并且随后基于由统计处理所细化的对被测量的角度和被测量的参数的关联来确定需要的测量参数。
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