专利名称：拉制光纤的设备和方法
技术领域：
本发明涉及从光纤预制品制作光纤的设备和方法，特别是，拉制光纤的设备和方法。
背景技术：
在提供高传输速率和发射/接收大量光信号中光纤是有利的。然而，它们对偏振模色散现象是有弱点的，偏振模色散现象色散在光纤内部传播的光信号。这增加光信号的比特误差率并限制传输光信号的能力和速率。
由光纤结构中的几何形变、剩余应力等引起偏振模色散。这些因素引起光纤中的形变，光纤的折射率不规则地变化。光信号通过不正常的区域传播时，光纤的折射率不规则地变化，组成光信号的分量的角度和速度经历不规则地变化。组成光信号的分量的角度和速度的这些变化是引起光纤中的偏振模色散现象的因素之一。偏振模色散也是由外部环境因素引起的，如外部温度的变化。
为减小偏振模色散，已提出扭绞光纤。扭绞光纤的方法涉及旋转光纤预制品，从此光纤预制品拉制光纤，如在国际专利申请WO83/00232，David等，文章名为“Central electricity generating board”中公开的。在美国专利号5298047，文章名为“由于永久的旋转制作有低偏振模色散的光纤”，和专利号5418881、专利号5704960、专利号5943466和专利号6148131(上述内容合并在此作为参考)中公开的方法，其中使用位于拉制光纤路径上的旋转或振动设备，赋予拉制光纤旋转的力。此外，美国专利号6189343，Franco Cocchini等，文章名为“形成光纤的设备和方法”(上述内容合并在此作为参考)中公开方法，其中，旋转适合于涂覆裸露光纤(即，没有涂覆涂层的光纤)的涂层设备，合并扭绞制作涂覆外部涂层的光纤。
根据上面提到的方法，在拉制光纤过程合并扭绞制作光纤抑制光纤的偏振模色散。最后，由重复提供光纤沿拉制光纤轴向左和向右旋转力，提出对光纤中施加螺旋性，因此制作合并有相反方向扭绞的光纤。
然而，这些方法存在如下问题，如果光纤经受重复的向左和向右旋转力形成有相反方向的扭绞，光纤的几何结构倾向于变得不稳定。
发明内容
因此，本发明解决了上述现有技术中提到的问题，提供一种拉制光纤的方法，其中，抑制光纤的偏振模色散，并改善光纤的几何结构。
在本发明的一个方面中，提供一种加热光纤预制品的一端并从加热的光纤预制品拉制光纤的方法。方法包括涂覆步骤，在从光纤预制品中拉出的第一光纤的外周界形成许多有不同粘度的涂层；扭绞步骤，拉第二光纤，第二光纤在相对于第一光纤的拉制轴倾斜的方向上有形成的涂层，形成合并扭绞的第三光纤。
从下面结合附图的详细的描述中，本发明上面的特征和优点将更清晰。
图1显示根据本发明拉制光纤的设备的结构；图2显示在图1中的旋转单元的结构；图3显示在图1中的涂覆单元的wet-on-wet型结构；图4显示在图1中的涂覆单元的wet-on-dry型结构；图5显示在图1中的第一光纤的截面图；图6显示在图1中的第二光纤的截面图；图7是说明根据本发明的光纤的偏振模色散值的平均值和标准偏差的分布视图；图8是说明在光纤的长度与直径的变化方面，在本发明和当前技术之间的差别的视图；图9是说明根据UV灯的强度的变化，在偏振模色散和转数之间关系的视图。
具体实施例方式
下文中，参考附图详细描述本发明的实例。因为已知功能和合并的结构的详细描述使得本发明的主题不清晰，为了清楚和简单，这里省略其详细描述。
根据本发明，提供由加热光纤预制品的一端并从加热的光纤预制品拉制光纤的方法。方法涉及涂覆步骤和扭绞步骤。在涂覆步骤中，涂覆第一光纤。在扭绞步骤中，在相对于第一光纤的拉制轴倾斜预先确定的角度拉有涂层的第二光纤，形成合并扭绞的第三光纤。
第一光纤是从光纤预制品拉出的光纤，包括位于中心部分的纤芯，和围绕在纤芯的外周界面的包层。第二光纤包括在第一光纤的外周界面形成的涂层。由制作合并扭绞的第二光纤获得第三光纤，第二光纤有在其上面形成的涂层。
在涂覆步骤中，第一光纤的外周界面多次涂覆有不同粘度的涂料液，获得在其上面有涂层的第二光纤。如果在第一光纤的外周界面形成有与第一光纤同样粘度的涂层，假设在扭绞步骤中，加在第二光纤的每次扭绞加在包层上。因此，涂层应该包括许多有不同粘度的层，所以调整加在第二光纤上的扭绞程度。因此，由调整各涂层的粘度，调整加在第三光纤上的残留的扭绞。
使用涂料液形成第二光纤的各涂层，当涂层位于远离第二光纤的中心时，涂料液的粘度分别渐渐降低。结果，加在第二光纤上的残留的扭绞增加，同时它的偏振模色散降低。
作为由双折射引起的现象，光纤的偏振模色散是由于内部因素，包括纤芯的非圆比率，折射率的不同，在拉制时不均匀的应力的应用，和外部因素，包括光纤的弯曲，扭绞，温度和湿度。特别是，如果转数超过临界点，由于切变应力偏振模色散增加。根据近来的国际标准，ITU-T，推荐限制电缆偏振模色散链接设计值(电缆PMDg)，关于光纤G652.B和G652.D在 中。因此，对偏振模色散有更严格的要求。如果转数超过1.5转数/M，由扭绞制作带状光纤是困难的。因此，为了控制偏振模色散，根据本发明适当的维持剩余的扭绞是重要的。
下文中，加在第二光纤上的螺旋称为“剩余的扭绞”，加在第三光纤上的每单位长度的剩余扭绞数称为“转数”。
图1显示根据本发明拉制光纤的设备的结构。如图所示，设备包括加热炉100，用于加热光纤预制品110；涂覆单元200，形成第二光纤，在它上面形成有至少一个涂层；旋转单元300，形成在预先确定的方向上合并扭绞的第三光纤；外直径测量设备140；和冷却器150。
加热炉100包括至少一个加热器120，130，用于加热光纤预制品110的底部。
涂覆单元200，根据在第一光纤160上形成的涂层如何固化，可配置为wet-on-wet型或wet-on-dry型结构。现在分别参考图3和4描述各个涂覆单元200的结构。
图3显示在图1中的涂覆单元200的wet-on-wet型结构。如所显示的，涂覆单元200包括第一涂覆机210，第一光纤160通过由UV可固化的聚合物材料组成的涂液中穿过；第二涂覆机220，第一光纤160通过由有粘度低于第一涂覆机210的UV可固化的聚合物材料组成的涂液中穿过；UV灯230，固化第一光纤160的涂层，形成有多层结构涂层的第二光纤240。
图4显示在图1中的涂覆单元200的wet-on-dry型结构。如所显示的，涂覆单元200包括第一涂覆机210，第一光纤160通过由UV可固化的聚合物材料组成的涂液中穿过；第一UV灯230a，固化已穿过第一涂覆机210的第一光纤160的涂层；第二涂覆机220，第一光纤160通过由UV可固化的聚合物材料组成的，并且其粘度低于第一涂覆机210的粘度的涂液中穿过；第二UV灯230b，固化第一光纤160的涂层，形成有多层结构涂层的第二光纤240。
如在图3和4中显示的，UV可固化的聚合物可包括基于丙烯酸盐的材料或基于乙烯基的材料。以各种不同的方式调整分别注入到第一和第二涂覆机210和220的涂液粘度，调节通过旋转轮加到第二光纤240的剩余的扭绞度是可能的。此外，调整UV灯230，230a，230b的强度，调节通过旋转轮330加到第二光纤240的剩余的扭绞，和第三光纤350的偏振模色散度是可能的。
图9说明根据UV灯的强度的变化，在偏振模色散和转数之间关系的视图。如所显示的，当UV灯的强度增加时，加到第二光纤的剩余的扭绞增加，同时第三光纤的偏振模色散下降。
图2显示在图1中的旋转单元300的结构。如所显示的，旋转单元300包括旋转轮330，导向轮320，辅助轮310和绞盘，用于控制拉制第一，第二和第三光纤160，240和350的速率。
旋转轮330适合于在相对于第一光纤160的拉制轴401倾斜预先确定的方向拉制第二光纤240，因此制作第二光纤240合并同方向的剩余的扭绞，获得第三光纤350。旋转轮330倾斜于拉制轴401顺时钟或逆时钟方向，第一和第二光纤沿此拉制轴401拉制，因此制作第二光纤240合并剩余的扭绞，获得第三光纤350。
导向轮320位于平行于旋转轮330和涂覆单元200之间的拉制轴401的位置，引导从涂覆单元200进入到旋转轮330的第二光纤240，因此，第二光纤240不会由于旋转轮330到沿拉制轴401的路径的外面。换言之，导向轮320引导第二光纤240沿着旋转轮330和涂覆单元200之间的拉制轴401行进。
辅助轮310位于平行于导向轮320和涂覆单元200之间的拉制轴401的位置，并适合于控制由旋转轮330和拉制轴401之间的角度差引起的额外旋转力。
图5是显示在图1中的第一光纤的截面图。如所显示的，第一光纤160包括位于它的中心部分的纤芯161，和围绕在纤芯161的外周界面的包层162。
图6是显示在图1中的第二光纤的截面图。如所显示的，第二光纤240包括第一光纤160，和围绕在包层162的外周界面的第一和第二涂层241和242。
图7是说明根据本发明的光纤的偏振模色散值的平均值和标准偏差的分布视图。图7表示测量根据本发明制作的许多光纤的偏振模色散，并显示偏振模色散对光纤具有的旋转数的变化。当旋转数增加时，偏振模色散减小。然而，如果旋转数超过临界点，由于剪切应力偏振模色散增加。
图8是说明在光纤的长度对直径的变化方面，在本发明和当前技术之间的差别的视图。如所显示的，本发明的光纤表现有±0.04μm标准偏差的平滑分布，同时根据现有技术制作的光纤表现有±0.15μm标准偏差的严重不规则。
很明显，由光纤涂覆许多有不同粘度的涂液，并选择性的调整涂液的粘度，在调节加到光纤上的扭绞度是可能的方面本发明是有利的。此外，因为在预先确定的方向上给予扭绞，制作合并扭绞的光纤是容易的。此外，制作有补偿偏振模色散的稳定特性的光纤是可能的。
虽然参考优选实例显示和描述了本发明，本领域的技术人员应了解不偏离由所附权利要求规定的本发明的精神和范围，可作形式和细节的各种改变。
权利要求
1.一种拉制光纤的方法，包括步骤(a)加热光纤预制品的一端，用于拉制光纤；(b)在光纤的外周界面涂覆许多有不同粘度的涂层；(c)在倾斜预先确定角的方向拉涂覆的光纤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用不同粘度涂覆光纤的外周界面的步骤(b)执行预先确定的次数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用涂液形成各涂层，当涂层位于远离光纤的中心时，涂液的粘度逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于涂液包括有不同粘度的聚丙烯酸盐材料。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于涂液包括有不同粘度的可固化的聚合材料。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于涂液包括有不同粘度的聚乙烯基材料。
7.一种拉制光纤的设备，包括加热炉，用于加热光纤预制品；涂覆单元，涂覆从加热炉拉出的第一光纤，在它外周界面提供有不同粘度的至少一个涂层，用于形成第二光纤；旋转单元，在形成第三光纤的方向上合并扭绞制作第二光纤，旋转单元有旋转轮，拉出有相对于第一光纤的拉制轴倾斜预先确定角度的第二光纤，形成第三光纤。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于旋转单元还包括导向轮，位于平行于旋转轮和涂覆单元之间的拉制轴的位置，引导从涂覆单元进入到旋转轮的第二光纤，因此，沿着拉制轴行进，不会由于旋转轮离开它的路径；辅助轮，位于平行于导向轮和涂覆单元之间的拉制轴的位置，对来自旋转轮的第二光纤施加恒定的扭绞；绞盘，用于控制第一，第二和第三光纤的拉制速率。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于还包括外直径测量设备，用于测量从加热炉拉制的第一光纤的外直径；冷却器，冷却已穿过外直径测量设备的第一光纤。
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于涂覆单元包括第一涂覆机，用于移动第一光纤160通过由UV可固化的聚合物材料组成的涂液；第二涂覆机，用于移动已穿过第一涂覆机的第一光纤，通过由UV可固化的聚合物材料，而且其粘度低于第一涂覆机的粘度组成的涂液；UV灯，用于固化已穿过第二涂覆机的第一光纤的涂层，形成有多层结构涂层的第二光纤。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于UV可固化的聚合物包括基于丙烯酸盐的材料或基于乙烯基的材料。
12.根据权利要求7所述的设备，其特征在于涂覆单元包括第一涂覆机，用由UV可固化的聚合物材料组成的涂液涂覆第一光纤；第一UV灯，固化已穿过第一涂覆机的第一光纤的涂层；第二涂覆机，用由UV可固化的聚合物材料，而且它的粘度低于第一涂覆机的粘度组成的涂液涂覆已穿过第一UV灯的第一光纤；第二UV灯，固化已穿过第二涂覆机的第一光纤的涂层，形成有多层结构涂层的第二光纤。
13.根据权利要求7所述的设备，其特征在于选择性的控制第三光纤的剩余扭绞在1.5转数/M以下。
14.根据权利要求7所述的设备，其特征在于第三光纤有电缆偏振模色散链接设计值 或更低。
全文摘要
一种拉制光纤的方法，在方法中从光纤预制品拉制的第一光纤的外周界面上形成有不同粘度的许多涂层，在相对于第一光纤的拉制轴倾斜的方向拉制在上面形成涂层的第二光纤，形成合并扭绞的第三光纤。
文档编号C03C25/10GK1664629SQ200410077040
公开日2005年9月7日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年3月2日
发明者吴成国, 金永锡, 李载昊 申请人:三星电子株式会社