专利名称：通过拉伸光纤而改变光纤的光学特性的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设备，该设备用来拉伸光纤，从而尤其是改变装在光纤中的布拉格光栅的光学特性。这种拉伸可以用来决定一定波长的光是否能通过光纤或者是否能借助于光栅进行反射。借助于拉伸光纤可使该光栅调到特定波长。
人们知道，拉伸光纤可以改变某些光学特性，尤其在光纤装有布拉格光栅的地方。这种光栅包括光纤芯子折射率的一系列周期性变化，能有效地把某些波长的光沿着光纤反射回来，同时允许其它波长通过。
人们已经提出，借助于拉伸或者纵向压缩光纤中含有光栅的部分来改变布拉格光栅的反射特性。在1991.4.16日授权给Morey等人的5007705号美国专利以及1995.11.21日也是授权给Morey等人的5469520号美国专利中讨论了用来拉伸的各种方法在这些现有技术的专利中所提出的拉伸方法包括；a)把光纤在光栅两侧的部分接合到支座上的位置上，而制造该支座的材料的膨胀系数大于光纤的膨胀系数，然后改变该支座的温度；b)使用机电装置，尤其是使用压电装置或者使用大量的这种装置来拉伸光纤，或者绕着压电材料的圆筒缠绕光纤，而把可变电压施加到该圆筒上；及c)给光纤涂覆对电或者磁或者声场敏感的金属如镍，并且把光纤暴露在这种场中，改变所述场，从而拉伸光纤。
这些方法具有以下缺点它们不能对光纤产生精确的拉伸量，因此不能可靠地改变通过光栅或者借助于光栅进行反射的光的特定波长。人们认为具有这样的设备是理想的该设备改变光纤在精确边界之间的部分的长度，所述边界最好可调。这种设备可以在两个状态之间切换光栅。例如，在双稳态设备中，从布拉格光栅中回射的光可以在两个波长之间转换，这可以决定是否允许数据沿着快速流量通道传输或者是否可以回射和绕行。
某些现有技术设备的另一个缺点是在工作时，这些设备中的一些具有明显的滞后损失，因此损失了能量。
根据本发明，通过受控拉伸光纤的长度从而改变光纤的光学特性的设备包括一个基座；第一光纤固定装置，它固定安装在基座上并且可以牢固地固定住光纤的第一部分；一个杆部分，它在一支点处连接到所述基座上；第二光纤固定装置，它连接到上述杆部分上并且可以随之移动，它可以牢固地固定住光纤的第二部分，使得光纤的中间段可以在第一和第二固定装置之间保持拉紧；在第一和第二预定位置之间移动所述杆部分的装置，使得当杆部分在第一和第二位置之间移动时，光纤的中间段被拉伸。该装置最好是电磁装置。
在光纤具有布拉格光栅的地方，第一和第二光纤固定装置当然设置在光纤在布拉格光栅两侧的部分处。
所述杆最好提供相当大的机械效能，使得借助于可调整的止动件来控制的杆外端运动在第二固定装置，即，可移动光纤固定装置处产生小得多的移动量。最好，杆部分在支点和电磁装置之间的长度至少是支点和第二光纤固定装置之间的距离的10倍。
可以借助于挠性连接部分来提供所述支点，该挠性连接部分与杆部分和所述基座的一部分成一个整体；这确保了在支点处没有窜动并且所述运动基本上没有摩擦，能量损失非常小。还有，缺少支承表面意味着这种结构的寿命长。最好，借助于磁性锁紧装置使杆部分可释放地保持在第一或者第二位置上，这些位置由可调的止动件来确定。
现在参照附图来描述本发明的优选实施例，其中
图1a和1b示出了处于交替位置的本发明示意图2是光纤拉伸器的优选实施例的平面视图；图3是同一拉伸器沿图2的线3-3的侧视图；图4是同一实施例的透视图；及图5是同一实施例的基座和连接到它上面的杆臂的透视图。
图1概略地示出了拉伸器，该拉伸器包括金属固定基座10，该基座10上有支承体10a，后者借助于薄金属腹板或挠性连接部分12成一体地连接到具有杆臂14a的杆部分14上。基座10还支撑着固定的光纤固定装置16，如一工作台，光纤F的一部分接合到该光纤固定装置上。第二可移动光纤固定装置18呈臂的形式，它可以与杆部分14一起移动并且有效地形成了杆部分14的一部分，第二可移动光纤固定装置18接合到光纤F的第二部分上。固定装置16和18所固定的部分之间的光纤中间段具有用20来表示的布拉格光栅。这部分光纤在任何时候都保持拉紧，并且当杆臂14a从图1b的位置移动到图1a的位置时被拉伸。
杆臂14a的移动借助于线圈22来控制，线圈22安装在杆臂上，可以在磁轭23所产生的磁场内移动。杆的移动量借助于设置在杆臂外端部分两侧的可调止动件24来控制。该杆在接触止动件的两个位置上处于双稳态，并且借助于磁性锁紧装置磁性地锁住，该磁性锁紧装置为永磁体26形式，该永磁体26吸引连接到杆臂上的可移动磁体27；调整永磁体，使它们在任何时候都不与磁体27接触，从而不影响杆臂的移动范围。
可以看到，这个设备提供了双稳态光纤拉伸器，该拉伸器根据线圈22所决定的杆位置向布拉格光栅20施加两个张紧度。
但是，尽管本发明的优选实施例是一种双稳态设备，即一种锁紧在两个稳定位置中的任何一个上的设备，但本发明不局限于双稳态设备，合适的锁紧机构可以用来产生三个或者更多的稳定状态，从而为安装在光纤中的布拉格光栅或者其它器件提供更加复杂的转换模式。
图2到5示出了光纤拉伸器的实用实施例，在该实施例中，所使用的标号与示意图1a和1b的标号相对应。
基座10是刚性的金属体，该金属体被制做成用来提供一个具有一直立支座部分32的工作台部分30，而支座部分32借助于形成支点的挠性连接部分12成一体地连接到杆部分14上。借助于薄金属腹板来提供该挠性连接部分，而腹板由两个贴近设置的圆柱形孔34的邻近侧限定而成，圆柱形孔34垂直于基座工作台30的平底面钻成。因此除了它的腹板连接之外，杆部分14与基座是分开的，从两个孔34的两个外侧通到支座部分32的两端形成有两个狭缝35、36，包括杆臂14a的杆部分的下侧借助于水平切口38与基座的工作台部分分开。基座部分和杆部分之间的挠性连接部分12允许杆臂基本上无摩擦地移过一小角度，一般大约为1°，而移动该杆只需要较小的力。
直立凸块40与远离支座32的基座端部形成一体，该凸块借助于螺钉41载有固定的第一光纤固定器16。该固定器具有向着支座32延伸的臂16a，该臂终止于工作台16b，光纤F的一部分接合到其中。在设备的另一端，从杆部分14的支座端向上延伸的托架42载有第二可移动光纤固定器18的外端，该固定器18具有向着第一光纤固定器延伸的臂18a，并且在它的内端具有一个工作台18b，光纤的另一部分接合到其中。
杆部分14在支点后面(即在与杆臂14a相对的另一侧)向后延伸，在向后延伸处它具有一个安装电磁线圈22的内端的凹口，该电磁线圈22可在钢磁轭23内移动。杆部分位于基座10的一侧的上方，同时磁轭23横向上与基座的纵向中心对准，这些事实意味着线圈非对称地设置在磁轭的磁场中，施加到线圈中的电信号导致线圈推动杆部分绕着挠性连接部分12前后运动。
杆臂14a的外端在两个块44、45之间延伸，这两个块44、45安装到基座工作台30上上述臂两侧的凹口30a内。首先，这些块容纳一对相对的可调止动件24，该对止动件24借助于块44、45外侧上的螺钉24a可以调整；其次，这些块容纳一对相对的永磁体26，这些永磁体26与安装在杆臂上的永磁体27相互作用。这种布置确保了杆臂被偏压到两个位置中的一个上，在该位置处，它与两可调止动件24中的一个进行接触；磁体26与中心磁体27保持不接触。
由于许多因素，这种设备所提供的拉伸量可以得到精确的控制，这些因素是a)在支点处使用挠性连接部分确保了杆不产生不想要的运动；及b)可以相当精确地调节止动件24，借助于相对较长的杆臂14a以及支点和可移动固定器18b上的光纤安装位置之间的较短距离偏移所产生的机械效能提高了光纤拉伸的精确度。这种机械效能事实上减少了止动件24的设置中的任何不精确效果。
考虑到b)，最好，可移动固定装置18b和支点之间的有效杆长度L2一般小于支点和止动件24之间的杆臂长度L1的1/10，因此光纤固定装置的运动小于杆的外端部运动量的1/10。
可用其它的电磁装置来移动上述杆，如可在线圈内移动的磁体，或者可在线圈内移动的线圈。这种装置和锁紧装置可以提供两个以上的稳定位置，从而为光纤提供不止一个的拉伸度。
权利要求
1．一种通过受控拉伸光纤长度从而改变光纤的光学特性的设备，它包括一个基座；第一光纤固定装置，它固定安装在所述基座上并且可以牢固地固定住所述光纤的第一部分；一个杆部分，它在一支点处连接到所述基座上；第二光纤固定装置，它连接到所述杆部分上并且可以随之移动，它可以牢固地固定住所述光纤的第二部分，使得所述光纤的中间段可以在所述第一和第二固定装置之间保持拉紧；在第一和第二预定位置之间移动杆部分的装置，使得当杆部分在第一和第二位置之间移动时，光纤的中间段被拉伸。
2．如权利要求1所述的设备，其中移动杆部分的所述装置是电磁装置。
3．如权利要求1所述的设备，它与具有布拉格光栅的光纤结合，其中所述第一和第二光纤固定装置设置在所述布拉格光栅的两侧。
4．如权利要求1所述的设备，其中所述第一第二预定位置由所述杆部分两侧的止动装置来确定。
5．如权利要求4所述的设备，其中所述杆部分在支点和止动装置之间的长度至少是支点和第二光纤固定装置之间的距离的10倍。
6．如权利要求1所述的设备，其中借助于挠性连接部分来提供所述支点，该挠性连接部分与杆部分和所述基座的一部分形成一个整体。
7．如权利要求1所述的设备，其中借助于磁性锁紧装置使所述杆部分可释放地保持在所述第一或者第二预定位置上。
8．一种通过受控拉伸光纤长度从而改变光纤的光学特性的设备，所述长度中包括布拉格光栅，该设备包括一个基座；第一光纤固定装置，它固定安装在所述基座上并且可以牢固地固定住所述光纤的第一部分；一个杆部分，它在一支点处连接到所述基座上；第二光纤固定装置，它连接到所述杆部分上并且可以随之移动，它可以牢固地固定住所述光纤的第二部分，使得包括布拉格光栅的所述光纤的中间段可以在所述第一和第二固定装置之间保持拉紧；在第一和第二预定位置之间移动杆部分的装置，使得当杆部分在第一和第二位置之间移动时，光纤的中间段被拉伸；以及磁性锁紧装置，用来可释放地把杆部分保持在所述第一或者第二位置上；其中，所述预定位置由所述杆部分两侧的可调止动件来提供。
9．如权利要求8所述的设备，其中所述杆部分在支点和可调止动件之间的长度至少是支点和光纤第二固定装置之间的距离的10倍。
10．如权利要求8所述的设备，其中借助于挠性连接部分来提供所述支点，该挠性连接部分与杆部分和所述基座的一部分形成一个整体。
全文摘要
通过受控拉伸光纤段而改变其光学特性的设备,包括:第一光纤固定器,固定安装在基座上并可牢固地固定光纤的第一部分;在一支点处连接到基座上的杆部分;及第二光纤固定器,可移动地连接到杆部分上并可牢固地固定光纤的第二部分,因此光纤的中间段可在所述第一和第一固定装置间保持拉紧。一电磁系统在第一和第二预定位置间移动杆部分,使得当杆部分在第一和第二位置间移动时,光纤的中间段被拉伸。光纤的中间段最好包括布拉格光栅。
文档编号G02F1/01GK1319771SQ0111131
公开日2001年10月31日 申请日期2001年3月9日 优先权日2000年3月10日
发明者乔舒亚·菲利普森, 费利克斯·拉宾斯基, 毛希丁·马拉 申请人:Jds尤尼费斯公司