化学剥离装置和方法

专利名称：化学剥离装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种在可至少部分为自动的多重处理操作过程中，用来方便地处理呈光纤(optical fiber)形式的细丝用的加工工艺和设备。更具体来说，本发明涉及在制造操作过程中，紧凑地处理光纤，通过包括机械剥离、酸洗剥离、布拉格光栅(线栅)写入(Bragg grating writing)以及光纤重新涂覆和测试在内的一系列制造操作，来包括在它们的长度的至少一部分内的诸布拉格光栅(线栅)。
背景技术：
玻璃作为在各种科学应用和民用中的一种材料的选择，已经历时几个世纪了。从早期利用棱镜玻璃来分离光的组元色起，玻璃就已广泛地用于光学仪器，用来控制或调整光束的特性。近年来，对玻璃结构的光修正特性应用的迅速扩展涉及到拉拔高纯度玻璃的纤细的细丝，细丝被普遍称为光纤，它在光的发射部位和接收部位之间引导光信号。
在上世纪的七十年代末，公用事业公司开始使用光纤装置用于内部的通讯，到了八十年代初，建立起许多小型的光纤网。从此，这种光纤网的使用日益增长，不断地取代现有的同轴电缆系统。由光纤通讯网提供的诸多优点包括较低的成本、使用较少的信号中继器来纠正信号的失真以及比同轴电缆网有更高的信号承载能力。
纤维光束(fiber optic)系统的容量继续在增长。在1980年，最初的系统能发射每秒45兆比特。当今的系统能发射高达每秒5吉比特。光纤网的现代应用之广泛，致使纤维光束网基本上已取代了所有横贯大陆的铜电缆网，并且许多全新的网正在不断地建立。有预言声称全世界的每个洲将成为全球纤维光束网的一部分。
一个纤维光束系统包括三个主要部分发射线路和光源、光探测器和接收器线路以及光纤。为了发射，发射线路转换电子信号以调制产生光信号的光源。从光源到一长度的光纤的连接促成由光纤覆盖距离内的光信号的传输。光探测器和接收器线路在一光纤终端的连结形成一通讯连接。多路通讯连接的使用提供了发射器和接收器的扩展网。
纤维光束网的互连要求有高精度的装置，这种装置呈光学连接器的形式，它连接光纤至外围设备和其它的光纤，并同时保持足够的信号强度。在操作中，一光纤连接器对中于小光纤，以使光收集芯直接位于光发射源或其它的光纤的上方并与其对齐。光纤的各部分也可采用机械连接或熔合连接技术而连接在一起。
连接到纤维光束网内的选定的相对短长度的光纤可包括一些特殊的特性。一光纤布拉格光栅(线栅)表示一种光的修改特性，这种特性可通过简单地在紫外光线下曝光，即可引入或写入到光纤中。能写入这样的光栅(线栅)的能力引入到多种设备中。例如，布拉格光栅(线栅)可应用于长途通讯系统中，以便控制激光的波长，引入散播的补偿，以及以长周期的光栅(线栅)修正光纤放大器的增益。除了长途通讯的用途之外，布拉格光栅(线栅)的光纤应用还包括光谱学和遥感技术。
将诸如布拉格光栅(线栅)的特性引入到一光纤的工艺过程包括在一系列的制造操作过程中要求处理相对短长度的光纤的许多步骤。一光纤通常在改变其物理特性以包括一布拉格光栅(线栅)之前，要求除去保护涂层。在写入一布拉格光栅(线栅)之后，光纤可被退火和重新涂覆。
关于改变光纤的特性以提供一折射率光栅(refractive index grating)的工艺过程的自动化，未见有公开的资料。有些资料显现个别的加工步骤，但没表明可容易地纳入到自动化顺序的加工类型。例如，在美国专利U.S.5,988,556中有关于光纤装载的描述。该专利涉及将连续长度的光纤从光纤供应盘上自动卷绕到一运输盘的第一和第二部分上。该卷绕机包括一第一装置和一第二装置，第一装置收集连续长度的光纤的第一部分，并将其卷绕到运输盘的第一部分，而第二装置用来将连续的光纤的第二部分卷绕到运输盘的第二部分。没有资料表明卷绕在盘上的光纤用于运输包装之外的用途。美国专利U.S.6,027,062描述一种自动卷绕机，其包括光纤供应和收集装置，它们将光纤移动到一自动地将光纤卷绕到盘上的卷绕装置。这类似于美国专利U.S.4,511,095所述的目的，即，形成卷绕在一绕线筒或类似结构上的光纤线圈。
使用用来处理和组织光纤的可堆叠的盒是众所周知的，特别是用于储存多段连接的光纤。诸光纤盒通常包括浅碟形的保持器和容纳松散线圈的光纤的壳体。松散的光纤线圈不具有如盘卷的光纤那样紧凑的结构。在美国专利U.S.5,894,540中描述的线圈光纤的一种中间形式是通过采用一种以一最小弯曲半径而卷绕的构形保持一段细丝材料用的组件而形成的。该细丝或光纤可卷绕在附连在支承板上的绕线盘上。调整绕线盘之间的间隔可去除卷绕在其上的光纤的松弛。通常在将几段光纤互连之后，光纤盒和对应的光纤保持组件将松散的光纤放置成一整齐的状态以便于储存。美国专利U.S.6,088,503确认在光纤连接之前、之中和之后采用光纤盒作为光纤保持器。该专利描述一种夹持工具，以用于在光纤连接的准备中对齐和保持一对光纤的端头。
该光纤盒和相关的组织光纤用的组件(fiber organizing assembly)为卷绕和连接的光纤部分四周的光纤提供整齐的储存。没有出现关于在光纤装置制造过程中用来处理组织好的许多段光纤的这样的储存容器的资料。一种制造工艺要求去除保护的缓冲层和涂层，以致露出光纤的裸露表面。已知有好几种工艺过程，用来从光纤的表面去除诸如缓冲层和涂层的保护层。它们包括机械剥离、化学剥离和热剥离。
对光纤和相关的涂覆细丝的机械剥离，要求仔细地对调质的锋利金属刀片进行定位，以暴露光纤的裸露表面部分，而不切割或刮伤光纤表面或其它的对光纤表面的物理损伤。已知的机械剥离的方法涉及到切割刀片的设计以及如何从光纤的表面去除涂层。机械剥离的主要用途包括在将两个细丝连接在一起之前，从光纤端头、绝缘导线和对应的细丝上去除保护层。美国专利U.S.4,434,554介绍一种光纤剥离装置，其包括一具有多个深度合适的光纤接纳通道的平基座，以确保当刀片插入到涂层时，从各光纤中只去除一缓冲的涂层。刀片平行于一光纤或一组光纤的轴线移动，利用一剥削的动作去除保护材料。由光纤直径决定的通道尺寸确定了对平基座的选择，以便提供一剥离光纤端头而不损坏光纤本身的装置。
一种避免损坏一光纤裸露表面的方法要求使用设计成只插入到保护缓冲和光纤涂层而不会到达光纤表面的刀片。合适的刀片基本上具有半圆形的锋利的刃口，其半径略大于裸露光纤的半径，两个相对的刀片插入到光纤周围的保护层，在切割刃口到达光纤表面之前它们互相抵触。在插入到保护层之后靠近光纤的端头，刀片平行于光纤轴线的运动移动一段保护层，以提供一未被刀片触及的裸露的光纤端。包括美国专利U.S.4,630,406、U.S.5,269,206、U.S.5,481,638和U.S.5,684,910在内的诸美国专利介绍了用于从绝缘的导线和光纤中割去绝缘的刀片的制造和设计。使用这种刀片成功地进行机械剥离可要求有附加的处理，其中包括如美国专利U.S.5,481,683所述的软化保护层，其要求一充满化学品的腔室，首先软化密封的保护层，然后，在剥离之后从刀片上清除塑料。美国专利U.S.5,684,910公开一种具有改进的机械剥离性能的光纤。这种改进包括使用一介于光纤涂层和缓冲层之间的易碎边界层，以便于从裸露的光纤上分离。现有技术包括垂直于细丝轴线的刀片的初始运动，以插入到一涂层中，其后进行平行于细丝轴线的运动，通过在保护层上的移动暴露出裸露的细丝端。
作为对机械剥离的替代，可使用化学剥离来准备裸露的光纤端头。美国专利U.S.4,865,411和U.S.4,976,596涉及有控制地去除涂层，其中，从一化学品槽中逐步地拖拉出涂覆的光纤，以在邻于近裸露的玻璃纤维表面处形成一具有特定形状的浅锥形。根据美国专利U.S.5,451,294，一固定装置提供支承，同时，将涂覆的光纤的端头浸入到化学品槽内，以从端头溶解涂层。化学剥离法包括涉及处理化学品的共同的问题，特别在化学剥离剂包含有腐蚀液体时的情形时。
可采用热气体剥离法来替代机械或化学剥离。描述于美国专利U.S.6,123,801的该工艺的一实例使用一热惰性气体来熔化缓冲层，并从一光纤的表面吹走。该工艺要求高压气体流和在800℃范围内的温度，以便从光纤中剥离涂层。美国专利U.S.5,939,136介绍了一用于准备光纤用的装置的工艺过程，其包括从一光纤中热除涂层，较佳地采用加热的气体流。
从光纤中去除保护的缓冲层和相关的涂层的理由在于改变光纤特性的需要，例如，通过在一光纤的内芯写入折射率光栅(线栅)(也被称之为布拉格光栅(线栅))。在将裸露的光纤暴露在由紫外线激光或类似的曝光装置发出的辐照下，则发生折射率的改变。用于光纤的大多数保护涂层吸收修改光纤用的辐照(fiber modifying radiation)。这就解释了写入折射率光栅(线栅)之前需去除涂层的理由。
不作其它的处理，一包括折射率光栅(线栅)的光纤还具有一在用于光纤装置之前要求涂覆保护涂层的裸露部分。重新涂覆光纤裸露部分的广泛认可的方法涉及专用的涂覆方法。已描述过类似于在其制造过程中用于涂覆拉拔纤维的诸种方法。
在美国专利U.S.4,410,561中所述的一再涂覆模具利用一剖开的模具结构提供一涂覆的光纤。由关闭的模具形成的腔室的尺寸和结构设计提供了一空间，使在注入可固化的保护的流体再涂覆组分的过程中该空间变得被填满。要求避免在模具内夹带空气，因为这会导致有缺陷的再涂覆光纤部分。为使模具腔被完全填满，可有意地施加压力。美国专利U.S.5,022,735采用一螺旋型柱塞来加压再涂覆流体，以注入到传统的再涂覆模具中。有些再涂覆模具包括固化装置，以提供完成的光纤再涂覆部分。例如，美国专利U.S.4,662,307采用一包括注入口和UV光线口的对开模(split mold)，光线可通过UV光线口固化再涂覆的组分。固化过程要求多个光源。
将涂层涂覆到从预成形中拉拔出来的光纤上，通常将脱出的光纤放置在垂直的方向上。当它向下移动时，光纤可通过盛有涂覆流体的槽子，然后通过尺寸与涂覆光纤所要求的外直径一致的孔口。如美国专利U.S.,069,988所传授的，应用这样的工艺过程可对包括布拉格光栅(线栅)的光纤的裸露部分进行再涂覆。从孔口一出来，光纤移动通过一固化辐射源(source of curingradiation)。固化辐射不同于写入布拉格光栅(线栅)用的辐射，以便不损坏或改变光栅(线栅)的特性。
日本专利JP60-122754和JP61-40846有资料表明，对从拉拔塔中出来的光纤喷涂保护的塑料涂层。光纤全外周缘的涂覆要求使用多喷涂头或专用的喷涂罩。使用多喷涂头，在拉拔出的光纤表面上仅沉积一部分的喷涂物，而使用专用的罩壳则涉及复杂的光纤的卷绕过程。
在光纤剥离、修改和再涂覆的工艺过程中的每一点上，均要求小心操作防止损坏易碎的光纤。通过物理的接触或受到拉伸、扭曲、扭转和弯曲的应力，都可发生光纤的损坏。过度的弯曲可改变光纤的光学特性。不满足所要求的光学特性导致光学器件的报废，并增加器件制造的成本。要求有一种改进装置，用于处理拉拔加工后的光纤，以减少损坏的发生，从而降低成本和增加光纤器件的产量。
发明概要本发明满足在制造操作过程中有效地和紧凑地加工细丝材料的需求，其中包括在细丝中产生结构的和相关的变化的诸工艺步骤。当应用于光纤时，一物品(本文中也描述为细丝组织器(filamentorganizer))能提供对一光纤的紧凑的包容。该细丝组织器允许对一光纤的至少一部分实施相对精确的定位，以利于与光耦合器、融合耦合器和锥形光纤器件相关的光纤的加工。光纤修改也可指，为改变光纤固有特性或将光纤容纳到一功能组件(functional assembly)中所采取的行为。光纤的固有特性随调整其折射率特性而改变，就如形成多种光纤布拉格光栅(线栅)的情形那样。将光纤容纳到功能组件中的做法，提供诸如温度补偿的光纤布拉格光栅(线栅)之类的有用的器件。根据本发明的折射率改变和功能组件的形成，采用一细丝组织器(filament organizer)，它在可锁定的绕线盘和可转动的绕线盘之间分配光纤，以暴露被修改的光纤的中心部分。
一计算机控制的，或者编程的光纤分配器，可被用来装载规定量的、安装在一公共轴线上的一对绕线盘之间的基本上无扭转的光纤。装载光纤装载之后，诸绕线盘分离，使光纤在其间延伸，并安装到细丝组织器上，以便进行光纤的储存和进一步的加工。结合细丝组织器使用计算机控制的分配，可确保精确一致的装载和在细丝组织器的边界内对选择长度的光纤的组织。装载过程的控制使形成包含大致相等长度的、以类似方式组织的光纤的多个夹持器。在一光纤成功地装载之后，一细丝组织器提供一方便的物品，以便通过制造光纤器件所要求的工艺操作处理光纤。较佳地，细丝组织器包括一施加拉力的装置，其对夹持在其中的细丝施加50克至100克的拉力。
有多种器件使用的光纤已被进行了结构上的修改，以在它们的长度的至少一部分内包括串接的诸光导折射率光栅(线栅)。诸光栅(线栅)的物理特性的变化允许它们适应于专门的应用。在一实施例中，本发明提供一通过一系列制造操作而获得的光纤布拉格光栅(线栅)，所述制造操作包括光纤的机械剥离、化学剥离、引出线、光纤布拉格光栅(线栅)写入、退火和光学测量，其后进行再涂覆和测试。最后步骤的测试，包括光纤考验测试，确认是否保持光纤布拉格光栅(线栅)所要求的特性要求。
制造过程的各操作或步骤要求将一个或多个细丝组织器附连到专为完成指定步骤设计的一个或多个细丝处理器或装置上。这要求细丝组织器的尺寸和形状包括诸方面的设计能允许方便地与若干个细丝处理器连接。同与若干类型的细丝处理器(filament processor)实现合适的连接一样，一细丝组织器的一重要的要求在于包容长度可长达好几米的一规定长度的细丝。较佳地，在光纤的情形中，一细丝组织器夹持成对的绕线盘上的细丝的大部分长度，留下一细丝部分供加工处理。一绕线盘保持光纤的两个部分，这两部分沿相同的方向卷绕在分开的绕线盘芯的分离的各侧。光纤的一部分延伸在一对绕线盘之间，而光纤的另一部分提供可容易地从各绕线盘上缠开的引出线部分。在一连续段光纤的每个端部处有一引出线部分。
在一对绕线盘之间卷绕一连续段的光纤并将绕线盘定位在支承板上之后，可以在期望减少光纤损坏的情形下进行光纤处理。使用细丝组织器还使容易地进入到光纤的一部分。容易地进入到光纤的该部分，可使其被修改，首先从其表面去除保护涂层，其后使其承受改变其物理和光学特性的诸操作，如将光纤的布拉格光栅(线栅)写入到光纤的裸露部分。一细丝组织器允许再生地对将被修改的光纤的那部分进行定位。可再生地定位导致通过诸操作得到细丝或光纤修改的可预见的结果，所述操作可采用至少若干个步骤可自动化的工艺过程来进行。
如上所述，细丝组织器提供合适地定位以便加工的细丝或光纤的一部分。根据本发明的光纤布拉格光栅(线栅)的形成，要求任何的聚合物的保护涂层(这里也称之为缓冲涂层)应在写入光纤布拉格光栅(线栅)之前被移去。涂层的去除可采用液体的、或机械的或热的剥离法。
一涂覆有单一聚合物层(这里称之为“初级缓冲层”)的光纤可仅要求液体剥离，即，采用有浓度的酸来去除缓冲层。去除多层的保护涂层(其中包括根据本发明的初级和次级缓冲层)可较佳地采用机械剥离后接着酸洗剥离的组合方法。酸洗剥离这里是指，在酸介质中溶解残余的涂层材料，并采用水冲洗和对光纤的至少一部分施行溶媒清洗来去除酸。涂层的初步去除要求特别设计的机械剥离设备，该设备与细丝组织器合作，以便精确地对保护涂层将从其上去除的光纤的部分进行定位。机械剥离设备可设计成方便地处理一个细丝组织器或若干个组合在一单一堆叠结构中的细丝组织器。这样，就根据细丝组织器的数量决定同时处理一个或多个光纤。通过机械剥离去除涂层对裸露光纤形成间隙，其后，酸可通过间隙渗透较快地从光纤部分上溶解掉涂层。
通过酸洗剥离去除涂层较佳地要求一装置，该装置对包括在堆叠结构中的每个细丝组织器形成一细丝的环。该装置构造成形成具有大致相同大小的各个细丝组织器环。各环的平面平行于其最近邻接的平面。通过将一环的弧形部分沉浸在酸液槽中，即可发生一个或多个光纤环的酸剥离。各环沉浸到酸液槽中的深度控制着从光纤中去除保护涂层的长度，以提供一具有剥离到光纤的硅石表面的裸露部分的光纤。酸剥离提供一裸露的、基本上无污染物的光纤表面。
在堆叠结构中的所有的光纤全部地经机械剥离和酸洗剥离之后，各光纤的引出端使用引出端连接器，用手工缠开并组织到诸组中去。引出端的尾部离细丝组织器的各端大约1米。
作为进一步的精制，根据本发明的一细丝组织器可包括一传统的光纤连接器，用以将光纤端头终止在表面上并在细丝组织器的边界内。光纤的光学连接器的终止减小了光纤引出线部分的长度，而仍提供对外部光纤器件的方便的连接点。这类光纤的紧凑的组织将该段光纤分布在细丝组织器的表面上，而光纤无任何部分下垂到组织器的边缘上。任何各种光纤器件的互连，通过缩短引出线端，可用来减少一光纤的总长度。光纤总长度的减少转换为成本的节约，其与装备有连接到光纤连接器终端的引出线的各光纤组织器有关。
在通过对诸引出线的端头的分组组织之后，在一堆叠的结构里的每个细丝组织器提供了准备好在一光纤布拉格光栅(线栅)写入装置中定位用的一干净的、干燥的、裸露的光纤部分。从一被细丝组织器夹持的细丝上释放拉力之后，布拉格光栅(线栅)写入装置(Bragg grating writing apparatus)对光纤的部分施加一可选择的拉力，然后，其修改而形成布拉格光栅(线栅)。形成具有基本上相同波长响应的多个光纤布拉格光栅(线栅)要求精确的对齐并对装载到光纤布拉格光栅(线栅)写入装置的各光纤部分施加相同大小的拉力。光纤部分与布拉格光栅(线栅)写入装置的精确对齐依赖于细丝组织器和光栅写入装置的特征，它们分别与一个对另一个的相对定位相一致。一致的装载和光纤部分的拉紧依赖于一音频线圈驱动机构和空气悬置轴承的使用，它们便于基本上无拖曳的精确的细微调整。
在将光纤的一合适的部分在拉力状态下放置在光纤布拉格光栅(线栅)写入装置之后，通过观察由写入过程产生的波长包络(wavelength envelope)的显示，可监控布拉格光栅(线栅)写入的进程。信号信息通过设备和一光纤的引出线端之间的连接，从光纤前进到合适的监控设备。这在写入的时刻提供对光栅(线栅)质量的反馈，并显示一接受或拒绝写入的光纤布拉格光栅(线栅)的方便的决定点。
光纤的退火发生在热退火装置中，并在写入光纤布拉格光栅(线栅)完成后满足若干要求。工艺过程的该步骤在大约300℃的温度下持续三分钟以上。退火工艺稳定布拉格光栅(线栅)，其在超过20至25年的时间里防止波长的漂移。
在退火和光学确认光栅中心波长满足要求之后，光纤和相关的布拉格光栅(线栅)在最终测试前准备再涂覆。再涂覆操作使用用于根据本发明的细丝组织器或较佳地堆叠的细丝组织器的设备。可采用传统的模制中再涂覆(in-molddie recoating)、喷涂再涂覆或挤入模涂层工艺，以再涂覆各光纤先前被剥离的部分。注入模涂层这里指传统的在模具中的再涂覆。喷涂再涂覆使用多个光纤通过一喷涂头和一辐射固化源之间。挤入再涂覆工艺使用一对开的模具，其可定位在光纤的周围，以便当挤出头横向于一未涂覆光纤部分的长度时，将固化的涂层组分涂覆到光纤周缘的周围。较佳地，模具头包括一辐射源，挤出的涂层经曝光在辐射源下而固化。这使再涂覆材料涂覆之后立即固化。
涂覆再涂覆的材料以保护形成在一光纤上的布拉格光栅(线栅)，表明可用于长途通讯和相关应用的布拉格光栅(线栅)的生产进入最后的加工操作。最终产品的最后检查确定其是否通过拉伸强度和目测检查的要求。在成功地满足这些要求之后，保持有完成的光纤布拉格光栅(线栅)的绕线盘可从细丝组织器上拆卸，并用来方便地保持、包装和运输最终的产品。用于运输的方便的包装形式要求在其从细丝组织器上移下之后，将全连续段的光纤布拉格光栅(线栅)传送到一绕线盘上。绕线盘的设计在于在将全长度的光纤传送到一绕线盘之后，对光纤布拉格元件提供一保护的包装。
更具体地来说，本发明提供一种用来制造光纤折射率光栅的方法。一合适的方法包括如下诸步骤提供一段基本上无扭转的、介于第一绕线盘和第二绕线盘之间的光纤，将第一绕线盘和第二绕线盘附连到一支承上。该支承具有一相对于第二表面的第一表面，以提供一细丝组织器，它包括第一绕线盘作为一可锁定的绕线盘以及第二绕线盘作为一可转动的绕线盘。该细丝组织器还包括一连接到可转动的绕线盘的拉伸器，以对可锁定的绕线盘和可转动的绕线盘之间设置的一段光纤的至少一中心部分施加拉力。光纤在拉力下的其它的加工处理包括在对一光纤的中心部分施加控制的拉力之前，从光纤的中心部分去除至少一缓冲涂层。然后，在将中心部分暴露在高强度的光化学辐射的干扰图形(interference pattern)下的过程中，可通过改变中心部分的折射率特性产生折射率光栅(线栅)，从而写入折射率光栅(线栅)。形成光栅(线栅)之后可进行退火，并对成品的光纤器件进行考验测试，以确认所要求的特性。
上述方法使用一细丝组织器，它包括一具有一相对于第二表面的第一表面的支承，还包括与所述第一表面连接的诸组织架(organizing mount)，以及，连接到所述第二表面的垫片块。该细丝组织器具有一邻近支承的第一表面的可锁定的绕线盘、一邻近支承第一表面的可转动的绕线盘以及一附连在支承第二表面的拉伸器。该拉伸器包括一连接到可转动的绕线盘上的张拉线，以对其施加拉力，并将拉力传输到设置在可锁定的绕线盘和可转动的绕线盘之间的细丝上。拉力卸荷组件使可选择地减小施加在细丝上的拉力。拉力卸荷组件包括拉伸线，其提供拉伸器和可转动的绕线盘之间的连接、一拉伸线通道以及至少一个用于对齐拉伸线和拉伸线通道的滑轮。细丝组织器的其它部分包括至少一个安装板，它与支承一体地形成并从其中向外延伸；以及，至少一个形成在可锁定的绕线盘和可转动的绕线盘之间的细丝通道的导向器。此外，该导向器可转动地安装在安装板上靠近支承的第一表面，以提供细丝通道与支承的间距。
在制造折射率光栅过程中，通过在细丝的相对端之间形成一可移去的套筒部分，一机械剥离装置从树脂覆盖的呈光纤形式的细丝中去除树脂。该机械剥离装置包括一基座，它具有一连接在基座上的第一夹具，用来将一细丝保持在第一部位。一第二夹具附连在基座上并与第一夹具分离，且与其沿轴向对齐，以将一细丝保持在第二部位。该装置包括一第一组切割刀片，它靠近第一夹具安装在基座上。第一组切割刀片包括一第一上刀片和一第一下刀片。上刀片和下刀片各包括一弧形的锋利刀刃，用来切入到围绕靠近第一部位的树脂覆盖的细丝的树脂中。第二组切割刀片安装在靠近第二夹具的基座上，这样，第一组切割刀片和第二组切割刀片分割开一距离。两切割刀片之间的距离小于两夹具之间的间隔。第二组切割刀片包括一第二上刀片和一第二下刀片，各刀片包括一弧形刀刃，用来切入到围绕靠近第二部位的树脂覆盖的细丝的树脂中。一固定在基座上并连接到第一组切割刀片和第二组切割刀片的刀片致动器，以一起移动第一上刀片和第一下刀片。在此运动过程中，锋利刀刃切入到围绕靠近第一部位的树脂覆盖的细丝的树脂中。刀片致动器还一起移动第二上刀片和第二下刀片，以使刀刃切入到围绕靠近第二部位的树脂覆盖的细丝的树脂中。在从一树脂覆盖的细丝中去除树脂以形成可移动套筒部分的过程中，也在基座上的一偏压部件移动第一组切割刀片和第二组切割刀片彼此朝向对方。
可采用从介于相对的光纤端头之间的树脂覆盖的光纤中去除树脂的方法，来形成可移动的套筒部分。该方法提供一机械剥离装置，它包括一用来将光纤夹持在第一部位的第一夹具；以及，一沿轴向对齐的、与第一夹具分开的第二夹具，它用来将光纤夹持在第二部位。该机械剥离装置的第一组切割刀片靠近第一夹具，用来切入到围绕靠近第一部位的树脂覆盖的细丝的树脂中。第二组切割刀片靠近第二夹具，用来切入到围绕靠近第二部位的树脂覆盖的细丝的树脂中。第一组切割刀片和第二组切割刀片分割开一距离。该距离小于第一和第二夹具之间的隔开距离。在从树脂覆盖的光纤中去除树脂以形成可移动的套筒部分的过程中，第一组切割刀片和第二组切割刀片适于彼此朝向对方移动。去除树脂还包括在第一夹具中夹紧一光纤，和在第二夹具中夹紧一光纤，以使光纤处于拉力状态中。操作第一组切割刀片和第二组切割刀片以切入到树脂中，从而产生在其各端具有间隙的可移动的套筒。在切割树脂的过程中，随着第一组和第二组切割刀片彼此朝向对方移动时，在各端的间隙暴露裸露细丝部分，所述细丝部分从形成在树脂中的一锥形过渡部分分离可移动的套筒部分。
在根据本发明的另外方面，在从一光纤中化学剥离树脂之前，可用一装置来在一细丝的一部分形成一环。该装置包括一容器，它包括一具有形成在其中的前导向狭槽的前壁，以及一具有形成在其中的后导向狭槽且与前导向狭槽共面和平行的后壁。该容器还包括一底板，它包含至少一个形成在前壁和后壁之间并平行于前、后壁的狭缝。一第一细丝夹持器包括一固定的弹性体和一在其间夹持细丝的、在其第一部位的可定位的圆柱。该固定的弹性体滚子可转动地从前壁安装到后壁，这样，可定位的圆柱靠近固定的弹性体滚子，安装在前导向狭缝和后导向狭缝之间，以便在其中再定位。一第二细丝夹持器包括一可移动的弹性体滚子和一在其间夹持细丝的、在第二部位的可移动的圆柱。第二细丝夹持器与第一细丝夹持器间隔开，并基本上沿轴向与其对齐。第二细丝夹持器朝向第一细丝夹持器移动，以减小其间的间隔，使第一部位更靠近第二部位，由此在第一细丝夹持器和第二细丝夹持器之间形成一细丝环。该细丝环延伸通过一狭缝并低于所述的容器的底板，其中，它可引入到具有溶剂的一槽中，包围细丝环的至少一部分，以便从环的部分中溶解树脂。根据本发明的环形成容器，其尺寸可容纳一个或多个细丝组织器，它在可锁定的绕线盘和可转动的绕线盘之间具有一细丝。采用环形成容器来形成一个或多个细丝环的诸步骤可包括在从树脂涂覆的细丝(较佳地为光纤)中化学剥离树脂的工艺过程中。
根据本发明的加工细丝的加工要求使用一细丝夹持固定器，它包括一具有一打开位置和一关闭位置的夹持器。该夹持器还包括一下钳夹座和连接到下钳夹座上的下钳夹，下钳夹具有一平表面和一张开端的、形成在其中的V形通道以通向平表面，而接纳细丝的至少一部分。细丝夹持固定器还具有一上钳夹座和一上钳夹组件。上钳夹组件包括一附连到上钳夹座上的支承突缘。支承突缘包括一支承表面，它具有一基本上锥形的下陷部分。一包括在上钳夹组件内的光纤钩子具有一与结构表面相对的接触面。结构表面包括一呈大致矩形截面的张开端的槽。在光纤钩子的接触面内形成有基本上为锥形的下陷部分。张开端的槽和V形通道沿纵向对齐，当夹持器处于关闭位置时，其接触细丝的至少一部分。多个弹簧连接器将光纤钩子保持在支承突缘上。再者，通过由多个弹簧连接器产生的力，一角度补偿器被限制在支承表面的下陷部分和接触表面的下陷部分之间。角度补偿器保持支承突缘与光纤钩子的分离，以允许它们独立地移动。这导致光纤钩子的细微的调整，以便在张开端的槽和V形通道与细丝(较佳地为一光纤)的接触点上施加基本上相等的力，所述细丝在夹持器从打开到关闭位置的移动之后被夹持在其间。
本发明还提供一细丝拉紧装置，用来可释放地固定拉力下的细丝。拉紧装置包括一拉紧保持器和一对夹持器。拉紧保持器包括至少一个支承杆以及一可移动地安装在支承杆上的第一部位的第一滑架。该第一滑架包括一具有一第一夹具的上表面和安装在其上以便相对于支承杆移动的音圈。一第二滑架可移动地安装在支承杆上的第二部位，这样，在第一部位和第二部位之间存在一间隔。该第二滑架包括一具有第二夹具的上表面以及一安装在其上用来相对于支承杆移动的装载单元。第二夹具与第一夹具沿轴向对齐，以确保测量的细丝部分包括一位于第一边界和第二边界内、介于第一夹具和第二夹具之间的裸露的部分。一导向杆从音圈延伸，以便接触装载单元来调整第一部位与第二部位的间隔，从而在致动音圈的过程中改变施加在测量的细丝部分上的拉力。拉紧装置的成对的夹持器沿轴向与第一夹具和第二夹具对齐，以便基本上固定测量的细丝部分的裸露部分。根据本发明的细丝拉紧装置可包括一附连细丝组织器的连接器，以定位一细丝(较佳地为一光纤)保持在第一夹具和第二夹具之间。细丝组织器将一细丝保持在一可锁定的绕线盘和一可转动的绕线盘之间。
已从其上移去树脂的树脂覆盖细丝可要求借助于使用根据本发明的细丝再涂覆装置的方法进行涂覆。这样的细丝再涂覆装置包括一框架，它可释放地固定一细丝和安装在框架上的滑架，以便在第一位置和第二位置之间摆动。再涂覆装置具有一安装在滑架上的第一细丝夹持固定器。一第二细丝夹持固定器还安装在滑架上，沿轴向与第一细丝夹持固定器对齐。诸固定器确保一包括其裸露部分的测量的细丝部分位于第一边界和第二边界内，介于第一细丝夹持固定器和第二细丝夹持固定器之间。至少一个喷射头附连在第一位置的框架上。一辐射源附连在第二位置的框架上。在滑架在第一位置和第二位置之间摆动以放置裸露部分而从喷射头接纳固化的涂层的过程中，测量的细丝部分在喷射头和辐射源之间移动。喷射头从第一边界到第二边界涂覆固化的涂层。通过暴露于来自辐射源的辐射，使可固化的涂层发生固化。可固化的涂层的组分的液滴可使用一导向器，例如，一空气刀进行偏导，以便有选择地引导涂层组分朝向围绕喷射头分组的细丝(较佳地为光纤)的多个裸露细丝部分。不同的涂层组分可涂覆到裸露的细丝部分，以使用第一组分提供再涂覆的细丝，以及通过在第一涂层组分上涂覆第二涂层组分提供重涂覆的细丝。最后形成的细丝包括一多层的涂层。
根据本发明的另一细丝再涂覆装置包括一平表面和一附连在该平表面上的挤出的涂层组件。该挤出的涂层组件包括一第一细丝夹持夹具和与该第一细丝夹持夹具相对的第二细丝夹持夹具。一测量的细丝部分包括其位于第一边界和第二边界内的裸露的部分，测量的部分位于第一细丝夹持夹具和第二细丝夹持夹具之间。一涂覆头包括一具有形成在其中的一张开端通道的模具板，所述通道包括一具有一流体入口的壁和靠近辐射源的形成在其中的气体端口。该涂覆头还包括一其中形成一敞开端的细长的狭槽的盖模具板(cover die plate)。该盖模具板具有一连接到模具板(die plate)上的铰链接，以便使盖模具板在打开位置和关闭位置之间转动。在关闭位置上，盖模具板位于模具板附近，且通道与细长狭槽对齐，以形成一通过涂覆头的管形开口而环绕裸露部分的一部分。一邻近涂覆头的线性传输机构包括一导向杆和一可滑动地安装在其上以便沿该导向杆移动的滑架。在该滑架从第一边界到第二边界移动涂覆头的过程中，一从滑架到涂覆头的连接杆提供涂覆头的线性位移。固化流体可从流体入口挤入，同时，来自辐射源的能量固化可固化的流体，以再涂覆一细丝的裸露部分。
一用于挤入再涂覆一细丝的方法包括下列诸步骤提供一细丝组织器，它具有一在一固定绕线盘和一可转动绕线盘之间延伸的细丝，以提供一测量的细丝部分和一细丝(较佳地为一光纤)的裸露的细丝部分。光纤的裸露部分的再涂覆，跟随细丝组织器连接到一挤出涂覆固定器，所述挤出固定器包括一导向杆，一可移动地安装在该导向杆上的滑架。一涂覆模具包括一涂覆头和一辐射源，该涂覆模具与滑架相连接。涂覆头具有一开口，它用来将可固化的涂覆组分引导到定位在一通道内的裸露的细丝部分，该通道形成在涂覆模具内并延伸通过其间。一可固化的涂覆组分涂覆到裸露的细丝部分上，以提供一再涂覆的细丝部分，其后，将再涂覆的细丝部分暴露在辐射源下，以便辐照固化涂覆在裸露部分上的可固化的涂层组分。
定义术语“裸露光纤”或“裸露光纤部分”或“剥离的光纤”或涉及这样的术语的词组，在本文中是指光纤的一部分，保护涂层已从其上去除从而暴露出光纤的硅石表面。
如本文中所采用的，术语“覆层”是指拉拔的光纤的外层。
术语“缓冲层”或“初级缓冲层”在本文中是指邻近裸露光纤的聚合物或树脂层。
一“涂层”或“次级缓冲层”在本文中用来描述邻近缓冲层或初级缓冲层的聚合物或树脂层。
如本文中所用的术语“树脂”是一通用术语，用来描述覆盖细丝(特别是光纤)的聚合物覆层。用作上述定义的缓冲层和涂层的材料都落入树脂通用术语范围内。
本文中的术语“细丝”是指一光纤结构，较佳地是“硅石细丝”。一光纤是根据本发明的细丝的优选的形式。
“锥形过渡”描述一涂覆的光纤根据本发明经受机械剥离之后，最靠近裸露光纤部分的缓冲层的部分的较佳的渐进的锥形形状。
术语“带状化”是指光纤的单层的形成，并排地形成如带形结构，其便于多光纤的连接的端头插入到光纤带形连接器的一端内。
本文中使用的术语“角度补偿器”或“球连接校平器”是指插入在一夹持器的至少一个钳夹的诸部分之间的自调整连接，以便在钳夹的接触表面和物体之间达到最佳的位置关系，从而在物体的表面上施加均匀的压力。
采用“无接触”法来再涂覆光纤的裸露部分，是指光纤没有一部分接触再涂覆设备的任何部分。其好处在于，悬置细丝组织器中的光纤，细丝组织器可方便地连接到再涂覆装置，并使光纤与喷射头精确地对齐。
“对开的上浆模具”是一种多部分的光纤再涂覆头，它打开而接纳一光纤，关闭而在一段光纤的表面周围挤出可固化的再涂覆材料，然后，再打开而释放涂覆过的光纤。
术语“罩”是指在一超声波喷射头上的屏障，以引导一惰性气体流夹带和移动再涂覆组分的液滴的云雾朝向目标的表面，诸如一光纤的裸露的部分。
本发明已研究和提供一种工艺和设备，它在多重处理操作(至少部分是自动的)过程中用来方便地处理呈光纤形式的细丝，至少部分地自动化带给用户又一好处。下面将根据本发明的几个方面和变化的实施例，对这些改进和益处作更为详细的描述。
附图的简要说明

图1示出根据本发明的一细丝组织器的立体图。
图2以分解的立体图的方式示出根据本发明的一细丝组织器的详细的诸部分。
图3示出用来对包含在根据本发明的一细丝组织器内的细丝施加拉力的组件的立体图。
图4是一细丝组织器的侧视图。
图5提供呈堆叠结构的多个细丝组织器的立体图。
图6是通过双涂覆的光纤截面图。
图7是经酸洗剥离后的双涂覆的光纤截面图。
图8提供经机械剥离而提供一锥形过渡之后的双涂覆的光纤截面图。
图9示出经机械剥离而提供一分离的中心缓冲套筒之后的一光纤的侧视图。
图10是一截面图，示出一定位作机械剥离的涂覆的光纤。
图11是一截面图，示出一锥形过渡形成之后的涂覆的光纤。
图12示出用于从一光纤中机械剥离涂层过程中的根据本发明的一切割刀片的立体图。
图13示出根据本发明的一切割刀片的切割刃的详细视图。
图14是示出一涂覆的光纤和根据本发明的切割刀片的切割刃的相对定位的详细视图。
图15是一截面图，示出一切割刃的切割深度以及已经切入到一光纤周围的次缓冲层的上刀片的定位。
图16提供一截面图，示出在从一光纤中机械剥离次缓冲层的过程中上刀片和下刀片的切入深度。
图17是一侧视图，示出根据本发明的一细丝组织器和机械剥离装置的相对定位。
图18提供一涂覆的光纤在通过沉浸在一酸槽中的酸液内以去除涂层的过程中的一涂覆的光纤环的截面图。
图19是一局部截面图，示出一在形成光纤环之前的根据本发明的细丝组织器和容纳酸的槽的相对定位。
图20是一局部截面图，示出一根据本发明的细丝组织器的相对定位，其中，包括一环从细丝组织器中悬置，以将环的一弧形部分沉浸在酸的液面以下。
图21是包括局部剖切部分的立体图，示出一用于细丝组织器的堆叠结构的环形成器的内部细节。
图22提供根据本发明的一细丝组织器的侧视图，其中，细丝的引出线部分已经从储存卷轴中缠开。
图23是根据本发明的一细丝组织器的侧视图，其中，在一光纤的剥离部分的修改过程中细丝组织器定位在音圈拉紧装置中。
图24提供一钳夹的截面图，该钳夹用来呈现一光纤的一部分的运动，而其同时经受修改。
图25是图24所示的钳夹的结构的详细的截面图。
图26是根据本发明的一钳夹组件的立体图。
图27是通过图26的线″27-27″截取的截面图。
图28是定位在一喷射再涂覆装置中的根据本发明的一细丝组织器的侧视图。
图29是定位在一对开模具的再涂覆装置中的根据本发明的一细丝组织器的侧视图。
发明的详细描述参照诸附图，其中，在所有的几个视图中相同的标号表示相同的零件。图1是一细丝组织器10的立体图，它包括一具有相对侧的基本上为平面的支承板12。支承板12在其第一侧14(这里也称之为其上侧)具有用于可锁定的绕线盘16和可转动的绕线盘18的连接点。这些绕线盘16、18具有卷绕在其上的和介于它们之间的一段细丝20。支承板12可包括用于一个或多个导向器24的安装板22，导向器用来为从可锁定绕线盘16到可转动绕线盘18延伸的细丝20的一部分建立一较佳的位置。导向器24与安装板22的连接使导向器响应于细丝20的运动而作合适的运动。
根据本发明，一支承板12可选择地包括形成在其中的至少一个开孔26，用作手拿支承板12的一个方便的部位。开孔26最好占据足够离开光纤20的部位，以防止不留意接触到细丝(诸如一光纤)20的表面，特别是细丝20的裸露表面。当开孔26位于可锁定的绕线盘16和可转动的绕线盘18之间并如图1所示与细丝20的暴露部分相对时，开孔26的定位保持与细丝合适的分离。
图2采用部分分解的视图来示出根据本发明的一细丝组织器10的一实施例的细节。该视图示出一可锁定绕线盘16、一可转动绕线盘18以及一对导向器24是如何地连接到基本上为平的支承板12上的。如前面所提到的，可采用一计算机控制的光纤分配器来装载一对绕线盘16、18之间的规定量的光纤。一连续段的光纤较佳地具有三个部分，其中包括一主部分或中心部分，它在分离端之间的长度达若干米，或引出线部分，每个部分约1米长。通常中心部分的长度从1米至6米。每个绕线盘16、18为光纤引出线提供储存。代表引出线部分的细丝匝数沿与中心部分的细丝匝数相同的方向卷绕在绕线盘16、18上，。绕线盘16、18各包括一芯分隔器(参见图4)，以从光纤20的中心部分中分离出引出线，从而在细丝加工过程中利于缠开引出线。
光纤装载之后，绕线盘16、18被分开并安装到一支承板12上，以便将一段细丝储存在绕线盘16、18之间。在绕线盘16中的轴向通道28和固定在支承板12上的短柱30之间进行滑动啮合的过程中，绕线盘16、18中的一个成为一可锁定绕线盘。可锁定绕线盘16的各面板32包括位于轴向通道28的各侧的至少一对开孔34。开孔34为啮合而与刚性地连接在支承板12上的一对销36对齐。当轴向通道28和开孔34坐落在短柱30和销36上时，可锁定绕线盘16不能转动，因为销36限制其运动。如上所述，安装可锁定绕线盘16之后，在可锁定绕线盘16和可转动绕线盘18之间的细丝20的长度的变化，要求通过转动可转动绕线盘18来调整细丝20。可转动绕线盘18的转动依赖于一轴承38，该轴承借助于摩擦保持在形成于细丝组织器10的支承板12中的毂通孔(hub orifice)40中。轴承38利于在一侧的绕线盘毂42和在另一侧的拉紧毂44的转动。绕线盘毂42具有一心轴46和一对销48，用来与在转动绕线盘18的面板54上的轴向开孔50和接纳孔52对齐。尽管以固定的关系保持住，但可转动绕线盘18和绕线盘毂42具有由轴承38提供的转动自由度。
示于图2的本发明的实施例包括一对导向器24，各呈围绕轴56转动的惰轮形式。轴56的一端连接到支承板12的第一侧14。通过转动可转动绕线盘18缠开细丝20，在可锁定绕线盘16和可转动绕线盘18之间形成足够长的细丝20，这样，从可锁定绕线盘16至可转动绕线盘18细丝20的行程围绕各惰轮24而通过。如图1所示，当细丝20是一光纤时，包括细丝20在内的合成的组件提供一优选的定向。例如，在制造光纤布拉格光栅(线栅)的过程中，这个定向将一光纤20放置在一容易进入的精确的空间位置上，以便于加工。
一光纤布拉格光栅(线栅)的形成通常要求对由根据本发明的细丝组织器10夹持的细丝20(即，光纤)施加拉力。参照图3，图中示出一利用附连在支承板12的下侧60上的拉紧器58对细丝20施加拉力的装置。该拉紧器58对细丝20或光纤施加一恒定的力，以使细丝20保持轻度的拉力。通过包括连接在拉紧器58和拉紧毂44之间的拉力线62在内的一系列部件，来自拉紧器58的力可传输到细丝20。拉力毂44作用在绕线盘毂42上，因为两者之间存在有直接的连接。绕线盘毂42的运动导致相应的可转动绕线盘18的转动，可转动绕线盘18对中在心轴46上，并被连接在绕线盘毂42上的销48的运动所驱动。可转动绕线盘18的运动在细丝20或光纤内产生拉力，其正比于由拉紧器58产生的恒定力。
在拉紧器58内的拉力以20克至200克的力作用在拉力线上。通过拉力线62和拉紧毂44的力的分布，导致夹持在细丝组织器10内的细丝20内的合力为50克至100克拉力。拉紧毂44通常约为可转动绕线盘18的直径的一半。
拉力线62可不受阻地在拉紧器58和拉紧毂44之间通过。然而，较佳地，拉力线62的部分的位置允许拉力线62的进入和定位的调整，以便从细丝20中去除拉力。去除恒力拉紧器58的作用，可使用一减力组件，它包括一对形成在支承板12的一边缘上的槽66的各侧上的滑轮64。绕滑轮64和跨过槽66通过的拉力线62可在槽66的附近被夹住，并平行于板12的边缘朝向最近的导向器24略微地延伸。1.0mm至2.0mm的移动可释放由拉紧器58施加在细丝20上的拉力。拉力的释放松弛了一呈光纤形式的细丝20，以准备再拉紧光纤。一光纤20的松弛和再拉紧施加了在布拉格光栅(线栅)吸入过程所要求的一已知的重复的拉力量，这样，形成的光纤布拉格光栅(线栅)将显示基本上相同的波长响应。
在将拉力下的细丝20安装在细丝组织器10上之后，一段为好几米长的细丝可方便地被承载在保护的卷起的状态中，在细丝加工过程中介于处理工位之间。早期的细丝加工的方法要求一操作者手持诸段超过六米长的细丝。要求小心地避免细丝的尾部接触底板和其它会造成污染的表面，并减少产出制造的细丝的器件。根据本发明的细丝组织器10可使用在支承板12内的开孔26来进行处理。开孔26的位置可以尽可能减少手与细丝20的暴露部分不希望有的不小心的接触。
图4示出根据本发明的细丝组织器10的侧视图，图中表示在支承板12的上侧14和下侧60上的诸部件的相对定位。图中示出拉紧器58、间隔块70、拉紧毂44、拉力线62以及在支承板12下侧上的滑轮64。支承板12的上侧提供一表面，用来连接组织座72、一可锁定的绕线盘16和一可转动的绕线盘18，两绕线盘之间具有如上所述的保持在轻微拉力下的细丝或光纤20。用于储存一段光纤20的绕线盘16和18被分为诸绕线盘，因为可锁定绕线盘16包括一分开壁15，而可转动绕线盘包括一隔壁17。位于绕线盘16、18之间的光纤20的部分占据位于各分开壁15和隔壁17下面的绕线盘16、18的下芯19。这可留下各绕线盘的上芯部分21，即，在分开壁14和隔壁17的上方以接纳一连续段的光纤20的引出线端。使用储存绕线盘16、18的下芯部分19和上芯部分21，以从光纤20的端头或引出线分离出中心长度，利于在光纤的加工过程中只缠开光纤20的引出线部分。
采取合适的设计，两个或多个细丝组织器10可组合而形成一细丝组织器10的组合件。术语“堆叠的结构68”，在这里描述的是如图5所示的细丝组织器10的组合件。设计上的考虑包括将稳定间隔块70放置在支承板12的下表面上，以与定位在支承板12的上表面14上的组织器安装座72啮合配准(mating registration)。间隔块70可具有不充分的高度来保持拉紧器58，在其上形成堆叠结构68之前，清理出一个可将细丝组织器10放置其上的平表面。可利用在支承板12的下表面60和平表面之间的合适外形的间隔来克服这个问题。正确的堆叠68的成形要求细丝组织器10一个加在另一个的顶上通过细丝组织器10之间的啮合配准，以使面向下的间隔块70和面向上的组织器座72合适的对齐，从而产生稳定的堆叠结构68。间隔块70和组织器座72的组合高度在细丝组织器10之间提供足够的间距。间隔块70和组织器座72的对齐提供了以一预定关系整齐组织的、其数量与细丝组织器10的数量相对应的细丝20彼此堆叠的结构68。这种关系有利于一堆叠的结构68与细丝加工设备的最佳的定向。在堆叠结构68中的细丝20之间的间距，从12.5毫米(0.5英寸)至27.5毫米(1.2英寸)，较佳地为18毫米(0.7英寸)至23毫米(0.9英寸)。
间隔块70和组织器座72可以看作一细丝组织器10相对于其最近的邻居对齐的主要部件。实际的光纤20的定位和间隔取决于在支承板12上的间隔块70和组织器座72的部位和相对高度。这意味着，支承板12的设计确定一段细丝20的位置，这样，它可容易地位于堆叠的结构68内。除此之外，细丝20占据在支承板12上的一已知的位置，使细丝与支承板12的其它部分保持一致的间距，例如，安装板22和支承板12的上侧14和下侧60。这些特征为细丝组织器10、68和装置的不同的部件的联合提供参考点，使一个或多个细丝10容易被定位，以便加工。这提供细丝组织器10和堆叠的结构68适用于自动化的细丝加工，而无需操作者的干预。
用于处理堆叠结构68中的多细丝组织器10的装置包括一堆叠连接器74的安装台，该堆叠连接器可选择地包括一承载手柄76。较佳地，一堆叠连接器74包括插入到包含在支承板12中的通孔80内的一个或多个杆78(参见图1)。一杆78可包括一作为用作堆叠结构68中的最下细丝组织器10的支承的突缘。或者，当一堆叠的连接器74包括旋入到多细丝组织器10内的附加杆78时，一支架可用来连接邻近堆叠结构68中的最下细丝组织器10的下表面的杆78的端部。一承载手柄76可通过多种连接方法中的任何一种连接到一堆叠的连接器74上。从堆叠结构68突出的杆78可包括螺纹的端部，它可接纳在一承载手柄76中的管形开孔内(不可见到)。一螺母或类似的保持件82可将手柄76固定到堆叠连接器74。这提供一稳定的多细丝组织器10的堆叠结构68，它轻而易举地承载在各工位之间，以便以单批的或自动的操作加工多个细丝20。
呈光纤形式的细丝20一旦安装在细丝组织器10内，其要求一系列的步骤在一选定部分的光纤20内形成折射率的修改特征。采用一拉拔塔制造光纤，通常包括在光纤的长度内涂覆保护涂层。为识别光纤的保护涂层，可使用多种术语，其中包括缓冲涂层和涂层。术语缓冲涂层通常标识直接涂覆在裸露光纤上的一种材料。涂层通常表示涂覆在缓冲层上的一种保护材料。
图6是示出保护涂层的诸层的光纤的截面图。这里所用的术语“初级缓冲涂层”是指缓冲涂层100，而术语“次级缓冲涂层”102是指涂覆到初级缓冲涂层100上的涂层。光纤布拉格光栅(线栅)制造要求从储存在细丝组织器10上的一光纤20的中心部分中去除初级缓冲涂层100和次级缓冲涂层102。剥离一缓冲涂层的一种方法要求将一光纤浸在热的浓硫酸槽内。较佳地，在加热和从光纤剥离缓冲涂层100、102之前硫酸的浓度至少为95％。酸洗剥离发生在约150℃的温度。与用来去除缓冲涂层100、102的其它方法相比，采用酸洗剥离较少可能发生玻璃芯106的破损，因为玻璃是耐酸的。
一热酸槽为去除单一的缓冲层提供有效的介质，但某些类型光纤具有以不同速率溶解的多个涂层。这些类型的光纤可包括一在较软的保护初级涂层100上的相对不溶的、硬的次级缓冲涂层102(如图6和7所示)。在热酸洗剥离过程中，较软的初级缓冲层100可比次级缓冲层102溶解得快。通过因浓硫酸的酸蚀引起的磺化的解聚致使的分解，可实现从一裸露光纤106上溶解聚合物层的过程。聚合物分解产物可损害根据本发明修改的光纤的外貌和性能。
初级缓冲涂层100放置在次级缓冲涂层102的下面，可导致通过酸优先地去除初级缓冲涂层100。初级缓冲涂层100的优先去除，在可向内朝向裸露光纤106下陷的次级缓冲涂层102的下面形成一凹割(undrcut)104。由于次级缓冲涂层102下陷，所以，邻近裸露光纤106，其可捕获酸或空气气泡。捕获的材料包括酸和其它的液体或气体，材料的捕获可产生导致用于企盼的应用的光纤20的过早失效的条件。
如上所述，过早失效的因素可能是强酸处理之后存在着分解的聚合物品类。使用中间的机械剥离方法，在初级涂层100和一裸露的光纤106之间通过一如图8所示的切割的锥形过渡部分108，这种情形即可避免。锥形的过渡108防止如上所述的次级缓冲涂层102的下陷。当采用机械剥离时，根据本发明，先于酸洗剥离之前形成一锥形端108可在初级缓冲涂层100和光纤106的裸露表面之间的连接处呈现一较佳的几何形。
图9示出如何使用一对切割刀片，沿其长度从两端剥离一光纤20的中间、中心部分。被剥离中间部分较佳地位于根据本发明的细丝组织器10内。一机械光纤剥离装置容纳细丝组织器10，为从一光纤20中剥离缓冲层100、102提供正确的定向。装置控制刀片(未示出)切入到次级缓冲涂层102，以在一对锥形过渡108之间形成一分离的缓冲套筒110，当初级缓冲涂层100和次级缓冲涂层102已移去时，该锥形过渡108形成裸露光纤的长度。缓冲套筒110的各端包括一剥离的轴环112，其提供一进入到光纤106的裸露表面的间隙。
图10和图11澄清诸基本部件和提供剥离一涂覆光纤20的中心部分所要求的诸步骤。一第一夹具120夹持一部分涂覆光纤20的一端。涂覆光纤20包括外涂一个或多个保护树脂涂层100、102的光纤芯106。一第二夹具122夹持一涂覆光纤20的一部分的另一端。两个夹具120、122夹持相对硬的次级缓冲涂层102的外表面。这防止损坏下面的光纤芯106。较佳地，夹具120、122包括诸如橡胶的摩擦夹持表面，或弹性体的夹持表面，在机械剥离过程中它们阻止光纤的移动。
固定不动的涂覆的光纤存在在轻度的拉力下，较佳地为50克。第一夹具120和第二夹具122之间的通常的分离从50.0毫米(2.0英寸)至100毫米(4.0英寸)，较佳地为75.0毫米(3.0英寸)至90毫米(3.5英寸)。在限制光纤20在一对夹具120、122之间的运动之后，至少一组切割刀片124可邻接涂覆的光纤20放置，使上切割刀片126的锋利的刀刃搁置在包围光纤20的涂层102的表面上。所要求的位置由相对于被夹持的涂覆的光纤20的第一组切割刀片124的部位示出。一第二组切割刀片130示于图10中，位于由切割刀片130在切割入一光纤20的次级缓冲涂层102之后所采纳的一位置。各组切割刀片包括一上刀片126和一下刀片128。各切割刀片126、128的锋利的刀刃包括至少一个槽，它具有一与涂覆到一裸露光纤106上的任何初级缓冲涂层100公共的半径。在光纤剥离过程中，上刀片126和下刀片128向内移动，如对第二组切割刀片130所示，切割到次级缓冲涂层102直到它们互相接触，然后，切割到初级缓冲涂层100。第一组切割刀片124和第二组切割刀片130之间的距离，在这一点上通常为30毫米(1.2英寸)至40毫米(1.5英寸)。在切割通过一外的或次级的缓冲涂层102之后，施加合适的力来移动第二组切割刀片130靠近第一组切割刀片124，并平行于光纤20的轴线。第二组切割刀片130的横向运动产生一剥离动作，其导致围绕光纤芯106的涂层中的一间隙132。该剥离动作暴露间隙132中的裸露光纤部分106。该间隙132的一侧具有一从裸露的光纤106到次级缓冲涂层102的、在初级缓冲涂层100中的有外形的锥形过渡108。间隙的另一端包括被剥离涂层100、102的压迫的剥离的轴环112。当切割和剥离操作在涂覆的光纤部分的一端完成时，通过启动第一组切割刀片124的切割动作可剥离光纤20的相对端。这形成围绕裸露光纤106的涂层中的第二间隙134(如图9所示)。第二间隙134包括一类似的锥形过渡108，其由第二组切割刀片130的切割动作形成。
如图9所示，对机械剥离的光纤进行酸洗剥离，较佳地，仅将缓冲套筒110暴露在酸蚀中。只要锥形端108(这里也称之为锥形过渡)仍保持在强酸的水溶液之外，则它们保持免受酸蚀，并在化学上无改变。在这种条件下，锥形过渡108具有一与再涂覆组分更相容的表面能量(surface energy)。这在细丝的中心部分修改之后使再涂覆组分容易地湿润锥形过渡108的表面。表面的相容性和易于被再涂覆的组分湿润的特征，在光纤先前涂覆的和再涂覆的部分之间形成无缺陷的连接。存在于光纤过渡区域内的诸如空气气泡的缺陷，可对光纤器件的机械强度和光传输特性带来不利的影响，致使其不能适应所要求的用途。
图12示出刀片组件的设计，其用来切割次级缓冲涂层102和位移初级缓冲涂层100，以使初级缓冲涂层100与裸露的光纤106分离。如图12所示，一刀片140提供可包括在两组切割刀片124、130内的特征的细节。刀片包括同步剥离若干个光纤20用的结构。可以认识到，同一个刀片140可用于剥离单一或多个光纤20，视插入到剥离装置(见图17)内的细丝组织器10的个数而定。
根据本发明的剥离刀片140包括作为刀片140一部分的至少一个斜面142，刀片140包括在其表面上经金加工的若干个通道144。通道144通向作为锋利槽的斜面142的边缘146，当从与斜面142相对的一侧观察时该锋利槽148具有近似的圆形截面(如图14所示)。示于图13的详图澄清了包括其上有经金加工的通道144的斜面142的结构。涂覆的光纤20包括在图14中，表明由切割刀片140的锋利槽148切割入次级缓冲涂层102之前的较佳的位置。锋利槽148的刀刃最好仅到达朝向光纤20的初级涂层100的外表面，而不会切割到它。当用于从光纤20剥离涂层时，如图15和图16所示，槽148切割围绕光纤芯106的圆形通道。如图15所示，在一上切割刀片126切割入光纤20的次级缓冲涂料102之后出现一锋利槽148。这涉及到如图10所示的第二组切割刀片130的位置。第二组切割刀片130的上刀片126和下刀片128之间的关系显现在如图16中。上刀片126和下刀片128的锋利槽148切割入次级缓冲涂层102，而未到达初级缓冲涂层100的表面。由于刀片126、128的前进的刃口146已经接触，所以两个刀片126和128不会再前进一步。
根据本发明的剥离刀片126、128执行双轴向运动。当一刀片切割入光纤20的次级缓冲涂层102时，刀片126朝向一光纤芯的初始的运动形成一切割。在行进了等于次级缓冲涂层102的厚度的距离之后，刀片开始平行于其轴线朝向光纤20的中心移动。该运动破坏涂层100、102，形成一在较软的初级缓冲涂层100中清晰可见的锥形108。在某些情形中，如图11所示，锥形还可延伸入次级缓冲层。锥形108提供一从重叠的缓冲涂料(结构)100、102中分离裸露光纤106的锥形边界。
如上所述，机械剥离装置包括两组垂直打开和关闭的切割刀片124、130，它们适于作垂直的然后水平的运动，或者独立地运动或者同步地运动。在切割刀片124、130的各侧上的一对夹具120、122在剥离的过程中以所述的条件夹持一可剥离细丝。机械剥离装置的另一实施例在切割过程中改变切入角，以修改锥形过渡108的形状。当刀片124、130朝向围绕一夹持的光纤20的涂层100、102关闭时，一倾斜的表面或偏置的凸轮表面偏移刀片的路径，到达一进入到涂层102的规定的进入角，以便提供一有控制的锥形过渡。这通过对角地移动刀片124、130进入到涂层而产生有意的倾斜切割。凸轮表面角度的任何变化产生了一在锥形过渡108中的角度的对应的变化，以使一致地再生的涂层100、102的外形贴紧于一光纤裸露部分的各侧。凸轮角的合适的选择产生了具有利于基本上无缺陷地对裸露的光纤部分进行再涂覆的外形和尺寸的锥形的过渡部分108。成功的机械剥离提供一锥形过渡，这可在如上所述的室温的条件下进行。然而，对于某些缓冲涂层，缓冲树脂(buffer resin)的模数(modulus)是在使锥形过渡的形成复杂化的范围内。在这种情形中，可在试图进行机械剥离过程形成所要求的锥形过渡之前，通过加热或化学反应进行必要的软化。
光纤剥离的机械过程的完成留下一具有保护缓冲涂层100、102的中心套筒110的光纤20的中心部分，所述保护缓冲涂层已从在光纤芯106上的缓冲涂层100、102的其余部分上分离。在套筒110和缓冲涂层100、102的其余部分之间的相对的间隙132、134为热酸渗透到中心套筒110下面提供诸点，以利于去除溶解在热酸中的套筒110。较佳地，酸不达到先前机械剥离的涂覆的光纤20的锥形的过渡108上。在去除如溶解在热酸中的中心套筒110之后，经在水和酒精溶液中冲洗，留下在合适条件下的光纤的一干净的裸露部分106，以备进一步加工。根据机械剥离的有效性，许多破坏的缓冲套筒110可从裸露的光纤部分提取。这在酸洗剥离的过程中，可减少从光纤20中溶解的缓冲涂层的量。
从一光纤20剥离保护的缓冲涂层可采用为此任务合适设计的设备，在自动化或半自动化的过程中进行。较佳地，设备的设计允许在单一的操作中加工多个光纤20。图17示出一细丝组织器10相对于一机械剥离装置150的定位。根据本发明的一机械剥离装置150包括一作为安装平台的底板152，该平台用于安装光纤夹具120、122和成组的切割刀片124、130。光纤夹具120、122可相对于底板152移动或固定在其上。可选择地固定夹具120、122有利于在由细丝组织器10设定的其原始的拉力下或在由移动的夹具120、122产生的拉力下对光纤20进行机械剥离。
诸组切割刀片124、130可滑动地啮合于底板152的表面。诸组切割刀片124、130的滑动啮合便有利于刀片124、130的轴向运动，以形成如上所述的一锥形过渡108。假定细丝20，夹具120、122和切割刀片124、130已经对齐在一公共轴线上，可通过合适的方法相对于机械剥离装置150悬置一细丝组织器10。
在进行机械剥离一光纤20的中心部分的初步的步骤之后，酸洗剥离可要求形成一从细丝组织器10悬置的环。悬置的环可浸在热的浓硫酸中。酸洗是从耐酸的玻璃中去除缓冲涂层的一种方便和干净的方法。
一已知的方法使用酸来从光纤中去除保护涂层。该方法要求处理的光纤的单根长度为6至8米长。由于细丝结构的小直径和透明性，要求小心处理这样的光纤。如果在处理过程中光纤阻碍上一物体，则玻璃纤维芯可产生裂缝，而不立即显示损坏的迹象。
一用来形成环的手工方法包括在具有约6英寸间隔距离的两个块体上延伸一光纤。一第一块体160折叠在第二块体162上，如图18所示，形成一环164。该图还包括一酸槽166，其能将块体160、162和环164悬置在酸168的合适位置上，酸168最好是硫酸，以便从U形环164中溶解保护缓冲涂层100、102。从一光纤20去除的涂层100、102的长度将取决于光纤环164延伸到酸液面170下面的深度。
具有基本上要求的尺寸和形状的环比较容易形成，但需要小心地处理各个光纤，以避免损坏暴露的玻璃表面。光纤20的“U形”环164位于一对块体160、162的一侧上，使相对长的尾部光纤端172从块体160、162的相对侧延伸。在此结构中，环164和光纤端部172处于被破碎或损坏的风险。损坏可以不同的方式发生，其中包括不留心的接触或在光纤加工操作过程中受撞击，所述加工操作包括从光纤20中去除缓冲涂层100、102、光纤布拉格光栅(线栅)写入、光纤的退火、光纤的再涂覆以及诸如此类的操作。使用根据本发明的细丝组织器10可避免此类问题。呈光纤20形式的细丝可无损坏地容易地装载到细丝组织器10上。细丝组织器10的设计还允许堆叠多个组织器，以增加加工产量。细丝组织器的堆叠结构68以合适地间隔开的关系放置细丝(即，光纤20)，以便进行从光纤剥离到光纤布拉格光栅(线栅)的再涂覆(将在下文中进一步描述)的加工。
图19示出使用一装置进行酸洗一剥离的细丝组织器10的结构，所述装置将重新定位在细丝组织器10内的一光纤20，以产生一与如上所述的在块体160、162之间形成的环164类似的一悬置的光纤环。如图19所示，该装置沿其长度在两点处夹持涂覆的光纤20。当这两点互相朝向对方移动时形成一环。光纤被夹持在第一对滚子180之间的某一点上以及第二对滚子182之间的第二点上。一层弹性体覆盖了各对滚子180、182的下滚子184、188。各滚子直径基于建议的最小光纤弯曲半径，以避免在操纵光纤以形成一环的过程中产生损坏的弯曲应力。。弹性体提供对下接触应力的顺从性，减小光纤滑动，并同步地保持多个光纤。
各对滚子180、182聚合而夹紧光纤20。接下来，各对滚子的上滚子186、190引起在光纤20内的浅度的弯曲。当成对的滚子180、182互相朝向对方移动时，浅度弯曲形成一由机器形成的环来占据的平面。通过使用两个可移动的上滚子186、190以及两个非移动的下滚子184、188，成环的方法可使用光纤盘10。
本发明在其诸多实施例中的一个实施例中，在一单一的操作中有利于多光纤的酸洗剥离的工艺过程。多光纤的成功的加工处理，要求能够使用根据本发明的细丝组织器的若干特征。特别重要的是使用一工具，它将光纤形成为环，而同时尽可能减小光纤损坏的可能性。一合适的环形成工具以重复的尺寸和形状形成诸环。一旦形成，诸环较佳地不弯出平面。这后一个特征对于多光纤的加工是重要的，如果发生弯出平面的弯曲，则多光纤可趋于互相干扰。再者，使用多光纤的堆叠结构而形成的环，具有基本上与自动化和/或半自动化加工所要求的相同的尺寸和形状。
图21示出根据本发明的一环形成器200的立体图，它包括在环形成容器(loop-forming container)202内的细丝组织器10的一堆叠结构68的位置的细节。该环形成容器202基本上是一封闭盒，它包括一底板204、一前壁(未示出)、一后壁206和第一侧壁208和第二侧壁210。在容器202内，一第一壁架212占据邻近第一侧壁208和底板204之间的连接处的一位置。一第二壁架214占据邻近第二侧壁210和底板204的连接处的一类似的位置。底板204包括多个纵向狭缝216，它们垂直朝向第一壁架212和第二壁架214设置。各前壁和后壁206包括一大致U形的导向槽218，它在图21中以虚线的形式表示。较佳地，该导向槽218包括一水平槽220，在一端上它连接于斜槽222，在另一端上它连接于相对的斜槽。一固定辊子226包括一轴228，它接合环形成容器202的前后壁206上的水平槽220的一端。该固定辊子226较佳地具有一弹性体材料的覆盖层。一可移动的辊子230包括两轴端232，它们延伸进入在前后壁206上的水平槽220内。该可移动辊子230沿水平槽220的长度可重新定位，以便于从定位在环形成容器202内的细丝组织器10的堆叠的结构68中形成多个延伸的环234。
环形成器200提供对细丝组织器10的堆叠结构68的包容。堆叠结构68安装在环形成容器202内，要求对堆叠结构68定向，以提供细丝20与在容器202的底板204中的多个狭缝216对齐。这可通过在支承板12上的开口26的对齐来保持堆叠结构68而得以实现，具体做法是，如图21所示，通过下降堆叠的结构68进入到环形成容器202内，直到细丝组织器10的安装板22坐落在第一壁架212和第二壁架214。堆叠结构68的安装使固定辊子226和可移动辊子230位于水平槽220的相对端。堆叠结构68相对于固定辊子226和可移动辊子230的正确定位提供了各细丝20和辊子226、230的表面之间的柔和的接触。在这种情况下，细丝20应仍处于拉力下并无弯曲。
堆叠结构68定位在环形成容器202内，使细丝20接触于完全分开的辊子226、230，插入通过前壁的斜槽222的第一杆236横贯容器202地延伸进入环形成容器202的后壁206内的斜槽222。插入之后，第一杆236占据斜槽222的一台阶238。一第二杆240同样位于相对斜槽224的槽242中，完成第一对卷180和第二对卷182。第一杆236和第二杆240循着斜槽222和相对斜槽224的外形的运动初步建立了杆236、240和细丝20之间的接触。伸展超过各对卷180、182的一弹性体带将诸卷曳拉在一起，以增加在细丝20上的夹持力。通过连续的柔和地推压，杆236、240继续朝向水平槽220运动。该运动使杆236、240与在水平槽220的各端的对应的辊子230、226并排放置。在此运动过程中，细丝20响应由杆236、240施加的向下力，开始卷绕辊子226、230。施加的力还从各转动的绕线盘18曳拉细丝，其结果，形成其高度近似等于杆236、240的直径的操作的环。通过第一对卷180朝向第二对卷182的运动，操作环变为高度更大的延伸环234。这形成一突出通过环形成容器202的底板204中的各槽缝216的暴露的环。通过设计，槽缝216限制细丝20的弯出平面的弯曲量。各槽缝216的设计特征包括一环入口244，其宽度为15.0毫米(0.625英寸)，以及一狭窄环工位246，其宽度为1.6毫米(0.064英寸)。该环入口244比环工位246宽，在暴露的延伸环234形成的初始阶段中，这可防止光纤20的机械剥离光纤部分与槽缝216的边或其它部分相接触。随着环234高度的增加，光纤的机械剥离部分出现在环形成容器202的底板204的下面。驻留在槽缝216中的任何光纤20，在此点上具有一缓冲涂层的覆盖，以保护光纤避免与任何槽缝216的表面相接触。因此，受保护的环形的光纤234进入狭窄环工位246，在去除残余的初级和次级缓冲涂层的过程中，通过酸洗剥离光纤将停留在该工位上。环入口224朝向环形成容器202的底板204的上和下表面。较佳地，朝向底板204的上表面的开口宽度(15.0毫米)大于朝向底板204的下表面的开口宽度(12.5毫米)。该描述表明，各槽缝216的环入口244略具有V形截面，以有助于控制各暴露的延伸环234的空间定位。由各狭窄环工位246提供的环的控制平衡了在制造呈光纤形式的细丝20的过程中引入的扭转应力。可以容易地认识到，如图20所示，各延伸环234悬置在环形成容器202的底板204的下面，以备浸入到酸槽166内。
图22示出经过机械剥离和酸洗剥离诸加工步骤之后的光纤20的情形，经加工后提供具有一无缓冲的裸露的中心部分250的一段光纤20，以便适当地准备与布拉格光栅(线栅)写入相关的折射率修改。在实际的写入光栅产生之前，光纤端部的缠开提供了一光纤引出线252，它适于在光纤20之间形成接合或连接。在加工过程的该点上，装载在细丝组织器10上的光纤各端的引出线252提供了一连接点，这样，在写入过程中光栅写入的进程和精度在光学上得到监控。
光纤布拉格光栅(线栅)可在多个各具有一裸露中心部分250的光纤20上写入。可使用根据本发明的呈堆叠结构68的细丝组织器10方便地处理这些光纤20。各光纤20的引出线252要求使用固定器来定位，以使光纤端与监控光纤布拉格光栅(线栅)写入的进程的设备精确地对齐。该固定器是一光纤连接器，它包括带有相对光纤接纳端的中心体。监控设备可使用光纤或与引出线端不接触的连接来完成光学线路。从呈堆叠结构68的各细丝组织器10到光纤20的连接使用了适于插入连接器的引出线端。一连接器可容纳单一光纤20或多光纤20的诸引出线端，所述多光纤20具有先前终止在多光纤连接器的要求上的诸引出线端。术语“带状化”已应用于一种形式的终端上，其中，光纤引出线部分的端头并排地排列，以形成一具有扁平带状外貌的单层光纤。诸引出线的端头的定位允许它们与多光纤连接器相匹配。
图23示出用于进一步加工由根据本发明的细丝组织器10夹持的光纤20的细丝拉紧装置260。如上所述，在光纤20放置在支承板12上之后，位于细丝组织器10的安装板22之间的部分处在由拉紧器58施加拉力的状态下。在准备写入光栅的过程中，一选定的细丝组织器10(见图3)的拉力线62可在槽66附近处被夹紧，并平行于板12的边缘略微延伸，且朝向最近的导向器24。由拉紧器58作的1.0毫米至2.0毫米的移动可释放施加到细丝20上的拉力。较佳地，细丝组织器10是定位在一指示单元的平台上的一堆叠结构68中的一个。该指示单元可采用多种机械和液压结构中的任何一种来提升和下降堆叠结构68。在一实施例中，平台和一个或多个垂直柱或梁的滑动接合允许平台和其支承的堆叠结构的上、下运动。平台可包括用来与在最下面细丝组织器上的间隔块啮合接合的组织座，这样，堆叠结构68合适地与进入到光纤拉紧装置260中的各细丝组织器的光纤20对齐。
在光纤拉紧装置260趋近以对堆叠结构68中的各光纤20的中心部分使用夹具和夹持器的过程中，该指示单元仍保持不动。光纤拉紧装置260的趋近可通过一对齐机构(alignment mechanism)方便地实行，以便在光纤20和光纤拉紧装置的夹具262、264之间达到最佳的定位。最佳的定位不必要求指示单元附连到光纤拉紧装置260上。
附连在中心无装载的光纤部分20的各端处的夹具262、264在光纤承受一选定的拉力之前，使中心部分保持其无装载的状态。夹具包括一光纤布拉格光栅(线栅)拉紧保持器(fiber Bragg grating tensioning holder)266的诸部件，在光纤布拉格光栅(线栅)写入的过程中，一拉紧保持器266用来在规定的载荷下伸展光纤20。一根据本发明的拉紧保持器266包括一作为载荷施加器的音圈268，它对一装载单元270施装载荷，该装载单元270测量施加在夹持光纤20的中心部分的成对夹具262、264之间的载荷。在精确地施加所要求选择的拉力之后，一对夹持器272、274隔离夹具262、264之间的已测量的部分，设定独立于外拉力变化(outside tension variation)的拉力区域。这在测得的光纤部分276上保持一规定的载荷，并防止光纤相对于夹持器272、274以及随之的夹具262、264发生任何滑动。光纤布拉格光栅(线栅)可写入到隔离的、被测得的夹持在成对夹持器272、274之间的光纤部分276的裸露部分250。在一光栅已写入之后以及在一被沿轴向拉紧测得的光纤部分276已从成对的夹持器272、274上释放之后，施加到被夹紧的光纤20上的拉力予料到将发生的收缩，改变光栅部件之间的分离。
一音圈驱动的拉紧保持器266可选用若干种可能的载荷施加单元中的任何一种，其中包括直流侍服电动机和编码器的组合、精密气动缸、高精密度微定位线性步进电机(micro-positioning linear stepper motor)和一机械平衡梁。例如，一精密气动缸提供不足的光纤拉力和微调的压力控制，以对光纤施加精确的规定的拉力量。高精度微定位线性步进电机同样地不能提供所要求的精确拉力的调整。与使用机械平衡梁(mechanical balance beam)相关的问题包括有这样的事实，即，它主要是一手动的过程，而不是特别有助于自动化过程。
音圈致动的夹紧结构是众所周知的。例如，美国专利U.S.4,653,681描述了用于线粘结涂覆器中的一音圈致动细线夹具(voice coil activated finewire clamp)。通过使用在微处理器控制下的一音圈电机，夹具的钳夹可从正常的关闭位置移动到打开位置。见诸于美国专利U.S.5,114,066的一音圈编程线拉紧器(voice coil programmable wire tensioner)也便于线的粘合。这就表明，将一音圈应用于线粘合用途是众所周知的做法。然而，对于具有基本上相同的波长响应(wavelength response)的光纤布拉格光栅(线栅)的一致性的生产，使用计算机控制的音圈电机看来还未用于对光纤施加反复的、精确量的拉力。
音圈致动器268的有利的使用提供了对应于可细微控制的输入电流的线性输出力。一带有音圈致动器268的高精度电源提供一稳定的信号，导致一非常恒定的输出力。这允许选择一宽范围的输出力，仅在一音圈和一磁体之间的能量传输的数量上有限制。与直流电动机类似，致动器268的输出力与输入电流成正比。一种基于音圈致动器268的拉紧方法响应于无轴承情况下的音圈和磁体之间能量通过而发生。使用这种方法对拉力的调整，较之使用附加的和去除的净重以增加或减小在一光纤上的拉力的现有方法，其具有明显的优点。
图23表示，用于音圈和装载单元的基座278、280包括空气轴衬滑架282、284，以将相对于支承杆286的摩擦力减到最小。空气轴承滑架282、284将系统内的静摩擦减小到低的、几乎不明显的水平。在轴衬282、284内的摩擦的减小使精确施加对应于作用在装载单元270上的力的光纤拉力。这导致改进对由音圈致动器268产生的力的控制，并更一致地施加一光纤20的拉力。各个滑架282、284包括一用来连接光纤20的中心部分的夹具262、264。夹具262、264之间的分离可识别出被拉紧光纤20的中心部分。一连接在音圈致动器268的移动音圈上的延伸的导向杆288推压装载单元270，从而增加两个滑架282、284之间的分离。增加滑架282、284之间的分离可通过夹具262、264进行操作，以将它们互相移离，从而对光纤20添加应变。一达到要求的应变之后，一对夹持器272、274夹持光纤20的一内部测得的光纤部分276。测得的光纤部分276比夹具262、264之间的中心部分略短。将力精确地保持在选定的水平上，允许可接收的光纤布拉格光栅(线栅)的写入。力的选择和控制涉及到使用高精度装载单元270来测量和显示初步施加到光纤20上的拉力，并在写入的过程中予以保持。在计算机控制的自动化光纤布拉格光栅(线栅)写入过程中，装载单元270还可提供反馈。
一写入一光纤光栅(线栅)的重要方面在于需要在整个过程中将测量的光纤部分276保持在固定不动的状况下。这要求使用特别连接在夹持器272、274上的钳夹组件290，以便可拆卸地将测量的光纤部分276固定在要求不动的状态下。附连在细丝拉紧装置260上的夹具262、264可使用相同的钳夹组件290，或其它对光纤20的中心部分提供充分夹紧力的夹具。
图24示出一带有附连的合适设计的钳夹组件290的光纤部分夹持器(fiberportion gripper)272。该钳夹组件290包括一附连在夹持器272的端部上的下钳夹292以及用来接合下钳夹292的上钳夹294，夹持和固定一测量的光纤部分276，(如图24的截面图所示)。
图25提供了形成在下钳夹292的上表面内的V形通道296和在上钳夹294的下表面内的矩形截面槽298的详图。钳夹组件290的各个通道296和槽298的尺寸对应于保持在固定不动状态下的测得的光纤部分276的直径。
一钳夹组件290的设计要求光纤20的尺寸与V形通道296和矩形槽298的尺寸相匹配。尺寸的匹配对于根据本发明的布拉格光栅(线栅)的写入，可在围绕夹持不动的测量光纤部分276的圆周的接触点上施加基本上相等的压力。较佳地，一光纤20保持在V形通道296和矩形槽298之间，以相等的压力施加在围绕其圆周的接触点上。在图25中清楚地表明，光纤20与V形通道296的两个接触点以及光纤与槽298的接触点，它们离裸露光纤106的距离相等。考虑到将测量的光纤部分276保持在不动的状态对夹持器272、274所要求的压力量，均匀作用的压力导致横贯测量光纤部分276的直径上的应力的均匀分布，从而将光纤的损坏减小到最小。用于光纤部分夹紧的V形槽卡盘是众所周知的，正如美国专利U.S.4,623,156和U.S.5,340,371中所介绍的。在任一种情形中，均不出现考虑平衡施加到围绕一光纤圆周的点上的压力量。
在本发明的一优选实施例中，围绕一光纤20的圆周的压力平衡要求使用如图26所示的浮动的上钳夹组件295。自调整的浮动上钳夹组件295包括一光纤夹300、一支承突缘302以及一从支承突缘302分离光纤夹300的角度补偿器304(见图27)。一光纤夹300在这里也可称之为细丝夹。在这种情形下，各夹持器272、274包括一上钳夹座306和一下钳夹座308。通过支承突缘302一下钳夹292连接到下钳夹座308，而一上钳夹组件295连接到上钳夹座306。光纤夹300从支承突缘302悬置，较佳地使用一弹簧装载的连接器310。弹簧拉力在光纤夹300和支承突缘302之间的作用，在它们之间保持一角度补偿器304。光纤20被捕获在夹持器272、274的下钳夹292和上钳夹294之间的过程中，使用浮动上钳夹组件295允许对细丝20施加夹紧力，而细丝20基本上无位移或转动。夹具262、264也可包括一浮动的钳夹组件。
图27示出浮动的钳夹组件295和下钳夹292之间的细丝20夹紧的结果。当浮动的钳夹组件295朝向下钳夹292移动时，细丝夹持器292、294的矩形槽298与位于下钳夹292的V形通道296内的细丝接触。当接触发生时，细丝夹300可略作调整以对细丝20施加均匀的夹紧力，而不扰动它。细丝夹300的调整依赖于因与支承突缘302分离的角度补偿器304引起的独立的运动。根据本发明的一优选的角度补偿器304包括一球形元件，它防止细丝夹300和支承突缘302之间的接触。较佳地，角度补偿器304坐落在基本上在细丝夹300内的锥形下陷部分301与基本上在支承突缘302内的锥形下凹303之间。角度补偿器304保持支承突缘302与细丝夹300的分离，以使它们独立移动。此外，角度补偿器304的球形结构好似绕细丝夹300的周缘有效地改变角度。
上述讨论提供这样的一个描述，即描述使用包括在写入布拉格光栅(线栅)过程中对光纤20施加拉力的拉紧保持器的装置260进行定位、夹紧和夹住一单一的光纤20。该描述涉及细丝组织器10和拉紧保持器266之间的相对定位。当一细丝组织器10代表在堆叠结构68中的多个细丝组织器中的一个时，则布拉格光栅(线栅)写入可以各种方式完成。例如，光纤布拉格光栅(线栅)可在采用一步骤时写入，并重复过程以移动承载在选定的细丝组织器10内的光纤20进入到正确的位置，相对于拉紧保持器266执行布拉格光栅(线栅)的写入。在布拉格光栅(线栅)写入过程中，可如上所述监控一光纤20的波长响应。对于连续写入布拉格光栅(线栅)的另一种方法是，可使用一排拉紧保持器266和相关的装置，以便同步地生产多个布拉格光栅(线栅)。
使用一分度器来重新定位一堆叠结构68的步骤和重复过程，例如，较佳地通过向上和向下运动对布拉格光栅(线栅)写入装置提供一新的光纤。堆叠结构68配装入一分度器的平台，所述分度器适于与在一堆叠结构68和使用间隔块70和组织器座72之间的对齐的平台之间的一已知的定位关系相匹配。堆叠结构68相对于分度器的较佳的定位已确立，并且光纤引出线252已连接到光纤探测系统之后，对各光纤进行扫描以证实可靠的光学连接的存在。
放置一分度器内的堆叠结构68与光学探测系统进行光纤的光学连接，可进行连续的布拉格光栅(线栅)写入过程，其中，分度器最初使用一光学传感器来扫描细丝组织器10计算堆叠结构68的数量。这个过程指示在堆叠结构68中的第一细丝组织器10。一连串的操作可修改夹持在该第一细丝组织器10上的光纤20。在修改光纤本身之前，如上所述，除去恒定力拉紧器58的作用外使用一减力组件(force reduction assembly)，它包括在形成在支承板12一边缘上的槽66的各侧上的一对滑轮64。拉力线62绕滑轮64通过，并横贯槽66，该拉力线可在槽66附近被夹持，并平行于板12的边缘朝向最靠近的导向器24略微延伸。这释放细丝组织器10的可转动绕线盘18上的拉力，从而释放细丝或光纤20内的拉力。
为修改呈一光纤形式的细丝20的准备工作要求使用一装置来固定光纤的无拉力部分，所述装置组合细丝拉紧装置260和干扰图形发生器(未示出)。各细丝拉紧装置260和干扰图形发生器可首先分离地移动，如上所述，固定和定位一光纤20，然后，修改光纤的结构。
如上所述，使用第一夹具262和第二夹具264，细丝拉紧装置260夹持光纤20。两夹具262、264之间作用的力对它们之间的那部分光纤20施加拉力。该拉力可使用一音圈致动器268来产生。该拉力量是预定的和使用装载单元270来进行测量。在这一点上，光探测系统提供光纤20的一参照扫描，包括夹持在夹具262、264之间的拉力下的那部分。
为了再生地修改一光纤20，较佳地，光纤20的测量部分276被夹持光纤和保持光纤的第一夹持器272和第二夹持器274夹持而保持于一固定状态。一旦光纤的测量部分276被固定，一干扰图形发生器紧靠光纤20的测量部分276移入。从一自带的激光源发出的光通过一打开的快门和一光学系统，其中包括干涉图形发生器(interference pattern generator)，以产生一干涉图形。靠近光纤20的干涉图形发生器提供了足够的能量，以较佳地在测量的光纤部分276内再生光纤20的芯106内的干涉图形或干涉图(interferogram)的线特征。由一紫外线激光器产生的光化学辐射形成一光纤的布拉格光栅(线栅)，其结果，在辐射的影响下改变光纤芯106的部分的折射率。折射率的调制对应于由干涉图形发生器产生的干涉图形。可使用数据采集的光学探测系统监控在一光纤芯内再生干涉图的进程。在通过随时间演变布拉格光栅(线栅)所产生的传输光谱变化之后进行数据采集。一旦探测到要求的传输光谱之后，光学探测系统即关闭快门，以防止光纤进一步暴露于激光下。
在完成光纤修改和从测量光纤部分附近移去干涉图形发生器之后，夹持器272、274和夹具262、264从光纤20撤回，以允许细丝拉紧装置移动到堆叠结构68内的下一个细丝组织器10。一旦细丝组织器10从布拉格光栅(线栅)写入设备中分离，减力组件释放光纤，并将其再一次放置在由细丝组织器10的拉紧器58所产生的拉力下。这就完成了一给定光纤的修改，这样，分度器可再次调整，以在重复布拉格光栅(线栅)写入循环之前将在堆叠结构68中的下一个细丝组织器10内的光纤20与细丝拉紧装置和干涉图形发生器对齐。
使用一退火炉在300℃温度下持续10分钟进行退火，这样可稳定由光纤折射率改变产生的布拉格光栅(线栅)。一退火后的布拉格光栅(线栅)可要求通过再涂覆光纤的中心部分而得以保护，该部分的保护涂层被先前剥离掉了。可使用多种方法中的任何一种来对光纤布拉格光栅(线栅)实施保护性的再涂覆，包括采用固化的液体涂料对光纤进行模具内涂覆、挤出涂覆和喷射涂覆。所用的设备可采用适用于液体再涂覆配方的模具内涂覆的市购设备。模具内光纤部分的再涂覆的质量，随操作者小心定位模具腔内的光纤的熟练程度而变化。此外，因为涂覆的缺陷和与光纤处理和局部再涂覆相关的光纤的强度问题，降低了产品产量。作为另一种做法，可采用喷射涂覆和挤出涂覆，来对包括根据本发明的布拉格光栅(线栅)的光纤进行再涂覆。
一根据本发明的细丝组织器10可有利地用来定位在光纤再涂覆模具内的光纤20的未涂覆部分250。由于细丝组织器10还对光纤20施加拉力，所以，一附连在由位于新泽西州的Vytran Corporation of Morganville提供的模具再涂覆器上的对齐板，是用来纠正定位在诸如对开的模具装置的半圆形或V形槽之类的槽内光纤的唯一的要求。该对齐板在关键地方可使用定位柱头螺栓来接合细丝组织器10的平面支承12的通孔80。这就不需使用微操纵器平台(micromanipulator platform)等对模具定位。槽的有效直径略大于光纤的其余涂覆部分的直径。由于通过细丝组织器对光纤预拉紧，所以，可取消对外拉紧的普通需求。一旦光纤20的易受影响的未涂覆部分250已经悬置而未及槽表面，铰接的模具被关闭，再涂覆材料注入到槽内，直到其延伸到光纤的涂覆部分。然后，模制材料固化而产生一再涂覆的部分，其尺寸特征基本上与原来涂覆的光纤相同。
上述类型的光纤再涂覆器包括一剖分的钢模，其各部分包含一匹配的半圆形槽以容纳光纤。当被夹紧在一起时，槽形成一略大于涂覆光纤外直径的圆柱形孔，以便在注入涂覆材料的过程中使空气逃逸。在该结构上的原始涂层使未涂覆部分悬置在孔中。短的未涂覆段光纤通常不大于半英寸，将通过与孔的接触引起的损坏的可能性减到最小。此外，附连在中心光纤部分各侧的一系列夹具防止了未涂覆部分与孔的接触。在注入涂覆材料之前，模具的上半部夹紧在位置上以形成圆柱形孔。固化的再涂覆流体可以是室温下固化的环氧树脂或其它在提高的温度下或响应于合适的诸如紫外线辐照的辐射能进行固化的树脂。
图28示出使用细丝组织器10来储存一具有已经修改而包括布拉格光栅(线栅)的光纤20。在将细丝组织器10定位在一合适的喷涂再涂覆装置320内之后，一曝光过的布拉格光栅(线栅)可进行再涂覆。对于相对于喷射再涂覆装置320正确定位的细丝组织器，光纤250的裸露部分位于从再涂覆喷头射出的喷涂路径中。这种正确的定位可通过多种方法和装置中的任何一种得以实现。其中一种这样的方法使用一相对于喷射再涂覆装置合适定位的板，并包括一对齐柱头螺栓来啮合细丝组织器10内的通孔，从而将光纤20的裸露部分250放置在最佳的位置上，以便应用再涂覆喷涂。
一喷涂再涂覆装置320包括至少一个再涂覆喷涂头322和一辐射源324。一细丝组织器10适于将光纤的裸露部分在再涂覆喷涂头322和一辐射源324之间摆动。较佳地，再涂覆喷涂头322的位置离光纤20的距离为1厘米至2厘米，以防止再涂覆喷涂头322和一沉积的涂层彼此接触。喷涂再涂覆(sprayrecoating)方法提供受控的局部的再涂覆，其获得从传统的模具内再涂覆工艺中得不到的性能特征。它是一种无接触方法，因为包括裸露部分250的光纤20不接触到再涂覆设备的任何部分。这给出细丝组织器10内悬置的光纤20的另一好处，即，可容易地附连到再涂覆装置上，而使光纤20与喷射头322精确地对齐。喷涂再涂覆的另一好处包括以另一显示不同特性的组分涂覆在再涂覆的组分上，以在光纤周围形成一多层的缓冲结构，包括在诸如模量、耐久性和硬度之类的特性上不同的各涂层。
使用喷涂再涂覆工艺过程允许将单个细丝和多个细丝灵活地放置在离再涂覆的喷涂头的喷涂或雾气的途径中。在一细丝组织器10提供处理一光纤20的较佳的装置的地方，若干个细丝组织器10可以不同的定向紧密地排列，以将多个光纤放置在单个喷头或定向的雾气路径中。相对于传统的腔式模具的再涂覆，喷涂再涂覆的另外的优点在于可提供被调整或平移到的不同段裸露光纤部分250的再涂覆喷头322。
当光纤20的裸露部分250来回移动于再涂覆喷头322的位置时，裸露部分250的一侧接受来自于一固化再涂覆组分的雾气的液滴的轻度沉积。然后，细丝组织器的运动将液滴的沉积放置到辐射源324的照明路径上。该辐照固化再涂覆组分层。返回到再涂覆喷头322，细丝组织器10翻转，以将先前裸露的光纤部分250的相对侧暴露到固化的再涂覆组分的喷涂中。这使再涂覆组分的细微雾气涂覆到暴露的光纤表面。该涂层可如上所述进行固化。通过细丝组织器10的往复摆动和翻转进行涂覆和固化的反复非加工处理，从而以多层再涂覆组分保护光纤。再涂覆的光纤表面具有一因形成连续的涂料层而造成的无光泽的外表。可采用由Tencor Corporation公司购得的ELFA STEP机械触笔表面光度仪，在显微镜表面上滑动地进行表面扫描，即可显示高达15μm的涂层形貌。
再涂覆组分大约经五十次的涂覆，每经过一次，然后进行固化，这样，在光纤20的其它部分上提供一类似于原始缓冲涂层的、具有在再涂覆长度上的一厚度的涂层。这种技术允许再涂覆组分的诸层涂覆到光纤的表面，以在裸露光纤106上形成一厚度在10微米至100微米之间的保护的再涂层。喷涂法再涂覆的光纤的直径，可采用显微镜和从新罕布什尔州，Bedford的Metronics公司购得的QUADRA-CHEK2000进行测量。涂层厚度可根据涂覆而变化。
本发明的另一实施例提供一第二再涂覆喷头326以及一可选择的第二辐射源328，它们位于与上述再涂覆喷头322和辐射源324相对的位置。对占据相对位置或交叉相对位置的多喷涂头326和辐射源328的描述还包括诸位置的对齐，但不局限于此。在关键部位定位的多个喷射头可用于光纤的再涂覆工艺过程。将喷射头和辐射源布置在光纤20的两侧，便于裸露光纤部分250两侧的再涂覆，而细丝组织器不需通过180°的翻转。如上所述，使用附加的辐射源328是供选择的，因为从单一辐射源328发出的射线束可被引导，以在再涂覆光纤的周缘上实施固化。
涂覆到裸露光纤106上的液滴的沉积的外形，可反映从喷射头322射出的液滴云雾的大小和形状。如果需要的话，一用来成形液滴云雾的装置可在光纤20的表面上产生理想图形的液滴。合适的成形装置包括镂花模板、其它各种类型的掩罩装置以及诸如气刀的流体折流器。
一根据本发明的较佳的再涂覆工艺采用一气刀以不同的与光纤20的接触角度来引导雾化的流体。气刀调整液滴云雾的形状及撞击到光纤20上的角度，这样，可使用最少的喷射头322、326来达到最佳的光纤再涂覆均匀性和同心度。此外，使用气刀来偏移少量的再涂覆组分，当较之于日本专利JP60-122754所述的控制相对大量的喷射头的发散的流体时，上述的做法有其优点。美国专利U.S.5,219,120介绍使用一种气角(air horn)，它提供一移动的空气薄层，以夹带大致均匀的线性分配的雾化流体，而在气角上方移动，并基本上横贯气角的宽度延伸。气角将雾化流体的分配分散到一适于喷射一线路板的平表面的宽度。这样广泛散布的液滴云雾并不直接施加到诸如一光纤的狭窄的弧形表面。此外，如美国专利U.S.5,219,120描述的气角是一与流体雾化器分离的结构。
较佳地，根据本发明的气刀偏移通过采用一气刀附件而发生，该气刀附件配装在一喷射头出口喷嘴上。该气刀附件包括一对接收腔室，至少一个在喷射头的一侧，空气可引导该腔室。各接收腔室在连接到空气罐的一端上具有一空气入口。各腔室的相对端包括一气刀狭缝，其倾斜于喷射头的轴线从腔室引出。从气刀狭缝喷出的空气，以对应于形成在狭缝和喷射头轴线之间的角度，使例如由超声波雾化喷射头产生的喷射云雾发生偏移。如上所述的各气刀的独立操作导致以某个角度有选择地偏移一喷射云雾，该角度引导液滴云雾朝向一光纤的未涂覆部分。液滴云雾的有选择的偏移使多个光纤围绕喷射头的喷嘴定位。从空气接收腔室的出口槽出来的空气流以各种角度偏移雾化的喷雾，使用根据本发明的细丝组织器10，对夹持在喷射头周围的多个光纤进行连续的再涂覆。使用空气折流最好要求再涂覆组分不是氧抑制的。这并不阻止使用氧抑制的再涂覆流体，只要一惰性气体连接到气刀附件的接受腔室即可。
光纤20的裸露部分250的再涂覆过程可使用基于喷墨或超声波雾化技术的喷射头322、326。将固化的再涂覆组分涂覆到一光纤20，最好采用超声波雾化技术将小的流体颗粒(＜50m)分配到光纤20的裸露部分250，流体的粘度为40厘泊至900厘泊，较佳地为40厘泊至400厘泊。粘度的测量采用BOHLIN CS-50流变仪在25℃温度下进行。对于用于根据本发明的光纤再涂覆的涂覆组分的其它要求视再涂覆光纤器件(诸如布拉格光栅(线栅))的用途而定。表1中的实例1提供一承载的涂层，较佳地具有一高的模量、高的玻璃转变温度(Tg)以及在对选定的应用的上操作温度之上的温度的稳定性。实例2和3产生随光纤再涂覆部分挠曲和弯曲的固化的涂层。在该情形中，涂层组分最好具有类似于最初涂覆到光纤上的未扰动的缓冲涂层的热机械特性。这种涂层的迅即固化减少了会导致形成珠状或差的集中度的不理想的凝聚。
超声波雾化工艺不同于喷雾雾化工艺，后者要求空气速度将喷雾的组分破碎成液滴。喷雾雾化工艺的液滴尺寸较大(50至100微米直径)，而在其最低压力20镑/平方英寸下的喷射速度，用一在液滴撞击到光纤表面上时使液滴扩散的力来驱散液滴。因为速度较高，空气雾化的喷雾对光纤的撞击力造成凝聚液滴珠的堆积，同时伴随形成不集中的涂层。
超声波雾化工艺产生大量特别细小的涂层组分，使用从Popper & Sons公司购得的20.cc玻璃注射器，其范围从0.001毫升/分钟至0.010毫升/分钟。分配直径小于50微米的液滴的基本上无方向的云雾的流率取决于光纤在雾化头前面扫描的速度。一低速的氮气流或其它承载的惰性气体引导再涂覆组分的超细液滴的云雾朝向目标表面。低的云雾量和极小液滴尺寸使形成覆盖在光纤表面的纹理的不连续的盖层。尽管涂层的粘度足够低，以便喷射的涂覆，较佳的涂层组分在涂覆之后的涂层前显现最低的流动。因为涂覆之后的再涂覆组分立即经受从辐射源324、328发出的固化的辐照，所以，流动和凝聚进一步受到限制。重复地将再涂覆的组分涂覆在裸露的光纤部分250上，以形成一保护涂层。再涂覆的光纤较佳地具有无气泡外形的相对光滑的外貌。这个要求引导选择用于制备根据本发明的再涂覆组分的材料。
合适的再涂覆组分包括低分子量、低粘度的环氧功能的100％固体的树脂，这些树脂较佳地通过由光化学的光引发剂，特别是碘盐的光引发剂引发的一离子机构进行光交连(photocrosslink)。这种涂层具有对于光纤上的未剥离缓冲涂层以及光纤的裸露表面良好的粘结性。离子固化的发生不排除氧。原子团的固化的再涂覆组分也可用于惰性环境中。用于光互连的合适的辐射源包括那些具有在光谱的蓝光/可见光和紫外线光波长区域内的波长发射的辐射源。固化的涂层根据本发明。
典型的固化再涂覆组分具有一延伸，其至少等于和较佳地大于玻璃的延伸，即，大于7％。此外，一固化的再涂覆组分具有韧性和对玻璃的足够的粘结性，以能经受意外的磨擦或在处理再涂覆光纤过程中与其它物体的接触。
表1-细丝涂层的配方
×注环氧A是从Union Carbide Corporation购得的CYRACURE UVR-6105。
环氧B是从Resolution Performance Products购得的HELOXY107。
环氧C是从Resolution Performance Products购得的EPONEX1510。
环氧D是从Resolution Performance Products购得的HELOXY7。
聚醚乙二醇是从E.I.du Pont de Nemous and Company购得的TERATHANE 650。
碘盐溶液是从General Electric Company购得的UV 9380C。
涂层成分粘度的测量使用Boholin CS-50型的应力控制的流变仪来测量根据本发明的再涂覆细丝的涂层成分的粘度。测试方法采用平行板几何形和“应力粘度测定法”的模式。粘度测量开始于将涂层成分放置在平行板几何形的基座表面上。将一安装在心轴上能转动的第二表面下降以与涂层成分接触，直到平行板几何形的表面之间存在规定的间隙。心轴的转动提高每分钟转数的转速，以产生一预定的应力(扭矩)。粘度值的计算包括考虑表面的几何学、扭矩和间隙。这里所列的粘度是在25℃温度下、使用20毫米的表面直径、表面之间的间隙为0.3毫米、应力为93.8Pascals的条件下获得的。
包括在超声波雾化器内的一喷射头用来对若干个硅石光纤的样品的裸露表面涂覆如表1所示的固化的再涂覆的配方，各光纤的直径为125微米。各配方通过从Sono-Tek公司购得的超声波雾化器的雾化角的末端予以分配。超声波雾化器的电源设定为5.4瓦。具有粘度为40厘泊至400厘泊的再涂覆配方的成功的雾化是通过使用通过超声波雾化器的喷嘴体的中心的一微孔流体供应管得以实现的。最佳的涂料成分具有200厘泊的粘度。再涂覆的配方以0.015毫升/分钟的注射泵提供速率供应给该微孔管。一优选的方法使用一从PL州，迈阿密的Small Parts Inc.购得的21.5规格的微孔管。这给雾化点的再涂覆成分提供小量的精密的控制。
如上所述的超声波雾化产生一无方向的再涂覆组分的雾气，该雾气要求被夹带在一定向的气体流中。较佳地，该定向的气体流包括一在包围微孔管的护罩的控制下的惰性气体，例如，氮气。一氮气流以1.0升/分的速率流过围绕雾化器头的护罩，其产生一合适控制的再涂覆配方的雾化的雾气。调整空气护罩以改变气流的外形，由此，修改撞击到选定表面上的固化的再涂覆配方的液滴流的大小、形状和覆盖。使用少至4到6次的涂复配方的涂覆可在表面上形成一连续的涂层。然而，根据工艺过程的情况，涂层配方的涂覆可要求重复40至60次，以在选定的表面上形成高达250微米的涂层厚度。
下面示出的一细丝再涂覆配方用以产生一使用喷墨打印/喷涂头的、用于涂覆的合适的材料流实例4环氧A 76.0％(按重量计)环氧B 19.0％(按重量计)光引发剂溶液 76.O％(按重量计)光引发剂溶液包含40份甲基化碘，60份癸基醇和4份异丙基塞吨酮。
喷墨打印/喷涂头在一70C的头温度下操作。喷墨打印/喷涂头可从Brookfield的Trident International Inc.购得，这种喷墨打印/喷涂头选择来对若干个直径为125微米的硅石光纤的样品涂覆再涂覆的组分。打印头具有64个喷嘴，各喷嘴直径为50微米。使用安装在细丝再涂覆装置上的细丝组织器，在涂覆再涂覆组分之前，提供光纤与一喷墨打印/喷涂头的对齐。在五个硅石光纤的样品的每个细丝的一侧上，在1厘米的长度内喷射组分的颗粒。带有紫外线辐射棒的EFOS ULTRACURE的辐射源(加拿大安大略的Mississauga的EFOS公司)被用来引导能量到涂覆的样品上，以开始固化作用。在再涂覆喷射头下反复地通过，其后在紫外线辐射下固化，从而在裸露的光纤上形成足够的覆盖。
图29提供一优选的对开模具挤出涂覆方法的视图，该方法使用一再涂覆流体挤出装置330，该装置具有一围绕光纤20的模具头组件332，以便在包括布拉格光栅(线栅)的裸露光纤部分250上进行再涂覆。发表在1998年6月11日第12期的“电子通讯”34卷中的一研究报告研究了一对开模具的再涂覆工艺过程，将聚酰亚胺溶液涂覆到一光纤的裸露部分。该过程包括拉拔一光纤通过充满流体的对开模具，然后，在70C温度下驱走溶液，其后，在300℃温度下烘焙聚酰亚胺的再涂覆部分。
根据本发明的对开模具挤出涂覆提供了一种改进的光纤涂覆，该改进包括受控的涂覆和如下的再涂覆组分的较低温度的固化。上述模具头组件包括一对开的上浆模具334和一围绕光纤20关闭的、同轴的辐射固化腔室336。在细丝组织器20和再涂覆流体挤出装置330接合的过程中，为布拉格光栅(线栅)的再涂覆和保护，对光纤20进行精确的定位。对于细丝组织器10和挤出装置330之间的接合，可采用多种方法中的任何一种，只要模具头组件332具有可移动的对齐，以便在需要再涂覆的光纤部分250的周围沉积一基本上均匀的涂层即可。在再涂覆过程中，一光纤20的裸露部分250在光纤定位器之间保持不动。对开的上浆模具334位于裸露光纤部分250的一端的附近，从该裸露部分起固化的再涂覆组分将横贯裸露部分250的其余部分进行涂覆。当上浆模具334在裸露的光纤部分250的长度上来回移动时，光致固化的涂层从该模具的前导边缘挤出。辐射固化腔室336随上浆模具334移动，其后，在再涂覆组分沉积在光纤20的表面之后立即开始光致固化的再涂覆组分的固化。再涂覆组分的固化反应较佳地要求一惰性气体的环境。为此目的，一惰性气体输送管338引导氮气流进入到辐射固化腔室336内，该腔室使用一合适的辐射源，最好是紫外线辐射源进行照明。
一邻近涂覆头332的直线输送机构350包括一导向杆352和一滑架354，滑架354安装在导向杆352上，以沿导向杆352移动。在滑架354移动的过程中，有一从滑架354到涂覆头332的连接杆356提供涂覆头组件332的线性位移，以将涂覆头332从光纤20的裸露部分250的第一边界移动到第二边界。固化流体可从上浆模具334挤出，从辐射源336发出的能量用来在再涂覆一光纤20的裸露部分250的过程中固化流体。
在其移动过程中，对开模具334沿光纤20的长度涂覆基本上厚度均匀的再涂覆组分，所述光纤包括裸露部分250和边缘，在各端该边缘重叠原始的第二缓冲层102。带有同心的再涂覆组分的光纤20的均匀覆盖依赖于细丝组织器10的精确定位，以便较佳地放置光纤20以与上浆模具334同轴。辐射固化腔室336具有这样的尺寸在固化前或固化后，其内表面不接触到再涂覆组分层。当同轴地涂覆时，仅裸露光纤部分250接触再涂覆组分。上浆模具334的对开结构和辐射固化腔室336使光纤20在再涂覆流体挤出装置330中容易被定位。如上所述，正确的光纤定位是细丝组织器10与再涂覆流体挤出装置330精确接合的结果。模具头组件332在重新一打开时，在再涂覆和固化过程完成之后，再涂覆光纤20和辐射固化腔室336的内表面之间的一间隙允许从组件332中清除光纤20。
裸露光纤部分250长度的变化可被当挤出再涂覆组分时模具头组件332会移动的距离的调整所接纳。在再涂覆组分到达辐射固化腔室336之前，再涂覆组分的表面拉力要对涂层中的任何不规则形进行光顺，即使模具头组件332仅有6.0mm至7.5mm的长度。这个短长度的优点在于，避免被再涂覆组分的污染。此外，小量的残余再涂覆组分可被相当容易地从组件332内清除。
尽管裸露光纤部分250在涂覆保护的再涂覆组分的过程中具有一水平的定向，但在光纤拉拔涂层的过程中，移动的挤出模具334产生了类似于涂覆头垂直操作的情形的结果。上浆模具334和光纤20之间的相对运动同步于该拉拔过程。这将消除诸如溢料、门刻痕、下陷以及由涂料粘连到模具表面引起的涂料分层之类的模具再涂覆缺陷。
在裸露光纤部分250的各端处的终端边缘的挤出意味着通过挤出形成的初始材料的沉积发生在仍被原始涂层100、102保护的光纤20的一区域内。这基本上防止了通常与光纤20装载到传统的再涂覆模具内相联系的光纤强度的损失。通过根据本发明的对开模具挤出法对裸露光纤部分250进行再涂覆，经Vitran耐用性考验测试，证明其保留的强度超过800千镑/平方英寸的水平。
上面已描述了一种制造光纤布拉格光栅(线栅)的工艺，表明了一紧凑的细丝组织器10如何可用来在各种类型的加工设备之间处理和输送光纤20。各个加工设备可包括用来对齐和插入到细丝组织器10的通孔80内的一对安装销，以便使一光纤20相对于选定装置正确地定位。这样容易的定位还有利于布拉格光栅(线栅)制造过程的至少部分实现自动化。不同于现有技术的类似过程，它们依赖于操作者正确定位光纤的技能。应该认识到，安装销和通孔之间的接合只是用来对齐光纤以备加工的诸多方法中的一种方法。
按照要求，这里公开了本发明的细节，然而，应该理解的是，公开的实施例只是示例性的。因此，本文中公开的具体的结构和功能上细节不应认为对本发明有限制性，仅是作为权利要求书的基础，以及传授给本技术领域内的技术人员变化地应用本发明的代表性的基础。
权利要求
1.一种用来在细丝中形成一环用的装置，它包括一具有形成在其上的第一导向槽的第一壁以及一具有形成在其上的第二导向槽的第二壁，所述第二导向槽与所述第一导向槽共面并平行，所述第一壁与所述第二壁相对，且所述第一导向槽和所述第二导向槽各具有相对的端部；一第一夹持器，它用来在其第一位置夹持一光纤，所述第一夹持器安装在从所述第一壁到所述第二壁在各个所述第一导向槽和所述第二导向槽的端部处；以及一可移动夹持器，它用来在其第二位置夹持该光纤，所述可移动夹持器与所述第一夹持器分离，所述可移动夹持器安装在从所述第一壁到所述第二壁邻近各个所述第一导向槽和所述第二导向槽的相对端部，以朝向所述第一夹持器移动，从而减小分离使所述第一位置更靠近所述第二位置，由此，在所述第一夹持器与所述可移动夹持器之间形成一细丝环。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一夹持器和所述可移动夹持器各包括一第一辊子和一第二辊子，它们用来在它们之间夹持一细丝。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一壁是容器的前壁，第二壁是容器的后壁。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述容器还包括一底板，它具有至少一个形成在其上并位于所述前壁和所述后壁之间且与它们平行的狭缝。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个狭缝包括一环入口和一环工位，所述环入口比所述环工位宽，且所述环在所述底板下面延伸。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，细丝是一光纤。
7.一在细丝部分中形成一环用的装置，所述装置包括一容器，它包括一具有形成在其上的一前导向槽的前壁以及一具有形成在其上的一后导向槽的后壁，所述后导向槽与所述前导向槽共面且平行，所述前导向槽和所述后导向槽各具有相对端，所述容器还包括一包含形成在所述前壁和所述后壁之间并与它们平行的至少一个狭缝的底板；一第一夹持器，它包括一固定的弹性体辊子和一在所述第一夹持器的第一位置处的、夹持细丝在其间的可定位的圆柱，所述固定的弹性体辊子可转动地安装在从所述前壁到所述后壁邻近各所述前导向槽和所述后导向槽的一端，所述可定位的圆柱安装在邻近所述固定的弹性体辊子介于所述前导向槽和所述后导向槽之间，以便在其中再定位；以及一第二夹持器，它包括一移动的弹性体辊子和一在邻近各所述前导向槽和所述后导向槽的相对端的第二位置处的、夹持细丝在其间的可移动圆柱，所述第二细丝夹持器与所述第一细丝夹持器分离，所述第二夹持器在所述导向槽中朝向所述第一夹持器移动，以减小所述分离，使所述第一位置更靠近所述第二位置，由此，在所述第一夹持器和所述第二夹持器之间形成一细丝环。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述容器的尺寸容纳插入其中的至少一个细丝组织器，所述细丝组织器提供在一锁定绕线盘和一转动绕线盘之间的所述细丝部分。
9.一从树脂涂覆的细丝中去除树脂用的装置，所述装置包括一容器，它包括一具有形成在其上的一前导向槽的前壁以及一具有形成在其上的一后导向槽的后壁，所述后导向槽与所述前导向槽共面且平行，所述前导向槽和所述后导向槽各具有相对端，所述容器还包括一包含形成在所述前壁和所述后壁之间并与它们平行的至少一个狭缝的底板；一第一夹持器，它夹持在其第一位置处的一细丝，所述第一夹持器安装在从所述前壁到所述后壁邻近各所述前导向槽和所述后导向槽的一端；一可移动的夹持器，它夹持在其第二位置处的该细丝，所述可移动夹持器与所述第一夹持器分离，所述可移动夹持器安装在从所述前壁到所述后壁邻近各所述前导向槽和所述后导向槽的相对端，所述可移动夹持器朝向所述第一夹持器移动以减小所述分离，使所述第一位置更靠近所述第二位置，由此，在所述第一夹持器与所述可移动夹持器之间形成一环，所述细丝环通过所述至少一个狭缝延伸到所述底板下面；以及一其中具有溶剂的贮存器，溶剂包围所述细丝环的至少一部分，细丝在所述底板下面延伸，以便从所述环的所述部分溶解树脂。
10.一种从树脂涂覆的细丝中去除树脂用的方法，它包括如下诸步骤提供一容器，该步骤包括一具有形成在所述容器上的一前导向槽的前壁，以及一具有形成在所述容器上的一后导向槽的后壁，后导向槽与所述前导向槽共面且平行，各个所述前导向槽和所述后导向槽具有相对端，所述容器还包括一包含形成在所述前壁和所述后壁之间并与它们平行的至少一个狭缝的底板；定位一第一夹持器以在所述第一夹持器的第一位置夹持一细丝，所述第一夹持器安装在从所述前壁到所述后壁在各所述前导向槽和所述后导向槽的一端；致动一可移动夹持器以在所述可移动夹持器的第二位置夹持该细丝，所述可移动夹持器与所述第一夹持器分离，所述可移动夹持器安装在从所述前壁到所述后壁邻近各所述前导向槽和所述后导向槽的相对端，所述可移动夹持器朝向所述第一夹持器移动，以减小所述的分离，使所述第一位置更靠近所述第二位置，由此，在所述第一夹持器和所述可移动夹持器之间形成一细丝环，所述细丝环通过所述至少一个狭缝延伸到所述底板的下面；以及定位一贮存器以邻近所述的容器，所述贮存器中具有溶剂，溶剂包围所述细丝环的至少一部分，细丝在所述底板下面延伸，以便从所述环的所述至少一部分中溶解树脂。
全文摘要
一种细丝涂覆装置包括一可释放地固定一细丝的框架以及，一滑架，它安装在框架上，以便在第一位置和第二位置之间摆动。该涂覆装置具有一安装在滑架上的第一细丝夹持固定器以及一也安装在滑架上的第二细丝夹持固定器，该第二细丝夹持固定器沿轴向与第一细丝夹持固定器对齐，以固定一包括其裸露部分的、较佳地为一光纤的一测量的细丝部分，位于第一边界和第二边界内，介于第一细丝夹持固定器和第二细丝夹持固定器之间。至少一个喷射头附连在第一位置的框架上，至少一辐射源附连在第二位置的框架上。在滑架在第一位置和第二位置之间摆动以放置裸露部分而从喷射头接纳固化的涂层组分的过程中，测量的细丝部分在喷射头和辐射源之间移动，喷射头从第一边界到第二边界涂覆固化的涂层。其后，经暴露在来自辐射源的辐射固化可固化的涂层。
文档编号G02B6/245GK1493010SQ01823021
公开日2004年4月28日 申请日期2001年6月26日 优先权日2001年3月13日
发明者A·W·加蒂卡, P·H·布鲁恩, A W 加蒂卡, 布鲁恩 申请人:3M创新有限公司