细丝组织器的制作方法

专利名称：细丝组织器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在至少可部分地自动化的多重处理操作中，用来方便地处理光纤形式的细丝的加工工艺和设备。更具体地说，本发明涉及在制造操作中，紧凑处理光线光纤，以通过包括机械剥离、酸蚀剥离、布拉格光栅刻写(Bragggrating writing)和光纤重涂覆及测试的一系列制造操作，来在它们长度的至少一部分中包括诸布拉格光栅。
背景技术：
几个世纪以来玻璃曾在多种科学和日常应用中选做材料。从早期应用棱形玻璃镜把光线分离为元色开始，玻璃已经广泛应用于控制或调整光束性质的光学仪器中。玻璃结构的光修正性质的最新和迅速扩展的应用包括拉伸高纯度的玻璃细丝(更常用的是称作光纤)，它在光发射和接受位置之间引导光信号。
在二十世纪七十年代末，公用事业开始将光纤装置用于内部通讯，而在八十年代初，已经建立起许多小型光纤网络。从此，这些网络的使用不断增长，取代现有的同轴电缆系统。光纤通讯网络提供的优点包括较低的成本、使用较少的信号中继器来校正信号失真和较同轴电缆网络更高的信号运载容量。
光纤系统的容量不断地增长。在1980年，第一个系统每秒钟可传输45兆比特。目前的系统传输高达每秒5吉比特。光纤系统在现代应用中是如此之广泛，以致光纤网络已经基本上代替了所有横贯大陆的铜芯电缆网络，并且不断地创建全新的网络。有预言声称在地球上每一个大陆将成为全球光纤网络的一部分。
一个光纤系统包括发射线路及光源、光探测器及接收器线路和光纤等三个主要部分。发射线路转换电子信号以便调制产生发射用的光信号的光源。从光源到一段长度的光纤的连接促进光信号在光纤所占距离内的传输。在光纤端部连接光探测器和接收器线路产生一通讯联结。应用多路通讯联结可提供广大的发送器和接收器网络。
光纤网络的互相连接需要光学连接器形式的高度精密的器件，这些连接器联结光纤至外围设备和其它光纤，并同时维持足够的信号强度。在操作中光学连接器把小光纤定位在中心，从而使光线集结的内芯直接位于光发射源或其它光纤上并与之对齐。光纤段可以用机械接合或熔接技术接合在一起。
连接在光纤网络中的选出的、相对较短长度的光纤中可以内置的特殊特征。光纤布拉格光栅表现一种光修改特征，通过简单地暴露在紫外线下，这种特征就可以引入或写入光纤。刻写这些光栅的能力可以制成多种器件。例如，布拉格光栅可以应用在远程通讯系统中，以控制激光的波长、引入散射补偿和以长周期光栅形式改变光纤放大器增益。除了远程通讯以外，光纤布拉格光栅的光纤应用包括光谱学和遥感技术。将诸如布拉格光栅之类的特殊特征引入光纤，可能在一系列制造操作中包括一些需要处理相对较短长度的光纤的许多步骤。在使其修改其物理特性以包括布拉格光栅，光纤典型地需要除去保护覆层。在写入布拉格光栅以后，光纤可以退火和重涂覆。
关于使光纤特性改变而赋予其折射率光栅的过程的自动控制化问题很少有所披露。有些资料描述了一些个别过程步骤，但不是能综合在自动化序列中的类型。例如在美国专利U.S.5,988,556中描述光纤的装载。该专利涉及连续长度的光纤从光纤供应来源自动缠绕到运输线轴的第一和第二区段上。缠绕器包括收集连续长度光纤第一部分并使其缠绕在线轴第一区段的第一装置，和使连续光纤第二部分缠绕在线轴第二区段的第二装置。没有证据示出线轴上的光纤具有运输包装以外的其它用途。美国专利U.S.6,027,062描述一种包括光纤供给和收集装置的自动缠绕器，该装置移动光纤至穿线装置使光纤自动穿线在线轴上。这与美国专利U.S.4,511,095的目标相似，即用来形成缠绕在绕线筒或类似结构上的光纤线圈。
在处理和组织光纤中使用可堆放的盒箱是众所周知，特别用于贮存接合的光纤段。盒箱典型地包括用于容纳松散盘绕的光纤的浅碟形保持器和外壳。松散的光纤线圈不具有线轴缠绕光纤那样紧凑的结构。用一种可夹持一段细丝形材料(在缠绕结构下具有最小的弯曲半径)的组件可产生在美国专利U.S.5,894,540中描述的盘卷光纤中间形式。细丝或光纤可以缠绕在附着在支承板上的线轴上。调整线轴的间距可消除缠绕在其上光纤的松散。通常紧随在光纤段互相连接以后，光纤盒箱和相关的光纤夹持组件使光纤处于整齐的贮存状态。美国专利U.S.6,088,503确认在接合前、中和后使用光纤盒箱作为光纤保持器。该专利描述一种设计用于在光纤接合制作中对准和夹持一对光纤端部的夹紧工具。
盒箱和有关光纤组织组件对于连接和接合的光纤部分周围的光纤提供整齐的贮存。似乎没有迹象说明在光纤装置制造中，这些贮存容器可用于处理经过整理的光纤段。一种制造过程需要除去保护性缓冲剂和覆层以裸露光纤的表面。已知几种从光纤表面上除去保护层(如缓冲剂和覆层)的过程。这包括机械剥离、化学剥离和热剥离。
光纤和有关覆层细丝的机械剥离需要把锐利并回火的金属刀片小心地定位，以便裸露光纤的表面部分而不至于切割或刮伤之，或者造成其它在物理上对光纤表面的损伤。已知机械剥离的方法涉及切割刀片的设计和如何从光纤表面除去覆层。机械剥离的主要用途牵涉到在细丝端部联结之前从光纤、绝缘电线和相关细丝端部除去保护层。美国专利U.S.4,434,554描述一种光纤剥离装置，它包括一个具有多个深度合适的光纤接受沟道的平底基座，可以保证当刀片穿透覆层时只从各光纤上除去缓冲层。刀片平行于光纤或一组光纤的轴线运动并利用剥削作用除去保护材料。根据光纤直径决定对平底基座上的沟道尺寸的选择，以提供可剥离光纤端部而不致伤害光纤本身的装置。
避免伤害光纤裸露表面的一种方法需要使用特定设计的刀片，它可以穿透保护缓冲层或光纤覆层而不致达到光纤表面。适当的刀片具有基本上半圆形的锋利刀刃，其半径少许大于裸露光纤的半径。两个对置的刀片，穿透围绕光纤的保护层，在切割刀片到达光纤表面以前将互相抵触。在穿透保护层以后，接近于光纤的端部，平行于光纤轴线的刀片运动除去一段保护层，使光纤端部裸露而不被刀片接触。美国专利，包括U.S.4,630,406、U.S.5,269,206、U.S.5,481,638和U.S.5,684,910，描述从例如绝缘电线和光纤割去绝缘层的刀片的制造和设计。采用这些刀片成功的机械剥离可能需要附加的处理，包括如在U.S.5,481,638中软化保护层而需要的充满化学药品的腔室，首先用来软化包裹层，然后在剥离后从刀片清除塑料。美国专利U.S.5,684,910揭示了一种具有良好的机械可剥离性的光纤。改进工作包括采用在光纤覆层和缓冲层之间易碎的边界层，以促进从裸露的光纤分离。以前的说明包括最初垂直于光纤轴线的运动，穿透覆层，随后是平行于光纤轴线的运动，以除去保护层而裸露细丝的端部。
为制作裸露的光纤端部，化学剥离可以作为机械剥离的替代。美国专利U.S.4,865,411和U.S.5,976,596涉及受控制地除去覆层，其方法为通过逐步从化学品槽中回收光纤覆层，以便对裸露的玻璃光纤表面附近产生有轮廓的微小锥度。按照美国专利U.S.5,451,294，当覆层光纤浸入化学品槽以便从端部溶解覆层时，有一个夹具提供支承。化学剥离方法包括在处理化学品时涉及的普通问题，特别当化学剥离物牵涉到腐蚀性液体时。
热气剥离可以替代机械或化学剥离。在美国专利U.S.6,123,801中描述的这一工艺的例子，采用热惰性气体熔化缓冲层并从光纤表面将其吹去。该工艺需要高压气体流和在800℃范围内的温度以便从光纤剥离覆层。美国专利U.S.5,939,136描述一种制作光纤装置的过程，包括从光纤热除覆层，最好用加热气流来执行。
从光纤除去保护缓冲层和相关覆层的理由是需要改变光纤的特性，诸如在光纤的芯线中写入折射率光栅(也称作布拉格光栅)。当裸露的光纤暴露在紫外线激光或相似的装置的辐射下时，折射率发生变化。大多数光纤的保护层吸收改变光纤的辐射。这就解释了为什么需要在写入折射率光栅前除去覆层。
不作进一步加工，包括折射率光栅的光纤也具有在光纤装置中使用前需要施加保护层的裸露部分。所广泛接受的重新覆盖光纤裸露部分的方法包括专用的覆层模具。相似于在其制造中用来涂制拉伸光纤的方法的方法也已经有所描述。
在美国专利U.S.4,410,561中描述的重涂覆覆的方法利用接合模具构造提供被覆覆层的光纤。封闭模具所形成空腔的尺寸和设计提供一个空间，使在注入可固化的、保护性液体重涂覆成份时被充满。最好在模具空腔内部避免截留空气，因为这将导致有缺陷的重涂覆光纤段。使模具空腔完全充满可包括有意识地施加压力。美国专利U.S.5,022,735采用螺杆型柱塞以使注入传统的重涂覆模具的重涂覆液体加压。一些重涂覆模具包括固化装置，以提供光滑的光纤重涂覆区段。例如美国专利U.S.4,662,307采用包括一个注入口和紫外线口的组合模具，通过该紫外线口的光线可固化重涂覆化合物。该固化过程需要多个光源。
在从预先成型拉伸的光纤上施加覆层典型地使出现的光纤处于垂直方位。当光纤向下移动时，它可以在离开孔口前通过覆层液体贮存器，孔口的尺寸设计成所要求的覆层光纤外部直径。有可能将这种过程应用于包括布拉格光栅的光纤裸露段的重涂覆覆，如在美国专利U.S.6,069,988中所述明的。在离开孔口时，光纤穿过固化辐射源。固化辐射不同于用于写入布拉格光栅的辐射，使其不至于损坏或改变光栅的特性。
在日本专利JP 60-122754和JP 61-40846中有资料说明在离开拉伸塔的光纤上喷涂保护塑料覆层。在光纤的全部周缘进行覆盖需要采用多个喷涂头或者专用的喷涂围罩。采用多个喷涂头只有部分喷涂物沉积在拉伸出的光纤上，而采用专用的围罩则牵涉到复杂的光纤穿线。
在光纤剥离、改变和重涂覆过程的每一位置上，需要小心操作以防止损坏脆弱的光纤。光纤的损坏可能在物理接触或受到拉伸、扭转、扭曲和弯曲应力时发生。过度弯曲可改变光纤的光学特性。不能满足所要求的特性可导致光学装置的被报废并增加装置制造的费用。人们需要改进用来处理拉伸加工后的光纤的装置，以减小损伤的发生率，从而降低光学装置的成本并增加其产量。

发明内容
本发明可满足在制造操作中有效且紧凑地处理细丝材料的需求，所述制造操作包括在细丝中产生结构和相关变化的工艺步骤。当应用于光纤时，一种器件，在此也称作细丝组织器，提供对光纤的紧凑包容。细丝组织器使至少光纤的一部分相对地精确定位，以利于光纤与光耦合器、熔合耦合器和锥形光纤装置之类的装置相关的加工处理。光纤的修改也可以涉及改变光纤的固有特性或者将光纤结合到功能组件中所采取的行动。光纤的固有特性随着其折射率性质的调整而改变，如在多种布拉格光栅的形成中那样。将光纤结合到功能组件中可提供诸如温度补偿的光纤布拉格光栅之类的有用器件。折射率变化和功能性组件的生产，按照本发明，采用一细丝组织器，它在可锁定的线轴和旋转线轴之间分布光纤，以暴露需要改变的光纤的中间部分。
一种计算机控制，或程序控制的光纤分配器可以用来在安装在一公共轴上的一对线轴之间装载预先设定数量的、基本上无扭曲的光纤。在光纤装载以后，各线轴被分开，使光纤在其间延伸，并安装在细丝组织器上，以便进行光纤的贮存和进一步加工。结合细丝组织器使用计算机控制分配，使在细丝组织器的边界范围内选定光纤段能精确一致地装载和组织。控制装载过程允许产生许多包含以相似方式组织的、大体长度相等的光纤的保持器。在光纤成功地装载后，细丝组织器提供一种方便的器件，以用于通过制造光纤装置所需各项工艺操作处理光纤。较佳地，细丝组织器包括对于夹持在其中的光纤施加50克到100克的拉力的装置。
多种装置采用在结构上修改过的光纤，这些光纤至少在其长度的一部分中包括同轴的光学波导折射率光栅。光栅物理性质的变化使其适应特定的应用。在一个实施方案中，本发明提供一种通过一系列制造操作而获得的光纤布拉格光栅，所述制造操作包括光纤的机械剥离、酸蚀剥离、引出线制作、光纤布拉格光栅写入、退火和光学测量及随后的重涂覆和测试。最后测试步骤、包括光纤检验测试确定光纤布拉格光栅所要求的性能是否达到。
制造过程的各项操作或步骤需要将一个或多个细丝组织器附接在一个或多个专门为完成指定步骤而设计的细丝处理器或设备上。这需要细丝处理器的尺寸和形状包诸方面的设计，使若干细丝处理器的方便地连接得以实现。如同使几种形式的细丝处理器可以合适地连接一样，对细丝组织器的一个重要要求是可以包含预定长度达到好几米的光纤。较佳地，在光纤的情况，细丝组织器在一对线轴之间夹持大部分的细丝长度，而留下一细丝部分供加工处理。线轴在一个分隔的线轴芯子的分开的两侧夹持两段同一方向缠绕的光纤。光纤的一段在一对线轴之间延伸而光纤的另一段提供可以立即从各线轴退绕的引出线。在连续段的光纤的各端部有一引出线。
在一对线轴之间缠绕一连续段的光纤并使线轴定位在支承板上后，可以预期以较少的损坏进行光纤处理。采用细丝处理器也容易接近光纤的一部分。方便地接近光纤的这一部分使其可以通过除去其表面上的保护层、而此后使其承受改变物理及光学性质的操作来进行修改，所述改变物理及光学性质的操作如把光纤布拉格光栅写入光纤的裸露部分。细丝组织器使将要改变的光纤部分可以重复定位。重复定位可导致细丝或光纤的改变获得可预测的结果，且通过可采用至少几个步骤可自动化的工艺过程来进行所述操作。
如以上所指出，细丝组织器使细丝或光纤的一部分适当地定位以供加工。按照本发明光纤布拉格光栅的形成要求在写入光纤布拉格光栅以前除去任何聚合物保护层(在此也称作缓冲覆层)。覆层可以用液体或机械或热剥离。
覆盖单层聚合物(在此称作“初级缓冲层”)的光纤可以只需使用浓酸的液体剥离来除去缓冲层即可。去除多重保护层(按照本发明包括初级和次级缓冲层)较佳地采用先机械剥离、然后酸蚀剥离的组合方式。酸蚀剥离在此涉及在酸介质中溶解剩余覆层材料，并用水漂请和对至少一部分光纤施行溶剂冲洗除去余酸。初步除去覆层需要特别设计的机械剥离设备，它与细丝组织器合作以便对于将从光纤除去保护层的部分进行精确定位。机械剥离设备可以设计成为方便地加工处理一个或几个组合在一单一堆叠结构下的细丝组织器。这样，根据细丝组织器的数量，就能一次处理一条或多条光纤。通过机械剥离除去覆层对裸露光纤形成空隙，接着通过这样的空隙酸液穿透而更迅速地从光纤部分溶解覆层。
用酸剥离法除去覆层较佳地需要一种设备，它在包含在堆叠结构中的各细丝组织器形成一光纤环。该设备建造成为使各细丝组织器的环具有大体相同的尺寸。各环的平面平行于其最邻近环的平面。通过把环的弧形部分浸入酸槽，可以进行一个或多个光纤环的酸蚀剥离。各环浸入酸槽的深度控制着从光纤除去保护层的长度，以提供具有剥离到光纤二氧化硅表面的裸露部分的光纤。酸蚀剥离提供基本上无污染的裸露光纤表面。
在堆叠结构中所有光纤已经机械剥离和酸蚀剥离后，手工地退绕各光纤的引出端并用引出线连接器组织成组。引出端从各光纤组织器端大约拖出一米。
作为进一步的精制，按照本发明细丝组织器可以包括传统光纤连接器，用以将光纤端部终止在表面上并处于细丝组织器边界以内。用光学连接器使光纤终止可减少光纤的引出线部分的长度，而仍对外部光纤装置提供方便的附接点。这种形式的光纤紧凑组织在细丝组织器表面上分布光纤长度而不使任何光纤部分悬挂在组织器边缘以外。各种光纤装置互相连接中任何一种可以用来通过缩短引出线端部来减少光纤总长度。光纤总长度的减少转化成为节约成本，这与装备连接到光纤连接器终端的尾光纤的各细丝组织器相关。
随着通过对引出线端部的分组组织，在堆叠结构中各细丝组织器提供准备好在光纤布拉格光删写入设备中定位的一干净、干燥的裸露光纤部分。在被细丝组织器夹持的光纤释放拉力以后，布拉格光栅写入设备在修改光纤的该部分以产生布拉格光栅之前，对该部分施加选定的拉力。产生具有基本上相同波长响应的多重布拉格光栅需要精确的对准并对于各装入光纤布拉格光栅写入设备的各光纤部分施加同样拉力。光纤部分对于布拉格光栅写入设备的精确对准依赖于细丝组织器和光栅写入设备分别设置于其中、用来一致地互相相对定位的特征。一致的装载和光纤部分张紧依靠音圈驱动机构和空气悬挂轴承的使用，它们便于基本上无滞后的精细调整。
在拉力下的光纤的适当部分被放置在光纤布拉格光栅写入设备以后，通过观察写入过程产生的波长包络线的示出，可对布拉格光栅的写入进程进行监控。信号信息通过设备和光纤的引出线端部之间的连接从光纤发射到适当的监控设备。这在写入时提供对光栅质量的反馈，并在其写入时表示出接受或舍弃光纤布拉格光栅的方便的决定点。
光纤的退火在热退火设备中进行，并在完成写入光纤布拉格光栅后满足若干要求。过程中的这一步在大约为300℃的温度下进行，持续时间为三分钟以上。退火过程可在超过二十到二十五年时期内稳定布拉格光栅，以防止波长飘移。
在退火和光学上确定光栅中心波长满足要求后，光纤和相关布拉格光栅已准备好在最后试验前进行重涂覆。重涂覆操作采用设计用于根据本发明的细丝组织器或较佳地多个组织器的堆叠结构的设备。可采用模具内重涂覆、喷涂重涂覆或挤出模覆层工艺来重涂覆各先前被剥离的光纤部分。注模覆层在此是指传统的模具内重涂覆。喷涂重涂覆采用的方法是光纤在喷涂头和辐射固化源之间多次通过。挤出重涂覆过程采用组合模具，它设置在光纤周围，以便在挤出头在行进过无覆层的光纤部分段时，在光纤周围施加可固化的覆层化合物。较佳地模具头包括一辐射源，挤出的覆层通过暴露在辐射源下而固化。这使重涂覆材料在涂覆后立即固化。
涂覆重涂覆材料以保护形成在光纤上的布拉格光栅表示可以用在远程通讯和相关应用中的布拉格光栅过程的最后的加工操作。所得到的产品最后校验确定其是否通过抗拉强度和视觉检查的要求。在成功地满足这些要求后，夹持完成的光纤布拉格光栅的线轴可以从细丝组织器上拆下，并用于方便地夹持、包装和运输最终产品。一种用于运输的方便的包装形式需要在从细丝组织器取下后将光纤布拉格光栅的全连续段转移至线轴。线轴的设计在全连续段的光纤转移至线轴后为光纤布拉格光栅元件提供保护性覆盖。
更具体地说，本发明提供一种制造光纤折射率光栅的方法。适当的方法应包括如下的步骤在第一线轴和第二线轴之间提供一段基本上无扭曲光纤段，将第一线轴和第二线轴到附接支承上。该支承具有面对第二表面的第一表面，以设置包括作为可锁定的线轴的第一线轴和作为旋转线轴的第二线轴的一细丝组织器。细丝组织器还包括连接在旋转线轴上的拉紧器，以便至少对设置在可锁定线轴和旋转线轴之间一光纤段的中间部分施加拉力。光纤在拉力下的进一步加工包括在对光纤的中间部分施加受控制的拉力之前，从光纤的中间部分至少除去一缓冲覆层。然后，在将中间部分暴露在高强度光化学辐射的干涉图案下的过程中，通过改变中间部分的折射率特性来写入折射率光栅，从而产生折射率光栅。在形成之后光栅可以进行退火，并且对所获得的光纤装置进行校验测试，以确定所达到要求的性能特性。
以上描述的方法采用一种细丝组织器，它包括具有面对第二表面的第一表面，还包括连接于所述第一表面的组织器安装座和附接于所述第二表面的间隔块。细丝组织器具有邻近支承的第一表面的一可锁定的线轴、邻近支承第二表面的一旋转线轴和附接于支承的第二表面的一拉紧器。拉紧器包括固定于旋转线轴的拉力线，以便对其施加拉力，并将拉力传递到设置在可锁定线轴和旋转线轴之间的细丝上。拉力卸荷组件可有选择地减少施加于细丝的拉力。拉力卸荷组件包括提供拉紧器和旋转线轴之间的连接的拉力线、拉力线进口和至少一个用作使拉力线对准拉力线进口的滑轮。细丝组织器的其它零件包括至少一个与支承一体形成并从其中向外延伸的安装板，和至少一个形成可锁定线轴和旋转线轴之间的细丝通路的导向装置。此外，导向装置可旋转地安装在安装板上，邻近支承的第一表面，以使细丝通路与支承有间隔。
在折射率光栅制造中，机械剥离装置通过在细丝相对端部之间形成可移去的套筒部分来从树脂覆层的细丝(呈光纤的形式)上除去树脂。机械剥离装置包括一安装座，它具有附接于其的一第一夹钳，用来将细丝夹持在第一位置。一第二夹钳附接在安装座上，与第一夹钳有一间隔，并与其同轴对准，用来将细丝夹持在第二位置。该装置包括安装在安装座上邻近第一夹钳的一第一组切割刀片。第一组切割刀片包括第一上刀片和第一下刀片。上、下刀片各包括弧形的锋利刀刃，用来切入靠近第一位置的围绕树脂覆层的细丝的树脂。第二组切割刀片安装在安装座上并邻近第二夹钳，使第一组切割刀片与第二组切割刀片隔开一距离。在刀片之间的距离小于夹钳之间的距离。第二组切割刀片包括第二上刀片和第二下刀片，各刀片包括弧形的锋利刀刃，用来切入靠近第二位置的围绕树脂覆层的细丝的树脂。一个固定在安装座上并连接于第一组切割刀片和第二组切割刀片的刀片促动器使上刀片和下刀片一起运动。在运动过程中，锋利刀刃穿透靠近第一位置的围绕树脂覆层的细丝的树脂。刀片促动器也使第二上刀片和第二下刀片一起运动，以使刀片边缘穿透靠近第二位置的围绕树脂覆层的细丝的树脂。在从树脂覆层的细丝上除去树脂过程中，也设在安装座上的一偏置部件使第一组切割刀片和第二组切割刀片互相向对方移动，以形成可移去的套筒部分。
可移去的套筒部分可以用从处于相对的光纤端部之间的树脂覆层的光纤上除去树脂的方法来形成。该方法提供一种机械剥离装置，它包括用来将光纤夹持在第一位置的第一夹钳，和与第一夹钳分开并与之同轴对准而在第二位置夹持光纤的第二夹钳。机械剥离装置的第一组切割刀片邻近第一夹钳，用来切入靠近第一位置的围绕树脂覆层的细丝的树脂。第二组切割刀片邻近第二夹钳，用来切入靠近第二位置的围绕树脂覆层的细丝的树脂。第一组切割刀片与第二组切割刀片隔开一距离。该距离小于第一和第二夹钳之间隔开的距离。第一组切割刀片和第二组切割刀片在从树脂覆层的光纤上除去树脂以形成可移去的套筒部分过程中，适合于互相向对方运动。树脂的除去还包括在第一夹钳中夹持一光纤和在第二夹钳夹持该光纤，以使该光纤处于拉力下。操作第一组切割刀片和第二组切割刀片以切入树脂，从而产生在其各端部具有空隙的可移去的套筒。在第一和第二切割刀片互相向对方运动时，在切割树脂的过程中，在各端部的空隙暴露出一裸露的细丝部分，从而把可移去的套筒部分从锥形过渡部分段分开。
按照本发明在另一方面，在从细丝(例如光纤)上化学剥离树脂以前，可采用一种装置来在一段细丝中形成一环。该装置包括一个容器，它包含具有前引导槽的前壁和具有后引导槽的后壁，后引导槽与前引导槽处于同一平面并且平行。该容器还包括具有至少一条形成于前壁与后壁之间并与之平行的狭缝的底板。第一细丝夹持器包括固定的弹性体滚子和可定位的圆筒，两者在其第一位置上与其间夹持光纤。固定的弹性体滚子可转动地从前壁安装到后壁，使可定位的圆筒装在邻近固定的弹性体滚子地前引导槽和后引导槽之间，以便在其中重新定位。第二细丝夹持器在第二位置上包括可活动的弹性体滚子和可活动的圆筒，并两者间夹持细丝。第二细丝夹持器与第一细丝夹持器有一间隔，并且二者之间基本上轴向对准。第二细丝夹持器朝向第一细丝夹持器移动以减小间隔，使第一位置更靠近第二位置，从而在第一细丝夹持器和第二细丝夹持器之间产生细丝环。该细丝环穿过狭缝向下延伸到所述容器底板，在此它被引入其中有溶剂的贮液器中，从而包围至少细丝环的一部分以溶解该部分的树脂。按照本发明的环形成容器的尺寸可设置成为可容纳一个或多个在可锁定线轴和旋转线轴之间有一细丝的细丝组织器。在从树脂覆层的细丝上(较佳地为光纤)用化学剥离树脂的过程中可以包括用环形成容器形成一个或多个细丝环的步骤。
按照本发明细丝的加工处理需要采用一种细丝夹持夹具，它包括具有打开位置和关闭位置的夹持器。夹持器还包括下夹爪座和连接在下夹爪座上的下夹爪，下夹爪具有一平面表面和一个形成于其中端部开放的V-形沟槽，所述沟槽通向所述平面表面以接纳至少一部分细丝。细丝夹持夹具还具有上夹爪座及上夹爪组件。上夹爪组件包括附接在上夹爪座上的支承凸缘。支承凸缘包括具有基本上为锥形的凹穴的支承面。包含在上夹爪组件中的光纤夹具有一个面对带有特殊结构的表面的接触面。带有特殊结构的表面包括基本上呈矩形截面的端部开放的凹槽。在光纤夹的接触面形成基本上呈锥形的凹进部分。端部开放的凹槽和V-形沟槽纵向对准，当夹持器处于关闭位置时，它们至少接触细丝的一部分。多个弹簧连接器将光纤夹保持在支承凸缘上。另外，由多个弹簧连接器产生的力使一个角度补偿器限制在支承表面的凹陷部分和接触面的下凹部分之间。角度补偿器保持支承凸缘于光纤夹分离，以使它们能独立地运动。这导致光纤夹可细微地调整，以便在夹持器从打开到运动到关闭位置后被夹持于其间的细丝(较佳地为光纤)与端部开放的凹槽和V-形沟槽的接触点上施加基本上相等的力。
本发明还提供一种细丝拉紧装置，用来可释放地在拉力下固定细丝。拉紧装置包括拉力保持器和一对夹持器。拉力保持器至少包括支承杆和可活动地装在支承杆上第一位置的第一滑架。第一滑架包括具有第一夹钳的上表面和装于其上以相对于支承杆运动的音圈。第二滑架可活动地装在支承杆上的第二位置，使第一位置和第二位位置之间存在一间隔。第二滑架包括具有第二夹钳的上表面和安装于其上以相对于支承杆移动的负载传感器。第二夹钳与第一夹钳轴向对准，以便将经过测量的、包括位于第一边界与第二边界之间的裸露部分的细丝固定在第一夹钳和第二夹钳之间。导向杆从音圈延伸，以便与负载传感器接触以调整第一位置与第二位置的间隔，从而在音圈致动的过程中改变施加在经过测量细丝部分上的拉力。拉紧装置的一对夹持器与第一夹钳和第二夹钳轴向对准，以基本上使经过测量的细丝部分的裸露部分固定不动。按照本发明的细丝拉紧装置可包括一连接器，以附接一细丝组织器，以使细丝(较佳地为光纤)定位成被夹持在第一夹钳和第二夹钳之间。细丝组织器在可锁定线轴和旋转线轴之间夹持细丝。
已经除去树脂的树脂覆层的细丝可以通过使用按照本发明的细丝重涂覆装置的方法来进行覆层工作。该细丝重涂覆装置包括可释放地固定细丝的框架和安装在框架上以在第一位置和第二位置之间摆动的滑架。重涂覆装置具有安装在滑架上的第一细丝夹持夹具。第二细丝夹持夹具也安装在滑架上并与第一细丝夹持夹具轴向对准。两夹具将包括位于第一边界和第二边界内的裸露部分的已测量细丝部分固定在第一细丝夹持夹具和第二细丝夹持夹具之间。至少一个喷涂头在第一位置处附接在框架上。辐射源在第二位置处附接在框架上。在滑架摆动于第一位置和第二位置之间以将裸露部分放置成接受从喷涂头喷出的可固化覆层的过程中，已经测量的细丝部分在喷涂头和辐射源之间移动。喷涂头从第一边界到第二边界涂覆可固化覆层。通过暴露在从辐射源发出的辐射下，可固化覆层发生固化。可固化覆层化合物的小滴可以用偏转器(诸如气刀)进行偏转，以有选择地将覆层化合物引向聚集在喷涂头周围的多个细丝(较佳地为光纤)的裸露部分。可以对细丝的裸露部分涂覆不同的覆层化合物，以使用一第一化合物重涂覆细丝并通过在第一覆层化合物上涂覆第二覆层化合物来对细丝进行包覆。所得的细丝包括多重涂覆层。
按照本发明的一种供替代的细丝重涂覆装置包括平面表面和固定在平表面上的挤出覆层组件。挤出覆层组件包括第一细丝夹持夹钳和与第一细丝夹持夹钳相对的第二细丝夹持夹钳。包括位于第一边界和第二边界之间的裸露部分的经过测量的细丝部分处于第一细丝夹持夹钳和第二细丝夹持夹钳之间。涂覆头包括模板，该模板具有形成在其中的端部开放的沟槽，该沟槽包括具有邻近辐射源的流体入口和气口的壁。涂覆头还包括具有形成在其中的端部开放的细长形狭槽的盖模板。盖模板具有连接至模板上的铰链连接，以用于盖模板在开放位置和关闭位置之间的旋转。在关闭位置，盖模板位于邻近模板并且沟槽与细长形狭槽对准，以形成穿过涂覆头以包围裸露部分的一个区段的管状开口。邻近涂覆头的一线性运输机构包括导向杆和可滑动地安装在杆上以沿导向杆运动的滑架。从滑架至涂覆头的连接杆在滑架运动以使涂覆头从第一边界运动到第二边界的过程中向涂覆头提供线性位移。可固化流体可以从流体入口挤出，同时从辐射源发出的能量固化可固化的流体以重涂覆细丝的裸露部分。
一种用于挤出涂覆细丝方法包括下列步骤提供具有在固定线轴和旋转线轴之间延伸细丝的细丝组织器，以提供一细丝(较佳地为光纤)的已经测量的细丝部分和裸露的细丝部分。在将细丝组织器附接在挤出覆层夹具之后，进行细丝裸露部分的重涂覆，所述夹具包括导向杆和可活动地安装在导向杆上的滑架。包括覆层覆头和辐射源的涂覆模具连接在滑架上。涂覆头具有开口，它用来将可固化的覆层化合物引导到位于形成在覆层压模中的沟槽中并在其中穿过的裸露细丝部分。可固化覆层化合物涂覆在裸露细丝部分上以提供重涂覆的细丝部分，其后通过将重涂覆细丝部分暴露在辐射源下，以对涂覆在裸露部分上的可固化覆层化合物进行辐射固化。
定义术语“裸露光纤”、或“裸露光纤部分”、或“剥离光纤”或涉及这些名词的短语在此涉及光纤的已经除去保护层以暴露光纤的二氧化硅表面的部分。
如在此所使用，名词“包覆层”涉及如图所示光纤的外层。
术语“缓冲层”或“初级缓冲层”在此涉及贴近裸露光纤的聚合物或树脂层。
“覆层”或“次级覆层”在此用于描述贴近于缓冲层或初级缓冲层的聚合物或树脂层。
在此引用的名词“树脂”为通用名词，描述特别是光纤的细丝的聚合物包覆层。
术语“细丝”在此涉及一种光纤结构，较佳地为“二氧化硅细丝”。按照本发明光纤为较佳形式的细丝。
“锥形过渡部分”描述在覆层光纤承受按照本发明的机械剥离之后，最接近裸露光纤部分的缓冲层部分的较佳的是逐收地锥形的形状。术语“带状化”涉及并排地形成单层的光纤，如扁平的带状结构，它便于多光纤的端部的结合起来，以便插入光纤带状连接器的一端。
在此引用的术语“角度补偿器”或“球窝接头校平器”指插在夹持器的至少一个夹爪和其它零件之间的自调整联结器，以获得在夹爪接触表面和物件之间的最佳位置关系，使物件上施加的压力均匀。
采用“无接触”方法来重涂覆光纤的裸露部分，是指光纤没有任何部分接触重涂覆装置的任何部件。这是受益于光纤悬挂在细丝组织器中，该组织器可立即以光纤准确对准喷涂头的方式固定在重涂覆装置中。
“组合整形模”为多部件光纤重涂覆头，它可以开放以接受光纤，再关闭以便在光纤段表面周围挤出可固化的重涂覆材料，并重新开放而释放已涂覆的光纤。
术语“护罩”指在超声波喷涂头上防护物，用以引导惰性气体流而夹带并移动一团重涂覆化合物小滴朝向目标表面，诸如光纤的裸露部分。
本发明已经开发提供一种工艺和设备，可以方便地在多重加工处理操作中处理光纤形式的细丝，这些操作至少可以部分地自动化而使用户进一步得益。关于本发明几个问题方面和可替代的方案，这些改进和益处将在下文中更详细地描述。
附图简述

图1示出按照本发明的细丝组织器的立体图。
图2在分解立体图中提供按照本发明细丝组织器的细节部分。
图3示出对于按照本发明的细丝组织器所包含的对细丝施加拉力的组件的立体图。
图4为细丝组织器的侧视图。
图5提供在堆放结构中多个细丝组织器的立体图。
图6为双重涂覆层光纤的剖面图。
图7示出在酸蚀剥离后双重涂覆层光纤的剖面。
图8提供在机械剥离以获得锥形过渡部分后的双重涂覆层光纤的剖面。
图9示出在机械剥离以产生分离的中心缓冲套筒后的光纤的侧视图。
图10是示出为机械剥离而定位的覆层光纤的剖面图。
图11是示出在形成锥形过渡部分后的覆层光纤的剖面图。
图12示出在从光纤上机械剥离覆层时使用的按照本发明的切割刀片的立体图。
图13提供按照本发明的切割刀片的切割刃的详图。
图14是示出覆层光纤和按照本发明的切割刀片的切割刃的相对位置的详图。
图15是说明切割刃的切割深度和穿透围绕光纤的次级缓冲层的上刀片定位的剖面图。
图16提供示出光纤在机械剥离次级缓冲层时上刀片和下刀片切割深度的剖面图。
图17是示出按照本发明细丝组织器和机械剥离装置的相对定位的侧视图的示意性表示。
图18提供在通过浸入容纳在酸浴槽的酸液中以除去覆层时的覆层光纤环的剖面图。
图19为示出在形成光纤环前的按照本发明细丝组织器和含酸浴槽相对位置的局部剖面图。
图20为示出按照本发明的细丝组织器的相对位置的局部剖面图，包括从细丝组织器悬挂的一环，该细丝组织器用以将环的弧形部分浸入到酸面以下。
图21为包括部分切去部分的立体图，示出用于细丝组织器堆叠结构的环形成器的内部细节。
图22提供按照本发明细丝组织器的侧视图，其中细丝的引出线部分已从贮存卷轴上退绕。
图23为在改变光纤的剥离部分时的按照本发明细丝组织器的示意性侧视图，组织器位于音圈拉紧装置中。
图24提供夹夹爪的剖面图，该夹爪用来在它进行改变时防止光纤的一部分发生移动。
图25是示出在图24中夹爪的结构的详细剖面图。
图26是按照本发明夹爪组件的立体图。
图27是图26中通过线27-27线的剖面。
图28为按照本发明细丝组织器位于喷射重涂覆装置中时的示意性侧视图。
图29为按照本发明细丝组织器位于狭缝模板重涂覆装置中时的示意性侧视图。
具体实施例方式
参照各图，其中同样的数字在各图中表示相同的零件。图1是细丝组织器10的立体图，包括具有相对置的侧边而基本上平面的支承板12。支承板12在其第一侧边14(这里也称为其上边)具有可锁定线轴16和旋转线轴18的附接点。线轴16、18具有缠绕在它们上和它们之间一段细丝20。支承板12可以包括一个或多个导向件24的安装板22，导向件用来为从可锁定线轴16延伸到旋转线轴18的细丝20的一部分建立较佳的位置。导向件24附接在安装板22上使导向件响应细丝20的运动而作适当的运动。
按照本发明，支承板12可选择地包括至少一个形成在其上的开口26，作为用手抓住支承板12的一方便的部位。开口26较佳地占据足够地远离光纤20的位置，以防止无意中触及细丝20(如一光纤)的表面、特别是其裸露表面。如图1所示，当位于可锁定线轴16和旋转线轴18之间并面对细丝20的暴露部分，开口26的定位合适地从细丝隔开。
图2采用部分分解视图示出按照本发明细丝组织器10的实施方案的细节。该视图描述可锁定线轴16、旋转线轴18和一对导向件24可以如何固定在基本上为平面的支承板12。如先前建议，计算机控制的光纤分配器可以用来在一对线轴16、18之间装载预定数量的光纤。一段连续的光纤较佳地具有三个区段，包括主段或中间段，其长度为若干米，并分隔两相对端或两引出线部分，各该两部分约为一米长度。典型地中间段具有一到六米长度。各线轴16、18为光纤的引出线提供储存场所。作为引出线部分的细丝匝圈以中间段细丝匝圈同样的方向缠绕在线轴16、18上。线轴16、18各包括芯子分隔器(见图4)，以便从光纤20的中间段分离引出线而在细丝加工处理中利于引出线的解开。
在光纤装载以后，线轴16、18被分开并安装在支承板12上作为储存，且一段细丝伸展在线轴16、18之间。在线轴16的轴向沟槽28与固定在支承板12上的立柱30之间的滑动接合中，线轴16、18之一成为可锁定的线轴16。可锁定线轴16的各面板32包括至少一对位于轴向沟槽28两侧的开口34。开口34为接合而与一对刚性地连接在支承板12上的栓钉36对齐。当轴向沟槽28和开口34安置在立柱30和栓钉36上时，因为栓钉36限制其行动，可锁定的线轴16不能转动。如上所描述，在可锁定的线轴16安装后，在可锁定的线轴16和旋转线轴18之间细丝20长度的变化需要通过转动旋转线轴18来调整细丝20。旋转线轴18的转动依靠在插座孔40中摩擦保持的轴承38，该孔40形成在细丝组织器10的支承板中。轴承38在一侧利于线轴插座42的转动而在另一侧利于拉力插座44的转动。线轴插座42具有心轴46和一对销子48，以与旋转线轴18的两面板上的轴向孔50及接受孔52对准。虽然是以固定的关系的保持住，但旋转线轴18和线轴插座42具有由轴承38提供的旋转自由。
图2所示本发明的实施方案包括一对导向件24，各采取围绕轮轴56旋转的惰轮形式。轮轴56的一端连接到支承板12的第一面14。通过旋转线轴18的转动，从线轴解开的细丝20，在可锁定线轴16和旋转线轴18之间产生足够的细丝20，从可锁定线轴16到旋转线轴18的细丝20的路径围绕并各惰轮24通过。结果所得的组件，包括细丝20，如图1所示(当细丝为光纤20时)，提供较佳的方位。例如在制造光纤布拉格光栅中，该方位把光纤20放置在可容易地接近的精确的空间上加工位置上。
光纤布拉格光栅的形成经常需要施加拉力于夹持在按照本发明的细丝组织器10中的细丝20、即光纤。参照图3说明一种使用附接于支承板12下侧面60上的拉紧器58以对细丝20施加拉力的装置。拉紧器58对细丝20或光纤施加恒定的力，以维持细丝20在轻微的拉力下。从拉紧器58输出的力可以通过包括连接在拉力器58和拉力插座44之间的拉力线62在内的一系列部件传递到细丝20。拉力插座44作用在线轴插座42上，因为二者之间有直接的连接。线轴插座42的运动促使旋转线轴18相应的转动运动，其中线轴18中心定位在心轴46上，并被附接在线轴插座42上销子48的运动所驱动。旋转线轴18的运动在细丝20或光纤上产生拉力，其值与拉紧器58产生的恒常力成正比。
拉紧器58中的拉力以20克到200克的力作用在拉力线62上。通过拉力线62和拉力插座44分布的力，导致在细丝20(夹持在细丝关组织器10中)中形成50克到100克拉力的合力。拉力插座44典型地约为旋转线轴18直径的一半。
拉力线62可以无阻碍地通过拉紧器58和拉力插座44之间。不过，较佳地拉力线62区段的位置允许接近和调整拉力线62位置，以便从细丝20除去拉力。去除恒力拉紧器58效果可采用一种减力组件，它包括在支承板12边缘上所形成凹口66两侧的一对滑轮64。拉力线62，绕滑轮64通过并越过缺口66，可以夹住在缺口附近，并平行于板12的边缘朝向最近的导向件24稍微延伸。1.0毫米到2.0毫米的移动可释放由拉紧器58施加在细丝20上的拉力。在准备重新对光纤再张紧前，释放拉力可松弛细丝20(光纤形式)。光纤20的松弛和再加张紧一已知的和布拉格光栅写入过程所需的可重复量的拉力，使结果所得的光纤布拉格光栅将展示基本上呈同样的波长响应。
在细丝处理中，在拉力下将细丝20在细丝组织器10上以后，一段几米长的细丝可以受保护的用线轴卷起的状态方便地在处理工位之间运载。细丝处理的早期方法需要操作者手工运送长度超过六米的细丝。要求小心避免尾随的细丝接触地板和其它可能造成污染的表面，并减少细丝设备的产量。按照本发明的细丝组织器10可以利用支承板12上开口26来进行处理。开口26的位置可尽量减少不希望的、无意手地与任何细丝20的暴露部分的接触。
图4示出按照本发明的细丝组织器10的侧视图，说明在支承板12的上侧面14和下侧面60上的部件相对位置。该图示出在支承板12下侧面上的拉紧器58、隔离块70、线轴插座44、拉力线62和滑轮64。支承板12的上侧面提供附接组织器安装座72、可锁定线轴16和旋转线轴18的表面，其中在线轴之间如前所描述夹持在轻微拉力下的光纤20。用于储存一段光纤20的线轴16、18为分隔的线轴，因为可锁定线轴16包括分隔壁15而旋转线轴具有离境隔壁17。位于线轴16、18之间的部分光纤20占用在各分隔壁15和隔离壁17下方线轴16、18的下芯19。这使各线轴的上芯部分21、即在分隔壁15和隔离壁17上面接受连续光纤20段的引出线端部。在光纤处理中，利用储存线轴16、18的下芯部分19和上芯部分21，从光纤20的端头或引出线端分出中间段，利于只解开光纤20的引出线部分。
在合适设计中，可以联合二个或更多的细丝组织器10形成细丝组织器10的组合。如图5所述明，术语“堆叠结构68”在此描述一种细丝组织器10的组合。设计中考虑的问题包括在支承板12的下表面上放置稳定间隔块70以便与设定在支承板12上表面14上的组织器安装座72配准。间隔块70可能没有足够的高度夹持拉紧器58而避开细丝组织器10可能在形成堆叠结构68前已经设置于其上的表面。这个问题可以采用在支承板12的下表面60和平面表面之间具有适当轮廓外形的间隔块来克服。正确堆叠结构68的形成要求一个细丝组织器10叠加在另一个的顶上，其中面向下方的细丝组织器70和面向上方的组织器安装座72适当地对准，以通过细丝组织器10之间的配准产生稳定的堆叠结构68。间隔块70和组织器安装座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和组织器安装座72的对准所产生的堆叠结构68以预定的关系整齐地组织对应于细丝组织器10的数量的一定数量的细丝20。该关系促成堆叠结构68对于细丝处理设备的最佳方位。在堆叠结构68中细丝20的间距为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和组织器安装座72可以认为是一个细丝组织器10相对其最邻近组织器对准的主要部件。实际光纤20的定位和间隔依赖于在支承板12上间隔块70和组织器安装座72的位置和相对高度。这意味着支承板12的设计决定一段细丝20的位置，使它可以方便地设置在堆叠结构68中。在此以外，细丝20在支承板12上占据已知位置，其中光纤20对支承板12其它部分具有一致的间距，其它部分指诸如安装板22和支承板12的上侧面14及下侧面60。这些特征对联合细丝组织器10、68到各种设备(其中设置一条或多条细丝10准备加工)提供参考点。这提供一种细丝组织器10和堆叠结构68适合于自动化处理的应用而不需要操作者干涉。
处理在堆叠结构68中多个细丝组织器10的装置包括堆放连接器74的安装台，所述堆放连接器可选地包括携带夹76。较佳地堆放连接器74包括一个或多个插入包括在支承板12中的通孔80(见图1)的杆78。杆78可以包括作为在堆叠结构68中最低细丝组织器10的支承的凸缘。作为替代，当堆放连接器74包括用螺纹旋入通过多个细丝组织器10的附加的杆78时，可以用撑架连接邻近在堆叠结构68中最低细丝组织器10的下表面60的杆78的端部。携带夹76可以通过任何一种连接方法固定在堆放连接器74上。从堆叠结构68突出的杆78可以包括螺纹端部分，它可以被携带夹76中的管状开孔(不可见)所接纳。带螺蚊的螺帽或相似的保持件82可以固定夹76在堆放连接器74上。这提供一种稳定的多细丝组织器10的堆叠结构68，它可诸工位之间轻松地运送，以在单批或自动化操作中处理多条细丝10。
光纤形式的细丝20一旦安装在细丝组织器10中，需要一系列步骤以便在光纤20的选出的部分上产生折射率改变的特征。采用拉伸塔的光纤制造通常地包括在光纤段上敷设保护层。可使用多种术语来区别光纤保护层，这些术语包括缓冲层和覆层。术语“缓冲层”通常认为是直接涂覆覆在裸光纤上的材料。“覆层”通常指涂覆覆在缓冲层上的保护材料。
图6为示出保护覆层的诸层的光纤剖面图。在此使用的术语“初级缓冲层”是指缓冲层100，而术语“次级缓冲层”102是指涂覆覆于初级缓冲层100的覆层。光纤布拉格光栅的制造需要从储存在细丝组织器10中光纤20的中间部分上除去初级缓冲层100和次级缓冲层102。一种剥离缓冲层的方法要求把光纤浸入热浓硫酸浴槽中。较佳地，在加热和从光纤剥离缓冲层100、102以前，硫酸浓度为至少95％。酸蚀剥离发生在150℃以上。酸蚀剥离与其它用来除去缓冲层100、102的方法比较，较少可能发生对玻璃芯106的损伤，因为玻璃是耐酸的。
热酸浴槽为除去单独缓冲层提供有效的介质，但有些光纤形式可能具有不同溶化速度的多重涂覆层。这些形式的光纤可能包括在较软的、初级缓冲保护层100上面相对不可溶解的、硬质次级缓冲层102，如图6和图7所示。在热酸蚀剥离中，较软的初级缓冲层100可能较次级缓冲层102更快溶解。从裸光纤106溶解聚合物的过程可能伴随着由于浓硫酸侵袭造成的磺化解聚的化学分解。聚合物分解产物可能损害按照本发明改变的光纤的外观和性能。
在次级缓冲层102下设置初级缓冲层100能够导致初级缓冲层100优先除去。初级缓冲层100的优先除去在次级缓冲层102下产生低切104，这使次级缓冲层102向内向裸光纤106坍陷。在次级缓冲层102坍陷时，它能够在裸光纤106面上截留酸液或气泡。截留包括酸和其它液体或气体的材料能够产生导致对于所设计的应用中的光纤20过早的损坏。
过早损坏的一个促成因素，如先前所述明，可能是在强酸处理后存在分解的聚合物物质。可以用中间机械剥离方法，在初级缓冲层100和裸光纤106之间提供切割的锥形过渡部分108(如图所示)而避免这种情况。锥形过渡部分108，如前所描述，可以防止次级缓冲层102的坍陷。按照本发明，当机械剥离时，在酸蚀剥离之前形成的锥形端部108可以在初级缓冲层100和光纤106的裸露表面之间的结合处呈现较佳的几何形状。
图9示出如何可以用一对切割刀片沿其长度的两点之间剥离光纤20中间的中心部分。待剥离的中间部分较佳地处于按照本发明的细丝组织器10中。机械的光纤剥离装置容纳细丝组织器10，可提供从光纤20剥离缓冲层100、102正确的方位。该装置控制切入次级缓冲层102的刀片(未示出)，这在一对锥形过渡部分108之间产生分离的缓冲套筒110，当初级缓冲层100和次级缓冲层102已除去时，锥形过渡部分108限定裸露光纤的长度。缓冲套筒110的各端包括剥离颈圈112，提供接近光纤106裸露表面的空隙。
图10和图11澄清剥离覆层光纤20中间部分所需要的基本部件和步骤。第一夹钳120夹持覆层光纤20一部分的一端。覆层光纤20包括外涂一层或更多层保护树脂层100、102的光纤芯线106。第二夹钳122夹持覆层光纤一部分的另一端。夹钳120、122均夹持相对地较硬的次级缓冲层102的外表面。这防止损坏下面的光纤芯线106。较佳地夹钳120、122包括诸如橡胶的摩擦夹持表面，或弹性体夹持表面，在机械剥离中它们可以抵抗光纤移动。
固定不动的覆层光纤处于轻微的拉力下，较佳地为50克。第一夹钳和第二夹钳之间的典型间隔为50.0毫米(2.0英寸)至100毫米(4.0英寸)，较佳地为75毫米(3.0英寸)至90毫米(3.5英寸)。在限制光纤在一对夹钳120、122之间移动后，至少一组切割刀片124紧靠覆层光纤20放置，其中上切割刀片126的锋利刀刃抵靠在围绕光纤20的覆层102表面上。要求的位置由第一组切割刀片124相对于夹住的覆层光纤20的位置示出。在图10中所示的第二组切割刀片130位于在穿透光纤20的次级缓冲层102后的一位置。各组切割刀片包括上刀片126和下刀片128。各切割刀片126、128的锋利刀刃包括至少一个缺口，其半径与涂覆覆在裸光纤106上的任何初级缓冲层100相同。在光纤剥离时，上刀片126和下刀片128向内移动，如第二组切割刀片130所示，切穿次级缓冲层102，一直到在穿透初级缓冲层100前它们互相接触。在该点上，第一组切割刀片124和第二组切割刀片120之间的距离典型地为30毫米(1.2英寸)至40毫米(1.5英寸)。在切穿外部或次级缓冲层102后，施加适当的力量移动第二组切割刀片120使其更接近第一组切割刀片124并平行于光纤20的轴线。第二组切割刀片130的这一横向运动产生剥离作用，并导产生致光纤20芯线106周围覆层中的空隙132。剥离作用使在空隙132中的光纤裸露部分暴露。该空隙132的一侧在初级缓冲层100中、从裸光纤106到次级缓冲层102具有呈一定外形的锥形过渡部分段108。空隙的另一端包括压缩的、剥离颈圈112(由剥下的100、102层构成)。当切割和剥离操作在覆层光纤部分的一端已经完成，光纤20的对面一端可以通过第一组切割刀片124切割动作开始剥离。如图9所阐明，这在裸露光纤106周围的覆层中产生第二空隙134。第二空隙134包括一相似于第二组切割刀片130的切割动作所产生的锥形过渡部分108的锥形过渡部分108。
对机械剥离光纤应用酸蚀剥离，如图9所示，较佳地只暴露缓冲套筒110供酸液侵蚀。只要锥形端108(这里也称作锥形过渡部分)保持在强酸液以外，它们可保持不被侵蚀，并化学上不变化。在该情况下，锥形过渡部分段108具有与重涂覆化合物更兼容的表面能量。这使重涂覆化合物，紧随着细丝中心部分的改变，容易地润湿锥形过渡部分段108的表面。表面兼容性和容易被再涂成分润湿的特性在从前涂覆和重涂覆光纤区段之间产生无缺陷的连结。在光纤过渡区域中存在例如气泡之类的缺陷可能不利地影响光纤装置的机械强度和光传输性能，使其不适合所预定的用途。
图12示出用于切割次级缓冲层102和除去初级缓冲层100以使初级缓冲层100从裸光纤106分离的刀片部件的设计。如图12所示，刀片140提供可能包含在切割刀片124、130中的详细特征。刀片包括同时剥离若干条光纤20的设备。最好同一刀片140可以用来剥离单独或多条光纤20，视插入剥离装置(见图17)的细丝组织器10数量而定。
按照本发明剥离刀140包括作为刀片140的一部分的至少一个斜面142，该斜面包括若干条机加工在其上面的沟槽144。沟槽144通向斜面142的边缘146，而锋利的缺口148具有大致为半圆的截面(当如图14所示地从斜面142对面观察时)。图13所示详细视图澄清包括在此机加工沟槽144的斜面142结构。在图14中包括一覆层光纤20，以示出在次级缓冲层102被切割刀片140的锋利的缺口148穿透以前的较佳位置。锋利缺口148的刀片较佳地只达到光纤20的初级覆层100的外表面而不切入其中。当使用作为从光纤20剥离覆层时，缺口148在光纤芯线106周围切出圆形路径，如图15和图16所示。在图15示出中锋利的缺口148看来似乎在上切割刀片126穿透光纤20的次级缓冲层102之后。这涉及如图10所示第二组切割刀片130的位置。第二组切割刀片130的上刀片126和下刀片128之间的关系在图16的示意性表示中示出。上刀片126和下刀片128的锋利缺口148已经穿透次级缓冲层102而未达到初级缓冲层100的表面。因为刀片126、128的前进刃口146已经在此接触，所以两刀片126、128均不能再前进。
按照本发明剥离刀片126、128执行双轴向运动。刀片126最初的朝向光纤芯线的运动在刀片穿透光纤20的次级缓冲层102时产生切割。在穿过次级缓冲层102的厚度后，刀片开始平行于其轴线向光纤20的中央移动。该移动破坏覆层100、102，在较软的初级缓冲层100中产生明显清晰的锥形部分108。在某些情况，如图11所示锥形部分可以延伸进入次级缓冲层。锥度108提供从覆盖的缓冲结构100、102分离出裸光纤的锥形边界。
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，适合于先垂直然后水平运动或者独立地或者同时地运动。处于切割刀片的两侧的一对夹钳120、122在剥离过程中在已说明的条件下夹持可剥离的细丝。机械剥离装置的另一实施方案在切割过程中变化进入角度以改变锥形过渡部分108的形状。当刀片124、130向夹紧的光纤20周围的覆层100、102闭合时，带角度的斜面或偏置的凸轮表面偏移刀片的路径，使其按预定的进入角度切入覆层102，以提供一种受控制的锥形过渡部分。这通过斜角地移动刀片124、130进入覆层产生一种有目的性的成角度切削。凸轮表面角度任何变化在锥形过渡部分段108的角度上产生相应的变化，使覆层100、102一致地可复制的轮廓紧靠光纤裸露部分的两侧。合适地选择凸轮角度所产生的锥形过渡部分段108具有利于光纤裸露部分基本上无缺陷重涂覆的轮廓和尺寸。提供锥形过渡部分的成功机械剥离可以在大气环境下进行，如以前所指出。不过有些缓冲层树脂的模量处于使锥形过渡部分的形成复杂化的范围。在这些情况下，试图使用机械剥离过程产生所要求的锥形过渡部分之前，必须通过加热或施加化学作用来进行软化。
机械过程下光纤剥离的完成使光纤20的中间部分具有保护缓冲层100、102构成的中间套筒110，它是在光纤芯线106上的缓冲层100、102剩余部分中分离出来。在套筒110和缓冲层100、102的剩余部分之间的相对的空隙132、134为热酸提供穿入中间套筒110下面的部位，利于除去溶解于热酸的套筒110。较佳地酸液并不到达以前用机械剥离的覆层光纤20的锥形过渡部分段108。在除去溶解在热酸中的中间套筒后，紧随着在水和酒精中漂洗，剩下清洁的光纤裸露部分106处于进一步加工的合适状态。依照机械剥离的有效性，多数破坏的缓冲套筒110可从光纤裸露部分剔除。这减少在酸蚀剥离中需要从光纤20溶解的缓冲层的量。
从光纤20剥离保护缓冲层可以使用为该任务适当设计的设备，在自动化或半自动化过程中进行。较佳地，设备的设计容许多光纤20在一次操作中进行。图17示出细丝组织器10相对于机械剥离装置150的定位。按照本发明机械剥离装置150包括安装座152，它作为光纤夹钳120、122和切割刀片组124、130的安装平台。光纤夹钳120、122可以相对于安装座152移动或者固定在其上。夹钳120、122任选的固定，有利于光纤20在其由细丝组织器设定的初始拉力下或者在可移动夹钳120、122产生的拉力下进行机械剥离。
切割刀片组124、130可滑动地接合安装座152的表面。切割刀片组124、130的滑动接合有利于刀片124、130的轴向运动以形成锥形过渡部分，如以前所描述。假如细丝20、夹钳120、122和切割刀片124、130对齐在一公共的轴线上，可以通过合适的方法相对继续剥离装置150悬挂细丝组织器10。
在初步机械剥离光纤20的中间部分以后，酸蚀剥离可能需要形成从细丝组织器10中悬挂的环。悬挂的环可以浸没在热浓硫酸中。酸浴是一种方便清洁的从抗酸的玻璃上除去缓冲覆层的方法。
一种已知的方法使用酸来从光纤除去保护层。该方法需要单独地处理各光纤的长度达六到八米。由于细丝结构的小直径和透明度，需要小心处理这样的光纤。如果光纤在处理时钩住一个物件，玻璃光纤芯线可能断裂而不立即示出损坏的迹象。
形成环状的手工方法包括在两个分隔距离大约为六英寸的挡块上延伸光纤。第一挡块160对第二挡块162的合拢产生环164，如图18所示。该图也包括酸液浴槽166，该槽能将挡块160、162和环164悬挂在酸液168(较佳地为硫酸)中适当的位置上，以便从U-形环164上溶解缓冲层100、102。从光纤20上除去覆层100、102的长度将视光纤环164延伸在酸液面170以下的深度而定。
相对地比较容易使环具有所要求的尺寸和形状，但个别的光纤需要小心处理，以避免损坏暴露的玻璃表面。光纤20的“U”形环164靠在一对挡块160、162的一侧，其中相对地较长的拖出光纤端172从挡块160、162的相对侧延伸。在该结构中，环164和光纤端部172处于断裂或相关损坏的危险。损坏以各种方式发生，包括不经意的接触或者在光纤处理操作中的冲击，这些操作包括从光纤20酸蚀除去缓冲层100、102、写入光纤布拉格光栅、光纤退火、光纤重涂覆以及诸如此类的操作。这一问题可以利用按照本发明细丝组织器10避免。光纤20形式的细丝可容易地装载到细丝组织器上而无损坏。细丝组织器的设计也容许堆放多个组织器以增加加工的产量。细丝组织器的堆叠结构68使细丝(即光纤20)以合适间隔关系放置，以便进行从光纤的剥离处理到光纤布拉格光栅重涂覆的加工，如以下进一步描述。
图19示出用于酸蚀剥离的一细丝组织器10结构布置，它使用一种可在细丝组织器10中重新定位光纤20的装置，以便产生相似于以前描述的在挡块160、162之间形成的环164的悬挂光纤环。该装置如图19所示在沿其长度的两点上夹持覆层光纤20。如图20所示，当这两点互相靠近移动时就形成光纤环。该光纤一端夹持在一对光纤卷180之间的点上，而在第二点由第二对光纤卷182夹持。各对光纤卷180、182的下辊184、188覆盖一层弹性体。各辊直径根据光纤可取的最小弯曲直径以避免在光纤形成环形的操作中引起损坏的弯曲应力。弹性体可提供对低接触应力的顺应性，减少光纤滑动，并同时夹持多条光纤。
各对光纤卷180、182聚合以捏持光纤20。其次，各对的上辊186、190相对旋转，造成在光纤20中浅度弯曲。当成对光纤卷180、182互相朝向对方移动时，该浅度弯曲建立起被机械形成的环所占据的平面。通过使用二个可移动上辊186、190和二个固定的下辊186、188成环方法可使光纤托盘10上。
在其实施方案之一中，本发明有利于在一次操作中进行多条光纤的酸蚀剥离过程。成功地处理多条光纤需要几个特征，这在使用本发明的细丝组织器时是可能的。特别重要的是使用使光纤20成为环形且同时尽量减少光纤损坏的工具。合适的成环工具以重复的尺寸和形状形成环。一旦成型，较佳地光纤环不从其平面中弯曲出去。这一特征对于多光纤的处理是重要的，如果发生弯曲出平面以外多光纤趋于互相干涉。另外，采用多光纤堆叠结构形成的环具有基本上同样的尺寸和形状，如自动化或半自动化处理所要求的那样。
图21示出按照本发明环成形器200的立体图，包括在环成形容器202内细丝组织器10的堆叠结构68的位置细节。环成形容器202基本上是封闭盒，包括底板204、前壁(未示)、后壁206和第一208及第二210侧壁。在容器内，第一壁架212占据邻近第一侧壁208和底板204之间连接处的位置。第二壁架214占据相似的邻近第二侧壁210和底板204之间连接处的位置。底板204包括多个正交地设置朝向第一壁架212和第二壁架214的纵向狭缝216。前壁和后壁206包括大体U-形的导向槽218(在图21中用虚线表示)。较佳地导向槽218包括在一端连接至斜角槽222而另一端至相对的斜角槽224的水平槽220。落座的辊226包括轮轴228，其一端接合环成形容器202前壁和后壁206中水平槽220。该落座的辊226较佳地具有弹性体材料的包覆层。可活动的辊230包括两轴端232，其端部延伸进入前壁和后壁206上的水平槽220。可活动的辊230沿水平槽220的长度上是可重复定位的，以便于从位于环成形容器202中细丝组织器10的堆叠结构68中形成多条延伸光纤环234。
环成形器200容纳细丝组织器10的堆叠结构68。在环成形容器202中安装堆叠结构68要求堆叠结构68定向成光纤20与容器202的底板204上多条狭缝216对准。这可以通过用支承板12中开口26夹持堆叠结构68，随后把堆叠结构68下放进入环成形容器202，一直到细丝组织器10的安装板22靠在第一壁架212和第二壁架214上而完成(如图21所示)。堆叠结构68安装时，落座的辊226和可活动的辊230分别装在水平槽220的相对两端。堆叠结构68相对于落座辊226和可活动辊230的正确定位各细丝20和辊226、230的表面之间提供平稳的接触。在此情况下，细丝20应该仍处于拉力下并且没有弯曲。
在堆叠结构68定位于环成形容器202以后，其中细丝20触及完全分开的辊226、230，第一杆236被插入通过前壁的斜角槽222，并延伸跨越容器202进入环成形容器202的后壁206中的斜角槽222。插入后，第一杆236占据斜角槽22的台阶238。第二杆相似地定位在相反斜角槽224的缺口242上，如此完成第一对光纤卷180和第二对光纤卷182。跟随斜角槽222和相反斜角槽224轮廓的第一杆236和第二杆240运动初步建立起杆236、240和细丝20之间的接触。伸展在各对光纤卷180、182端部上面的弹性体带拉拢辊接近以增加收入其对细丝20的握持力。在持续柔和的驱动下，杆236、240继续朝向水平槽220运动。该运动使杆236、240并排放置，同时相应辊230、226处于水平槽220的各端。在该运动中细丝20开始响应由杆236、240施加的向下力而缠绕在辊226、230上。该施加的力也从各旋转线轴18拉引细丝，结果形成完成的环具有大约等于杆236、240直径的高度。通过第一对光纤卷180朝向第二对光纤卷182的运动，完成的环成为具有更大高度的延伸环234。这创建一个暴露的环234，通过在环成形容器202底板204上的狭缝216突出。在设计上，狭缝216限制细丝20离开平面的弯曲量。各狭缝216的设计特征包括环入口244，其宽度为15.0毫米(0.625英寸)，以及较狭的光纤环工位246，其宽度为1.6毫米(0.064英寸)。环入口244比光纤环工位246宽，以防止在最初暴露的、延伸环234的形成阶段中，光纤20的机械剥离光纤部分与狭缝216的侧边或其它部分接触。当环234的高度增加时，光纤的机械剥离部分从环成形容器202的底板下面伸出。在这一点上，处于狭缝216中的任何光纤20具有缓冲层的覆盖，以保护光纤避免与任何狭缝216表面接触。如此，在保护下环形的光纤234进入较狭的光纤环工位246，它将在用酸蚀剥离法除去剩余的初级和次级缓冲层过程中逗留在该工位上。环入口244对环成形容器202底板204的上、下表面开放。较佳地底板204上表面的开口宽度(15.0毫米)，大于底板204朝向底板204的下表面开口宽度(12.5毫米)。这一描述说明各狭缝216的环入口244具有稍许V-形的截面以协助控制各暴露的、延伸环的空间定位。由各狭环工位246提供的环控制抵消在光纤形式的细丝20的制造中引起的扭转应力。易于认识到，各延伸环234悬挂在环成形容器202的底板204下面准备浸入含酸浴槽166，如图20所示。
图22示出在机械剥离和酸蚀剥离的过程步骤以后光纤20的状态，提供一段光纤，具有无缓冲层的裸露中间部分250，适当地准备用于与布拉格光栅写入相关的折射率改变。在实际写入光栅发生前，从线轴上解开的光纤端部段提供光纤的引出线252，它适合于形成光纤20之间的接合或连接。在过程的这一点，在装载在细丝组织器10中的光纤各端的引出线252，提供一个连接点，使光栅写入的进程和精确度可以在写入过程中光学上得到监控。
光纤布拉格光栅可以在多条各具有裸露中间部分250的光纤20上写入。按照本发明使用在堆叠结构68中的细丝组织器10可方便地处理这些光纤20。各光纤20的引出线252需要用夹具定位，以使光纤端部准确对准监控光纤布拉格光栅写入进程的设备。该夹具为光纤连接器，包括具有对置的光纤接受端的中间主体。监控设备可以用光纤或者无接触连接至引出线端以完成光回路。从堆叠结构68中各细丝组织器10到光纤20的连接采用适合插入连接器的引出线端部。连接器可容纳具有单独光纤20或具有以前按照多光纤连接器要求制造引出线端的多条光纤20。术语“带状化的”曾应用于终端的一种形式，其中光纤引出线段端部并排放置，形成具有扁平带状外观的单排光纤。引出线端的定位使其与多光纤连接器配合。
图23说明用于夹持在按照本发明细丝组织器10中光纤20的进一步处理的细丝拉紧装置。如以前所讨论，在光纤20放置在支承板12上后，位于细丝组织器10的安装板22之间的部分处于拉紧器58所施加拉力的状态。在准备写入光栅的过程中，选出的(见图10)细丝组织器10的拉力线62可能被握持在缺口66邻近，并且平行于板12的边缘略微延伸向最近的导向件24。1.0毫米到2.0毫米的移动可释放由拉紧器58所施加于细丝20的拉力。较佳地是，细丝组织器10位于一台分度单元平台上的堆叠结构68之一。分度单元采用任何一种机械或液压结构举起或放下堆叠结构68。在一个实施方案中，平台与一个或多个垂直立柱或横梁的滑动接合使平台和其支承的堆叠结构能向上或向下运动。该平台可包括为配合在最低细丝组织器上间隔块接合的组织器安装座，以使堆叠结构68合适地与各细丝组织器(可接近光纤拉紧装置260)的光纤20对准。
在光纤拉紧装置260趋近以对堆叠结构68中各光纤20的中间部分施加夹钳和夹持器时，分度单元保持不动。光纤拉紧装置的趋近可以由对准机构方便的实行，以便在光纤20和光纤拉紧装置的夹钳162、264之间进行最佳定位。最佳对准并不一定需要固定分度单元在光纤拉紧装置260上。
在光纤20承受选定的拉力前，附接在中间无负载光纤部分20各端的夹钳262、264使中间部分保持其无负载状态。夹钳包括光纤布拉格光栅张紧保持器的诸部件。在布拉格光栅写入中，拉力保持器266用于使光纤20在预定拉力下伸展。按照本发明拉力保持器266包括作为负载施加器的音圈及负载传感器270，后者测量夹持光纤中间部分的一对夹钳262、264之间施加的负载。在准确施加所要求选出的拉力后，一对夹持器272、274隔离在夹钳262、264之间已测量的光纤段部分276，设立起独立于外界拉力变化的拉力区域。这在已经测量的光纤部分276上维持预定的负载，并防止光纤相对于夹持器272、274(因此也对于夹钳262、264)的任何滑动。光纤布拉格光栅可以写入在夹持于一对夹持器272、274之间已测量的隔离光纤段276的裸露部分250上。在光栅已经写入后以及在一条轴向地拉紧并经测量的光纤部分276从一对夹持器272、274中释放以后，施加于夹紧的光纤20的拉力预期将发生收缩，变动光栅部件之间的分隔。
音圈驱动的拉力保持器266可选用若干种可能使用的负载施加设备中的任何一种，包括直流伺服电动机和编码器组合、精密气动气缸、高精度微动线性步进电动机和机械平衡梁，更受重视。例如，精密气动气缸不能提供足够的光纤拉力和细微的压力控制，以精确地对光纤施加预定的拉力量。高精度微动线性步进电动机同样不能提供要求的精确拉力调整。使用机械平衡梁的相关问题包括，根本上这是手动过程，并不特别有助于自动化。
音圈促动的夹紧结构是众所周知的。例如，美国专利U.S.4,653,681描述一种应用于线材粘合中的音圈促动的细线夹钳。在微处理器的控制应用音圈，夹钳的夹爪可以从正常关闭位置移动到开放位置。美国专利5.114.066中所描述的一种可编程音圈线材张紧器也利于线材粘合。这说明在线材粘合应用中使用音圈是已知的。不过，使用计算机控制的声频电动机还没有应用于对光纤可重复地施加精确的拉力，以达到具有基本上同样波长响应的光纤布拉格光栅连贯一致的生产。
音圈促动器268有利的使用提供相应于可以细微控制的输入电流的线性输出力。高精度电源供应与音圈促动器268一起产生稳定的信号，导致显著地恒常的输出力。这容许选择广泛范围的输出力，只受线圈与磁铁之间能量转移幅度的限制。促动器268的输出力与输入电流成正比，相似于直流电动机。根据声频促动器的拉力方法出现在响应线圈和磁铁之间能量的无轴承通路。提供较之过去的采用添加和除去静态重量以增加或减少光纤上拉力的方法，使用该方法的拉力调整具有明显的优点。
图23示出音圈和负载传感器用的安装座278、280包括空气轴承滑架282、284，使对于支承杆286达到最小摩擦。空气轴承滑架282、284在系统中减少静摩擦达到很低的、甚至微不足道的水平。在轴衬282、284中减少摩擦促使精确地施加相应于作用在负载传感器270力的光纤拉力。这导致音圈促动器268产生的力得到改进的控制，并且对光纤20更一致地施加拉力。各滑架282、284包括附接于光纤20中间部分的夹钳262、264。夹钳262、264之间的分离表明需施加拉力的光纤20的中间部分。附着在声频促动器268的移动线圈上的延伸导向杆288推动负载传感器270而增加两滑架之间的分离。增加滑架282、284之间的分离通过夹钳262、264使它们互相移开而对光纤20添加应变。在达到所要求的拉力后，一对夹持器272、274握住光纤20的内部已测量的光纤部分276。已测量的光纤部分276稍微短于夹钳262、264之间的中间部分。精确地维持力在选定的水平上促成写入合适的光纤布拉格光栅。力的选择和控制涉及使用负载传感器270测量和示出最初施加于光纤20并维持在写入过程中的拉力。负载传感器270也可以在计算机控制的自动化光纤布拉格光栅的写入中提供反馈。
写入光纤光栅的一个重要方面是需要夹持已测量的光纤部分276在整个过程处于固定不动的状态中。这需要使用特别固定在夹持器272、274中的夹爪组件290，以便可活动地固定已测量的光纤段276在要求的不动状态下。附接在细丝拉紧装置260的夹钳262、264可以使用同一夹爪组件290或者另外提供对光纤20中间部分足够的夹持。
图24示出附着适当设计的夹爪组件290的光纤部分夹持器272。夹爪组件290包括附连在夹持器272端部的下夹爪292和与下夹爪292接合以握持并使已测量的光纤段276固定不动的上夹爪294，在图24中的截面所示。
图25提供形成在下夹爪292上表面的V-形沟槽296和在上夹爪294下表面的矩形截面凹槽298的详图。夹爪组件290的各沟槽296和凹槽298的尺寸相当于夹持于不动状态下已测量光纤部分276的直径。
夹爪组件290设计需要光纤20尺寸与V-形沟槽296和矩形凹槽298的尺寸的相匹配。尺寸的匹配使得在已测量光纤部分276周围的接触点上施加基本上相等的压力，该光纤部分被夹持不动以便按照本发明写入布拉格光栅。较佳地光纤20在其圆周周围各接触点上施加相等的压力的状态下，夹持在V-形沟槽296和矩形凹槽298之间。这在图25中由以下事实所述明，即光纤20与V-形沟槽296的两接触点和光纤与凹槽298的接触点离裸露的光纤106是等距的。均匀施加压力导致在已测量光纤部分276的直径上应力均匀分布，以减少光纤损坏到最低限度，同时考虑到夹持器272、274需要的压力以夹持已测量光纤部分276处于固定不动状态。V-形卡盘对于夹紧光纤是已知的，如在美国专利U.S.4,623,156和U.S.5,340,371所述明。在这两种情况中均不示出已经考虑对于光纤周围各点施加的压力进行均衡。
在本发明较佳的实施方案中，光纤20圆周周围的压力平衡需要使用浮动的上夹爪组件295，如图26所示。自动调整浮动上夹爪组件295包括光纤夹300、支承凸缘302和把光纤夹300从支承凸缘隔开的角度补偿器304(见图27)。光纤夹300可以在此称作细丝夹。各夹持器272、274在此情况包括上夹爪安装座306和下夹爪安装座308。下夹爪292附着在下夹爪安装座308上而上夹爪组件295通过支承凸缘302附着在上夹爪安装座306上。从支承凸缘302悬挂光纤夹300较佳地采用弹簧承载的连接器310。作用在光纤夹300和支承凸缘302之间的弹簧拉力使角度补偿器304保留在其间。在细丝20锁住在夹持器272、274的下夹爪292和上夹爪294之间时，使用浮动的上夹爪组件295能施加握持力于细丝20而基本上不使细丝20移位或旋转。夹钳262、264也可以包括浮动的夹爪组件。
图27示出在浮动夹爪组件295和下夹爪292之间握持细丝20的结果。当浮动夹爪组件向下夹爪292移动时，细丝夹持器292的矩形凹槽298与位于下夹爪292的V-形沟槽296中的细丝发生接触。当接触发生时，细丝夹300可少许调整以便均匀地对细丝施加握持力而不干扰之。调整细丝夹300依靠由于角度补偿器304(使其从支承凸缘302分隔)的独立运动。按照本发明较佳的角度补偿器304包括防止细丝夹300和支承凸缘302接触的球形元件。较佳地角度补偿器304坐落在光纤夹300中基本上锥形的凹陷部分301和在支承凸缘302上的基本上锥形凹窝303之间。角度补偿器304使支承凸缘302从细丝夹300分开以便它们独立地运动。此外，角度补偿器304的球形结构使细丝夹300能使圆周有效地变化角度。
前面的讨论描述了在写入布拉格光栅时使用包括对光纤施加拉力的使拉力保持器260的设备定位、夹紧和握持单根光纤的描述。该描述牵涉到细丝组织器10和拉力保持器266之间的相对定位。当细丝组织器10代表在堆叠结构68中组织器10之一时，布拉格光栅的写入可以用多种方法完成。例如光纤布拉格光栅可以用一步骤一次写入一个，并重复过程移动在选出的细丝组织器10中装载的光纤20进入正确位置，相对于拉力保持器266以执行布拉格光栅的写入。如以前所描述，在布拉格光栅写入中，光纤20的波长响应可以被监控。作为顺序写入布拉格光栅的替代方案可以采用一系列拉力保持器266和有关的写入装置，以便同时写入多个布拉格光栅。
使用分度器以在堆叠结构68中重新定位的步骤和过程，例如较佳地用上下方向的运动，对布拉格光栅写入装置提供新的光纤。堆叠结构68装在分度器的平台上，后者适合于以已知的位置关系，并利用间隔块70和组织器安装座72的对准，在堆叠结构68和平台之间提供配合。在建立起堆叠结构68相对于分度器的较佳设置，并且在形成光纤引出线252对光学探测系统的连接后，扫描各光纤以确认可靠光学连接的存在。
在光纤光学上连接至光学探测系统的状态下的堆叠结构68在分度器上的安放领先于连续的布拉格光栅写入过程，其中分度器起初使用光学传感器扫描细丝组织器10计算堆叠结构68中的数量。这一过程指明在堆叠结构68中的第一细丝组织器10。一系列的操作改变夹持在第一细丝组织器10中光纤20。在改变光纤本身前，消除恒常力拉紧器58的作用，如以前所描述，使用包括一对滑轮64(处于形成在支承板12边缘上缺口66的两侧)。拉力线62，通过滑轮64周围并越过缺口66，可以握持在缺口66的附近并且平行于板12的边缘而朝向最近的导向器24略微延伸。这可释放细丝组织器10中旋转线轴18上的拉力，由此释放细丝或光纤20的拉力。
改变光纤形式的细丝20的准备工作需要使用联合细丝拉紧装置260和干涉图案发生器(未示)的装置固定光纤的无拉力部分。各细丝拉紧装置260和干涉图案发生器可以分别移动，最初如以前所讨论使光纤20固定和定位，然后改变光纤的结构。
如以前所讨论，细丝拉紧装置260使用第一夹钳262和第二夹钳264握持光纤20。在两夹钳262、264之间所操作的力对它们之间的光纤20部分施加拉力。该力可以用声频促动器268产生。拉力的量是预定的并用负载传感器270测量。此时光学探测系统提供对光纤20参考性扫描，包括在夹钳262、264之间在拉力下夹持的部分。
为可重复地改变光纤20，较佳地光纤20的已测量的部分保持在由握持光纤并夹持之的第一夹持器272和第二夹持器274夹持的固定状态。一旦光纤的已测量部分已经被固定，干涉图案发生器移动到紧靠光纤20的已测量部分276之处。从容器内激光源发出的光穿过开放的快门和包括干涉图案发生器的光学系统以产生干涉图案。干涉图案发生器靠近光纤20可使其提供足够的能量以复制在光纤20芯线106的干涉图案或干涉照片的线性特性，且较佳地是在已测量光纤部分内复制。作为在被辐射影响的光纤芯线106部分折射指数变化的结果，由紫外线激光产生的光化学辐射的冲击可产生光纤布拉格光栅。折射率指数的调制对应于由干涉图案发生器产生的干涉照片。光纤芯线中干涉照片复制的进程可利用数据采集的光学探测系统加以监控。数据采集跟踪着时间而发展的布拉格光栅传输光谱的变化。在探测到所要求的传输光谱时，光学探测系统关闭快门以防止光纤进一步暴露在激光下。
在完成光纤改变和从已测量光纤部分邻近移去干涉图案发生器之后，夹持器272、274和夹钳262、264从光纤20退出，使细丝拉紧装置移动到在堆叠结构68中的下一个细丝组织器10。一旦细丝组织器10从布拉格光栅写入设备分开，拉力减少组件释放光纤并把它又一次放置在细丝组织器10的拉紧器58产生的拉力下。这完成了给定光纤20的改变，在重复布拉格光栅写入循环前，使分度器可重新调整，并使堆叠结构68中下一个细丝组织器10中的光纤20对准细丝拉紧装置和干涉图案发生器。
使用退火炉在300℃下10分钟的退火对使光纤折射率改变产生的布拉格光栅稳定。经退火的布拉格光栅通过重涂覆光纤20中间部分而得到保护，该光纤以前被剥去保护覆层。任何一种方法均可用来对光纤布拉格光栅实施保护性的重涂覆，包括对光纤用可固化液体的模内涂覆、挤出覆层和喷涂。对于模内涂覆液体的覆层配方有商业上可供的设备。光纤段模内重涂覆的质量随着操作者在模腔中把光纤仔细定位的技术熟练度而变化。此外，产品的产出量由于与光纤处理和区段重涂覆相关的覆层缺陷和光纤强度而减少。作为替代，喷涂或挤出覆层可以用来重涂覆按照本发明包括布拉格光栅的光纤。
按照本发明细丝组织器10可以有利地用来使光纤20的无覆层部分250在光纤的重涂覆模具中定位。由于细丝组织器10也对光纤20施加拉力，附接于模具重涂覆器(由新泽西州的，Morganville市，Vytran公司供应的型号)的对准板是光纤校正定位在分开模装置的诸如半圆形或V-形凹槽中的光纤的唯一要求。对准板可以有意识地设置的螺柱以接合细丝组织器10平面支承板12上的通孔80。这消除模具用微操纵器平台之类定位的要求。凹槽的有效直径稍大于光纤剩余覆层部分的直径。由于光纤通过细丝组织器预先张紧，可以消除通常外部张紧的需要。一旦脆弱的光纤20的无覆层部分250已经悬置且在未及凹槽表面，铰接的模具闭合，而重涂覆的材料被注入凹槽一直到它延伸至光纤的有覆层部分。模塑材料然后被固化而产生重涂覆区段，其尺寸特性基本上与原来的覆层光纤全同。
以上简单地描述的光纤重涂覆器类型包括组合钢模，其各部分包含配合的半圆形凹槽以容纳光纤。当夹合在一起，凹槽形成圆柱形的稍大于覆层光纤的外径的通孔以容许在注射覆层材料时空气逃逸。在该结构中原有的覆层保持未涂覆区段悬置在通孔中。未涂覆的短光纤段典型地不大于半英寸，使因为与通孔接触的损坏可能性尽量减少。另外，一系列附接在中间光纤部分两侧的夹钳防止未涂部分接触通孔。在注入重涂覆液体以前，模具的上半部分夹定在位以形成圆柱形通孔。可固化的重涂覆液可以是在室温下固化的环氧树脂或其它在更高温度下固化或者响应适当的诸如紫外线辐射的辐射能而固化的树脂。
图28阐明使用细丝组织器10储存具有裸露部分250的光纤20，它已经改变以包括布拉格光栅。暴露的布拉格光栅在细丝组织器10定位于适当的喷射重涂覆装置320内后可以重涂覆。对于使相对于喷射重涂覆装置320正确定位的细丝组织器，光纤的裸露部分250处于从重涂覆喷涂头322射出的喷雾路径中。这样的正确的定位可以通过任何方法和装置之一获得。其中之一利用适当地相对定位于喷射重涂覆装置的板，并且包括接合在细丝组织器10中通孔的对准螺柱以放置光纤20的裸露部分250在施加重涂覆喷雾的最佳位置。
喷射重涂覆装置320包括至少一个重涂覆喷涂头322和一辐射源324。细丝组织器10适合于在重涂覆喷涂头322和辐射源之间光纤20的裸露部分的摆动运动。较佳地，重涂覆喷涂头322的位置离光纤20从1厘米到2厘米，以防止喷涂头322与沉积层彼此接触。喷射重涂覆方法提供可控制的局部重涂覆，所获得的性能特性是在传统的模内重涂覆过程中不可能获得的。这是一种无接触方法，因为包括裸露部分250的光纤20并不接触重涂覆设备的任何部分。这说明在细丝组织器10中悬挂光纤20的另一点益处，即可以立即在光纤对喷涂头322的精确对准下附接至重涂覆装置。喷射重涂覆的另一个益处牵涉在重涂覆化合物上面再涂另一种示出不同性质材料，以便在光纤周围产生多层缓冲结构，包括在诸如模量以及耐久性或硬度等的性质上不同的覆层。
采用喷射重涂覆过程容许灵活地在从重涂覆喷涂头射出的喷射或喷雾路径中设置单根或多根光纤。在细丝组织器10提供处理光纤20较佳的装置之处，几个细丝组织器10可以在变化的方位下接近地设置，以便在单独的喷射或定向喷雾路径中设置多条光纤。相比传统空腔模具重涂覆，喷射重涂覆的另外的优点是可提供能被调整或转移到不同段的裸露光纤部分的喷射重涂覆头322。
当光纤20的裸露部分250来回移动重涂覆喷涂头322时，裸露光纤部分250的一侧接受从可固化重涂覆化合物喷雾中小滴的轻微沉积。细丝组织器的运动然后把小滴的沉积放置在辐射源324的照明路径中。辐射固化重涂覆化合物覆层。回到重涂覆喷涂头322的位置，细丝组织器10翻转以暴露以前裸露光纤部分250的反面至可固化重涂覆化合物的喷射中。这使重涂覆化合物的细雾施加在暴露的光纤表面。这一覆层可以如前所描述地固化。随着细丝组织器10摆动和翻转通过覆层和固化反复的过程，光纤涂覆具有多层重涂覆化合物的保护层。由于形成相继的覆层材料层，所以再涂的光纤表面具有不光滑的外观，。通过用ELFA STEP机械触针光度仪(Tencor Corporation可供)的表面扫描，在显微镜承物玻璃片表面上可以示出覆层的表面起伏高达15μm(微米)。
大约施加五十次重涂覆化合物，着每次通过后进行固化，在重涂覆段上形成一层，其厚度相似于光纤20其它部分原始缓冲覆层的厚度。这一技术使重涂覆化合物的覆层涂覆在光纤的表面上，以在裸露的光纤106上形成具有厚度为从10微米到100微米的保护覆层。喷射覆层光纤的直径可以用显微镜和QUADRA-CHEK 2000(新罕布什尔州，Bedford市，Metronics Inc.提供)来测量。覆层厚度可以按照应用的要求变化。
本发明的另一实施方案提供第二种重涂覆喷涂头326和可选地第二种辐射源328，它们设置在以前讨论的重涂覆喷涂头322和辐射源324对面。多喷涂头326和辐射源328描述为占据对面的或交错对面的位置，包括位置对准，但不局限于此。可以在光纤重涂覆过程中使用有意识地设置任何数量的喷涂头。在光纤20的两侧设置喷涂头和辐射源利于重涂覆裸露光纤部分250的两侧，且无需翻转细丝组织器10 180°。如以前所述明，采用附加的辐射源328是任选的，因为从单个辐射源328出来的光束可能导致使重涂覆光纤周围固化。
喷涂于裸露光纤106的小滴沉积的轮廓将反映从喷涂头322发射小滴云团的尺寸和形状。如果需要，一种修正小滴云团的装置可在光纤表面上产生要求的小滴图案。合适的整形装置包括模板、其它类型的掩蔽装置和诸如气刀之类的气流偏转器。
按照本发明较佳的重涂覆过程，使用气刀引导雾化气流与光纤20在各种角度下接触。气刀调整小滴云团形状和其与光纤20的冲击角度可容许使用最少喷涂头322、326来获得最佳光纤重涂覆的均匀度和同心度。此外，当与在日本专利JP 60-122754中描述的相对高容量喷涂头发散气流的控制相比较，使用气刀偏转小容量重涂覆化合物有其优点。美国专利US 5,219,120说明使用气角，它可提供移动的空气薄层，以产生基本上均匀的雾化液体的线性弥散，且在气角上方运动并基本上跨越气角宽度延伸。气角分布雾化液体弥散物到一个适合喷涂线路板的平面的宽度。这样小滴云团的广泛分布并不直接施加于诸如光纤之类的较狭曲面。此外，在US 5,219,120中所描述的气角是与液体雾化器分开的结构。
较佳地按照本发明气刀偏转是通过使用配合在喷涂头的出口喷嘴上面气刀附件出现的。气刀附件包括一对接受室，至少在喷涂头两侧各一，空气可以引入该室。各接受室在连接至贮气器的一端处有一入口。各室的对面一端包括一气刀狭缝，它与喷涂头的轴线成一角度地引出。从气刀狭缝发出的空气偏转喷射云团(例如由超声雾化喷涂头所产生)，其角度对应于狭缝和喷涂头轴线之间形成的角度。如上所述，各气刀独立的操作促使喷雾有选择地偏转，偏转角度引导小滴云团朝向光纤的无覆层部分。小滴云团有选择性地偏转使数条光纤围绕喷涂头的喷嘴定位。从空气接受室的发射狭缝射出的空气冲击使雾化的喷射在各种不同角度下偏转，以便利用按照本发明的细丝组织器10顺序地重涂覆夹持在喷涂头周围的多条光纤。使用空气偏转较佳地需要重涂覆化合物是不抑制氧的。这并不阻止使用氧抑制重涂覆液体，只要惰性气体连接到气刀附件的接受室即可。
光纤20的裸露部分250的重涂覆过程可以使用根据喷墨或超声雾化技术的喷涂头322、326。较佳地，对光纤20应用可固化重涂覆化合物使用超声雾化技术小粒(小于50微米)液体(其粘度为40到900厘泊，较佳地为40到400厘泊)分配到光纤20的裸露部分上。粘度测量在25℃的温度下进行，并采用BOHLIN CS-50流变仪。按照本发明重涂覆光纤的覆层化合物其它要求视重涂覆光纤装置的用途(如用于布拉格光栅)而定。表1的例子1提供负载承受覆层，较佳地具有高模量、高玻璃转变温度(Tg)和对于选定的应用在上操作温度以上的温度稳定性。例子2和3产生的固化覆层可与光纤的重涂覆部分一起挠曲和弯折。在此情况，较佳地覆层化合物有相似于原来施加于光纤的未改变的缓冲层的热机械性能。这样的覆层立即固化将减少导致成珠状或不良同心度的不理想的凝聚。
超声雾化过程不同于喷射雾化过程在于，需要空气速度将可喷射的化合物打碎成小滴。喷射雾化过程的小滴尺寸较大(50到100微米直径)，而在其低压～20磅/平方英寸时，喷射速度用力推进小滴使其在冲击到光纤表面时散布开。因速度相对地较高，空气喷雾对于光纤的冲击力造成凝聚小滴气泡的集结，并伴随着不同心覆层的形成。
超声雾化过程产生极小的覆层化合物体积容量，采用从Popper & Sons购得的2.0毫升玻璃针筒其流量范围在在0.001到0.010毫升/分钟内。分配基本上无方向的、小于50微米直径小滴云团的流动速率取决于喷雾头前面扫描光纤的速度。低速流动的氮气或其它惰性携带气体朝向目标表面引导重涂覆化合物的超细小滴云团。小体积云团和极小的小滴尺寸造成在光纤表面形成断续的有织纹的包覆层。虽然对于喷涂应用覆层粘度已足够地低，但较佳的覆层化合物在覆层上面施加之后、覆层之前呈现最小的流动。因为重涂覆化合物在应用后立即经历暴露在辐射源324、328的固化辐射下，所以流动和小滴凝聚被更进一步限制。反复施加重涂覆化合物在光纤的裸露部分250上以形成保护覆层。重涂覆的光纤较佳地具有相对较光滑的外观，即无气泡外表。该要求引导用于准备按照本发明重涂覆化合物材料的选择。
合适的重涂覆化合物包括低分子量、低粘度的环氧功能的100％固体树脂，它较佳地通过阳离子光致引发剂(其中特别是碘盐引发剂)引发的离子机构进行光致交联。这样的覆层对于光纤的未剥离缓冲层以及光纤的裸露表面均具有良好粘着力。离子固化的发生不排除氧。在惰性环境中也可以使用原子团的固化重涂覆化合物。光致交联的合适辐射源包括具有在蓝色/可见和光谱的紫外波长区域内的发射波长的辐射源。固化覆层按照本发明。
典型固化重涂覆化合物具有至少等于并较佳地大于玻璃的延伸率，即7％。此外，固化重涂覆化合物具有韧性和对玻璃足够的粘度，以抵抗在处理重涂覆的光纤时意外的与其它物件的摩擦或接触。
表1 细丝覆层配方


*注环氧树脂A是从Union Carbide Corporation购得的CYRACUREUVR-6105。
环氧树脂B是从Resolution Performance Products购得的HELOXY 107。
环氧树脂C是从Resolution Performance Products购得的EPONEX 1510。
环氧树脂D是从Resolution Performance Products购得的HELOXY 7。
聚醚乙二醇是从E.I.du Pont Nemours & Company购得的TERATHANE650。
碘盐溶液是从General Electric Company供应的UV 9380C。
覆层化合物粘度测量使用BOHLIN CS-50型控制应力流变仪来测量按照本发明的重涂覆细丝的覆层化合物粘度。试验方法采用平行板几何和“应力粘度测定法”模式。在粘度测量开始时把覆层化合物放置在平行板几何的基座表面。装在心轴上旋转的第二表面下放到与覆层化合物接触，一直到在平行几何的表面之间存在一个规定的空隙为止。旋转心轴以提高转动速度到每分钟多转，以产生预先定义的应力(扭矩)。计算粘度值包括考虑到表面的几何、扭矩和空隙。这里引用的粘度是在25℃下、所采用的表面直径为20毫米，表面之间空隙为0.3毫米和应力为93.8帕斯卡的条件下获得的。
包括超声雾化器的喷涂头用来将可固化的重涂覆配方(表1所示)应用到几种例子的二氧化硅光纤的裸露表面，各光纤的直径为125微米。各配方通过超声雾化器(从Sono-Tek购得)的雾化气角的尖端分配。超声雾化器的电源供应设置为5.4瓦的水平。具有粘度范围从40厘泊到400厘泊的重涂覆配方的成功雾化是通过采用经过超声雾化器的喷嘴体中心的微孔液体输送管来实现的。最好覆层化合物所具有粘度为200厘泊。重涂覆配方液体在针筒泵输送率0.015毫升/分钟下供应到微孔管。较佳的方法使用从佛罗里达州迈阿密市的Small Parts Inc.购得的21.5规格的微孔管。这提供对供应到雾化点的小量重涂覆化合物的精确控制。
以上描述的超声雾化产生无方向性覆层化合物的雾化物，这需要被夹带在定向性的气流中。较佳地，定向性气流包括在微通孔管周围的护罩控制下的惰性气体，例如氮气。以1.0升/分钟的速率流过雾化器周围护罩的氮气气流产生合适地控制的重涂覆化配方的雾化物。调整空气护罩改变气流的轮廓，由此改变冲击在选定表面上的可固化重涂覆配方小滴流的尺寸、形状和覆盖范围。只需施加4到6次覆层配方就可在表面上形成连续覆层。不过，根据处理过程的情况，施加覆层配方可能需要重复40到60次，以在选定的表面上形成达到250微米的覆层厚度。
下面示出了一种细丝重涂覆配方，它用以产生供喷墨印刷/喷涂头应用的合适材料流例子4环氧树脂A 76.0％(重量)环氧树脂B 19.0％(重量)光致引发剂溶液5.0％(重量)光致引发剂溶液包含40份甲基碘、60份癸基醇和4份异丙基噻吨酮。
喷墨印刷/喷涂头在70℃的温度下工作。选用康涅狄格州Brookfield市的Trident International Inc.购得的喷墨印刷/喷涂头对几种直径为125微米的二氧化硅光纤样品施加重涂覆化合物。印刷头具有64个喷嘴，各为50微米直径。在施加重涂覆化合物之前，使用装在细丝重涂覆装置上的细丝组织器提供适当的光纤与喷墨印刷/喷涂头的对准。在5个二氧化硅光纤样品的每一光纤一侧上，在1厘米的长度上喷涂化合物的微粒。带有紫外波段的EFOSULTRACURE辐射源(加拿大，安大略，Mississauga，EFOS Inc.)被用来将能量引导到覆层样品以引发固化。在重涂覆喷涂头下反复通过，随后进行紫外线辐射固化，从而对裸露的光纤产生足够的覆盖。
图29提供一较佳组合模具挤出覆层法的示意性表示图，其中应用重涂覆液体挤出装置330，它具有包围光纤20以重涂覆含有布拉格光栅的裸露光纤部分250的模具头组件232的模具头组件332。发表与1998年6月11日的Electronics Letters杂志第34卷第12期刊载了一研究报告，它说明分一种模具重涂覆工艺，用以将聚酰亚胺溶液涂覆到光纤裸露部分。该工艺涉及将光纤牵引穿过充满流体的组合模具，然后在70℃驱走溶液，随后在300℃的温度下烘烤聚酰亚胺重涂覆段。
按照本发明组合模具挤出重涂覆对于包括受控涂覆和相对较低温度固化重涂覆化合物的光纤重涂覆所提供改进如下。以上所述模具头组件包括组合整形模334和包围光纤20周围的在同轴辐射固化室336。在细丝组织器10与重涂覆液体挤出装置330接合时，为了重涂覆和保护布拉格光栅，精确地定位光纤20。任何一种方法可以用来接合细丝组织器10与挤出装置330，只要模具头组合332可活动地对准以在需要重涂覆的光纤部分250周围沉积基本上均匀的覆层即可。在重涂覆中，光纤20的裸露光纤部分250在光纤定位器之间保持不动。组合整形模334处于裸露光纤部分250的一端附近，从该端可固化的重涂覆化合物将施加在裸露部分250的剩余部分上。当模具336越过光纤裸露部分250整个长度时，可光致固化的覆层从定径模336的前导边缘挤出。辐射固化室336与跟随在后定径模334一起移动，以使可光致固化的重涂覆化合物在其沉积在光纤20的表面上后立即固化。重涂覆化合物固化反应较佳地需要惰性的大气环境。为此目的，惰性气体输送管338引导氮气流进入辐射固化室336，该室用适当的辐射源照射，较佳的是紫外线辐射。
邻近涂覆头332的线性运送机构350包括导向杆352和装在导向杆352上以便沿导向杆352移动的滑架354。从滑架到涂覆头332的连接杆356在滑架354的运动中提供涂覆头组件332的线性运动，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。可固化液体可以从整形模334中挤出，从辐射源336发射的能量用于在光纤20的裸露部分250重涂覆过程中固化流体。
在其运动中，组合模具334沿光纤段20施加基本上均匀厚度的重涂覆化合物，该光纤段包括裸露部分250和在两端的覆盖原来次级缓冲层的边缘。带有重涂覆化合物同心层的光纤20的均匀覆盖取决于细丝组织器10的定位精度，以较佳地将光纤20放置成与整形模334同轴。辐射固化室336具有一个尺寸，使其内部表面无论在固化前还是后都不接触重涂覆化合物层。当同心地涂覆时，裸露部分250将只与重涂覆化合物接触。定径模334的可开结构和辐射固化室336使光纤20在重涂覆流体挤出装置330中容易地定位。正确的光纤定位，如前所述，是细丝组织器10与重涂覆流体挤出装置330精确接合的结果。在模具头组件332重新开放后，在完成重涂覆和固化过程后，在重涂覆光纤20和辐射固化室336内部表面之间的空隙使光纤20从组件无阻碍地取出。
裸露光纤部分250长度的变化可以通过调整模具头组件332在挤出重涂覆化合物时可能移动的距离来适应。在到达辐射固化室336前，重涂覆化合物的表面拉力将消除覆层中的任何不规则形状，即使模具头组件332只有6.0毫米到7.5毫米的长度。长度短的优点在于其避免被重涂覆化合物污染。此外，少量剩余重涂覆化合物可能相对地容易从组件332内部清除。
虽然裸露光纤部分250在施加保护性重涂覆化合物时具有水平方位，但在光纤拉伸涂覆的过程中，移动的挤出模334产生了与垂直操作的涂覆头相似的结果。整形模334和和光纤20之间的相对运动模拟拉伸过程。这消除诸如溢料、浇口痕迹、下陷和覆层分层等由于覆层粘结在模具表面而产生的模具重涂覆缺陷。
在裸露光纤部分250两端上的端部边缘的挤出意味着由于挤出的最初沉积发生在仍旧被原来覆层100、102所保护的光纤20区域。这基本上防止传统地与光纤装入传统的重涂覆模具相关的光纤强度损失。按照本发明用组合模具挤出重涂覆的裸露光纤部分250通过超过800千磅/平方英寸水平的Vitran耐用性考验试验证明可保持其强度。
已经描述的光纤布拉格光栅的制造过程，说明一个紧湊的细丝组织器10如何可以用来在各种形式的处理设备之间处理和运载光纤20。各处理设备可以包括一对安装销子，它们对准并插入细丝组织器10的通孔80，以便光纤20的中间部分正确定位于所选择的装置。这样容易的定位也促进至少部分布拉格光栅的制造过程自动化，而不似过去的相似过程完全依赖于操作者的技巧使光纤正确定位。应该认识到安装销子和通孔之间的接合只是过程中对准光纤方法之一。
按照要求这里披露本发明的细节，不过，应该理解披露的实施方案仅是示范性的。因此，这里披露的特定的结构和功能性细节不应认为是一种限制，而仅仅作为权利要求的基础和供本行业熟练人员在各方面应用本发明代表性的基础。
权利要求
1.一种细丝组织器，包括一支承，具有在一第二表面对面的一第一表面；一可锁定的线轴，附接在所述的支承上；一旋转线轴，附接在所述的支承上；以及一拉紧器，附接在所述的支承上和连接到在所述旋转线轴上以对设置在所述可锁定的线轴和所述旋转线轴之间的一细丝施加拉力。
2.如权利要求1的细丝组织器，其特征在于，所述可锁定的线轴邻接于所述支承的第一侧面。
3.如权利要求2的细丝组织器，其特征在于，所述旋转线轴处于邻近所述支承的所述第一侧面的一位置。
4.如权利要求1的细丝组织器，其特征在于，所述拉紧器包括一拉力线，以将所述拉紧器连接至所述旋转线轴以对其施加拉力。
5.如权利要求1的细丝组织器，其特征在于，还包括至少一个安装板，所述安装板与所述支承一体成形并从其向外延伸。
6.如权利要求5的细丝组织器，其特征在于，还包括至少一个导向器，所述导向器在所述可锁定的线轴和所述旋转线轴之间形成一细丝路径，一所述导向器可转动地装在一所述安装板上，且邻近于所述支承的所述第一表面，以提供所述细丝与所述支承的间隔。
7.如权利要求1的细丝组织器，其特征在于，所述细丝是光纤。
8.一种细丝组织器，它包括一支承，具有在一第二表面对面的一第一表面，并且还包括连接到所述第一表面的多个组织器安装座和多个附接在所述第二表面上的间隔块；一可锁定线轴，邻接于所述支承的所述第一表面；一旋转线轴，邻接于所述支承的所述第一表面；一拉紧器，附接在所述的支承的第二表面上，所述拉紧器包括一拉力线，用来附接在所述旋转线轴上以对其施加拉力，以将拉力传递到设置在所述可锁定线轴和所述旋转线轴之间的一细丝上；一拉力卸荷组件，用来减小施加于细丝的拉力，其中所述拉力卸荷组件包括一所述拉力线，处于所述拉紧器和所述旋转线轴之间；一拉力线进口，形成在所述支承上；以及至少一个滑轮，邻近所述拉力线进口，用来将所述拉力线与所述拉力线进口对准；至少一个安装板，与所述支承一体成形并从其向外延伸；以及至少一个导向器，在所述可锁定的线轴和所述旋转线轴之间形成一细丝通路，一所述导向器可转动地装在一所述安装板上，且邻近于所述支承的所述第一表面，以提供所述细丝途经与所述支承的间隔。
9.一种细丝组织器的堆叠结构，各所述细丝组织器包括一支承，具有在一第二表面对面的一第一表面，所述支承还包括连接到所述第一表面的多个组织器安装座和多个附接在所述第二表面上的间隔块；一可锁定线轴，附接在所述支承上；一旋转线轴，附接在所述支承上；以及一拉紧器，连接在所述旋转线轴上以对设置在所述可锁定线轴和所述旋转线轴之间的一细丝施加拉力，所述堆叠结构通过将所述组织器安装座与所述间隔块对准并可拆卸地互相连接所述多个细丝组织器来形成。
全文摘要
一种细丝组织器(10)，具有邻接于支承(12)的第一表面(14)的一可锁定线轴(16)和一旋转线轴(18)。一拉紧器(58)安装在支承的第二侧面，并包括附接至旋转线轴上的一拉力线(62)。这样可以施加拉力于旋转线轴，该线轴将拉力传递到设置于可锁定线轴和旋转线轴之间的一细丝上。细丝组织器特别是用来在诸如剥离和重涂覆的制造和加工处理操作中和在诸如光纤光栅组件的功能组件中处理光纤。一堆叠结构(68)包括若干间隔块(70)和若干组织器安装座(72)，以对齐诸细丝组织器(10)。
文档编号G02B6/245GK1493012SQ01823036
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·加蒂卡, D·L·拉布拉克, A 加蒂卡, 拉布拉克 申请人:3M创新有限公司