专利名称：剥除光纤的方法
相关申请的交叉引用本申请基于法国专利申请No.01 05 032(申请日2001年4月12日)，其全文在此引入作为参考，并且根据35 U.S.C.§119要求其优先权。
光纤具有诸多不同的应用。在某些应用场合中必须对石英光波导进行操作，例如光学写入一个布拉格光栅。为了进行此类操作，必须对光纤进行剥除、刻蚀然后重新涂覆。还必须将光纤一端剥除例如进行焊接或连接。根据本发明的方法可以用于剥除光纤的任何部分，不管是在中间还是在端部。剥除指的是从包括芯层和包层的光波导中去除保护性聚合物，也就是说，在下文中，指的是去除涂层以使石英暴露。
本发明主要涉及一种剥除光纤以暴露石英的方法。
本领域技术人员已知多种剥除方法。然而剥除方法受到较严格的限制。这是因为必须仔细控制所剥除光纤部分的长度，而不损害光纤的高强度，并且必须清洁在剥除部分边界处的涂层边缘。
另外，被剥除光纤变得极脆并且易碎。
本领域技术人员通常使用的一种方法在如下论文中有描述“E ffect of chemical stripping on the strength and surfacemorphology of fused silica optical fiber”(化学剥除对石英玻璃光纤的强度和表面形态的影响，Proc.Soc.Photo Optique InstrumentationEng.，vol 2074 PP 52-58)。这种方法包括将待剥除光纤部分投入加热至180-200℃的98％硫酸浸液中20秒。为做到这一点，必须缠绕光纤。然后用乙醇和/或丙酮加以清洗。
上述现有技术具有诸多缺陷。将浸于酸浴中的光纤缠绕增加了撞击石英的风险，因为石英在聚合物涂层剥除之后已经裸露，从而降低了被剥除光纤的机械强度。因为硫酸由于毛细作用迅速渗入涂层，所以难以控制剥除部分的长度。这导致剩余涂层的不均匀边缘(本领域技术人员称作“菜花形边缘”)。
上述方法由于接近易燃物质例如乙醇和纯硫酸因而也是危险的。酸性灼伤的风险也不容忽视。所有这些导致关于温度、相对湿度当然还有物质操作规程方面的严格工业限制。
另一种现有技术基于通过加热使光纤涂层软化然后刮除的原理。
例如，国际专利申请WO 00/02076提出了一种通过加热并且在其变得足够软时将涂层刮除来剥除光纤端部的方法。
类似地，美国专利US 6,123,801中描述了一种通过采用喷射惰性气体热气流使涂层软化来剥除光纤任何部分包括其端部之间部分的方法。热气流的能量使得涂层在变得足够软时被吹去。沿着待剥除光纤部分的整个长度方向移动热气流。
这些现有技术方法具有上述全部或部分缺陷，特别是采用热量的方法。
另外，需要指出，没有任何一种上述现有技术方法已经被大规模工业化。
本发明的目的在于消除现有技术的缺陷。
本发明更具体地说涉及一种剥除光纤的方法，其中的光纤包括一个石英光波导和一个涂层，涂层在一个待剥除部分上需要被去除，所述方法包括如下步骤-在所述待剥除部分的涂层中形成切口，-在所述待剥除部分的所述涂层上淀积剥除凝胶，并且-对所述待剥除部分进行清洁以去除所述涂层并暴露所述光纤的所述石英。
根据本发明的一个特征，所述切口根据待剥除光纤的特性具有一个受控制的深度以保护所述光纤的光波导。
根据本发明的另一个特征，所述切口是圆形的。
在本发明的一个应用中，在所述待剥除光纤的所述部分涂层中形成有至少两个切口，所述切口之间的间距调整为适合所述待剥除部分的长度。
根据本发明的一个特征，所述待剥除部分置于一个用以接收所述剥除凝胶的承座中。
根据本发明的一个特征，所述剥除凝胶具有从3000cps至5000cps的适当粘滞系数。
根据本发明的一个特征，所述待剥除部分由清洁喷射流加以清洁，清洁喷射流用以清洁所述石英的表面并且在所述待剥除部分的边缘处的涂层中形成清洁的断口。
根据本发明的一个特征，所述光纤置于一个卷盘盒中，使得所述待剥除部分处于张力之下。
根据本发明的一个特征，其中所述待剥除光纤的所述部分处于受控制的张力之下并且所述卷盘盒包括标引装置。
根据本发明的一个优选特征，其中所述光纤在整个剥除过程中保持在所述卷盘盒中。
在本发明的各个实施例中，所述待剥除部分位于光纤的中间以及位于光纤的端部。
本发明还涉及一种用于实施本发明方法的系统，该系统包括-一个操作台，用于在所述待剥除光纤的所述部分涂层中形成切口，-一个剥除操作台，用于实现下述操作-将所述待剥除光纤的所述部分定位在一个承座中，-在所述承座中淀积剥除凝胶并使之作用在所述光纤的所述涂层上，以及-清洁并干燥所述经剥除的光纤部分。
根据本发明的一个特征，该用于实施此方法的系统还包括一个卷盘盒，用于支承所述光纤并在张力下保持所述待剥除光纤的所述部分。
本发明还提供了一种光纤，包括一个石英光波导和一个涂层，涂层在一个待剥除部分上需要被去除，该光纤中位于剥除部分端部的涂层边缘是平滑而且倾斜的，其纵向深度小于光纤直径的两倍。
本发明方法保留了光纤如下方面的特征，即施加在其机械强度、剥除部分的受控制和可再现长度以及涂层边缘质量方面限制所确定的特征。
另外，本发明方法可以在室温下进行而不用操作不稳定的危险物质。所述剥除凝胶在室温和正常相对湿度下是稳定的。
此外，本发明方法可以容易地大规模工业化。
在阅读下面的说明之后可以清楚本发明的其它特色和优点，这些说明是通过例示性方式和非限定性的例子并参照附图而给出的。
图2简要画出了采用本发明方法在光纤中形成的切口。
图3a至3c为根据本发明方法形成切口的步骤的示意图。
图4a和4b分别为顶视图和剖视图，简要画出了本发明方法的剥除步骤。
图5简要画出了本发明方法的清洁步骤。
图6简要画出了本发明方法的干燥步骤。
图7简要画出了采用本发明方法所剥除部分的边缘。
图8表示随所施加张力变化的光纤断裂概率的曲线图。
用于实施本发明方法的装置可以适用于任何类型的光纤以及任何类型的涂层，例如环氧树脂、聚氨酯、硅树脂以及其它涂层。
参照
图1，首先将待剥除光纤1置于卷盘盒5中，也即置于含有两个卷盘和一个处于张力下的中央部分的支架上。
因此将光纤1的一部分，在此例中为待剥除部分4，以轻微的张力保持在卷盘盒5中。最好采用一个夹具6来控制待剥除部分4的张力，以确保在整个剥除过程中光纤1具有恒定的位置。
将光纤1置于如本发明中所采用的上述类型的支承卷盘盒5中是本领域公知技术。卷盘盒5特别包括本领域公知的用于将之固定在各种适当支架上的装置以及标引装置。
本发明方法的第一特征步骤包括在光纤涂层上形成切口。如果待剥除光纤部分位于光纤的端部，则在涂层上形成一个切口就够了。如果待剥除部分位于光纤的中间，则优选在涂层上形成至少两个切口，如图2中简要所示。
在一个优选实施例中，对于最佳结果，切口10是直径为d的圆形。另外，切口10可以是例如方形的，如果加工限制要求这样的话。
切口10的数量及其间距L和直径d主要取决于待剥除部分4的长度，以及光纤1的类型，即其直径D和涂层3的材料。切口10绝不能接触到光纤的石英光波导上，并且也绝不能位于待剥除部分的端部。
例如，对于具有直径D为250μm并且待剥除部分4具有长度为85mm的光纤1，两个切口就足够了，值L从65mm至75mm变化，值d从170μm至200μm变化。
图3a至3c简要画出了在光纤1的涂层3中形成切口10的分步骤。
支承在卷盘盒中的光纤1被置于支架7中，支架7具有垂直于光纤长度方向的V形槽。然后驱动切刀8以切割光纤1的涂层3而不切割光波导2。切刀8可以容易地替换，其间距调整为适合待切割光纤的类型。
本发明方法的第二特征步骤包括将剥除凝胶淀积在待剥除光纤部分上，如图4a和4b中简要所示。为此目的，待剥除光纤部分4置于用以接收剥除凝胶50的承座20中。
承座20由与剥除凝胶50相配的材料例如塑料制成。它含有一个槽25(图4b)，其宽度和深度取决于待剥除光纤1。例如，对于直径D为250μm的光纤来说，3mm×3mm的U形槽是非常适合的。类似地，槽25的长度与待剥除部分4的长度直接相关(图4a)。因此，为了在85mm的长度上剥除光纤1,84mm长的槽是非常适合的。
本发明所用的剥除凝胶50具有适当的成分，包括用以使光纤涂层的聚合物或其它材料膨胀和软化的溶剂。剥除凝胶50通过毛细作用渗入先前在涂层中形成的切口10中，并且使待剥除部分的所述涂层降解。剥除凝胶50具有最佳的粘滞系数(例如从3000cps至5000cps)以在光纤的整个直径上将其覆盖光纤涂层，从而能够通过毛细作用渗入切口并在涂层中扩散。剥除凝胶的粘滞系数还使得它不会溢出承座20之外，其长度限定了剥除长度。
光纤1在承座20中保留一个受控制的时间以允许剥除凝胶50作用于光纤涂层。允许剥除凝胶作用的时间主要取决于待去除涂层的直径及其构成材料，可以从数秒至数分钟变化。
本发明的方法还包括一个清洁步骤，如图5中所示，和一个干燥步骤，如图6中所示。清洁喷射流30，例如乙醇喷射流，射在待剥除部分4上以去除已经软化的涂层并使光纤1的光波导2暴露。控制喷射流30的压力以去除所有剥除凝胶50的痕迹，以清洗石英2并在位于待剥除部分4边缘处被软化的涂层3中形成一个干净的断口。在清洁步骤之后例如用干燥氮气喷射流35进行对石英2进行干燥的步骤。
图7具有画出了采用本发明剥除方法获得的涂层的边缘40。涂层的边缘40可以是倾斜的，如图中所示，但是其斜率较陡峭，并且其纵向深度H小于光纤1的直径D的两倍(H≤2D)。
从前述说明中可以看出，本发明方法整个都是在室温下进行的，不需要任何特殊的环境。
由于在整个剥除过程中光纤都保持在卷盘盒中，从而也降低了损害裸露石英的风险。光纤在光学写入过程中最好也保持在卷盘盒中。
另外，因为在整个剥除过程中光纤由卷盘盒直接夹持，所以光纤的拉伸强度没有因剥除操作而减小，并且也因此极大地降低了硬物接触石英的风险。
图8中的曲线清楚地画出了此结果。曲线a对应于具有涂层的光纤。曲线b具有对应于在36mm长度上被剥除的光纤。曲线c对应于在85mm长度上被剥除的光纤。
还应注意本发明的方法能够制作完全受控制的剥除光纤部分，其剥除长度的容限在±1mm的量级，并且可以在多种光纤上再现。
权利要求
1.一种剥除光纤的方法，其中的光纤包括一个石英光波导和一个涂层，涂层在一个待剥除部分上需要被去除，所述方法包括如下步骤-在所述待剥除部分的涂层中形成切口，-在所述待剥除部分的所述涂层上淀积剥除凝胶，并且-对所述待剥除部分进行清洁以去除所述涂层并暴露所述光纤的所述石英。
2.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述切口根据待剥除光纤的特性具有一个受控制的深度以保护所述光纤的所述光波导。
3.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述切口是圆形的。
4.如权利要求1所述的剥除方法，其中在所述待剥除光纤的所述部分的所述涂层中形成有至少两个切口，所述切口之间的间距调整为适合所述待剥除部分的长度。
5.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述待剥除部分置于一个用以接收所述剥除凝胶的承座中。
6.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述剥除凝胶具有从3000cps至5000cps的适当粘滞系数。
7.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述待剥除部分由清洁喷射流加以清洁，清洁喷射流用以清洁所述石英的表面并且在所述待剥除部分的边缘处的所述涂层中形成清洁的断口。
8.如权利要求1所述的剥除方法，进一步包括一个干燥所述剥除部分的步骤。
9.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述光纤置于一个卷盘盒中，使得所述待剥除部分处于张力之下。
10.如权利要求9所述的剥除方法，其中所述待剥除光纤的所述部分处于受控制的张力之下。
11.如权利要求9所述的剥除方法，其中所述卷盘盒包括标引装置。
12.如权利要求9所述的剥除方法，其中所述光纤在整个剥除过程中保持在所述卷盘盒中。
13.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述待剥除部分位于所述光纤的中间。
14.如权利要求1所述的剥除方法，其中所述待剥除部分位于所述光纤的端部。
15.一种用于实施光纤剥除方法的系统，其中的光纤包括一个石英光波导和一个涂层，涂层在一个待剥除部分上需要被去除，该系统包括-一个操作台，用于在所述待剥除光纤的所述部分的所述涂层中形成切口，-一个剥除操作台，用于实现下述操作-将所述待剥除光纤的所述部分定位在一个承座中，-在所述承座中淀积剥除凝胶并使之作用在所述光纤的所述涂层上，以及-清洁并干燥所述经剥除的光纤部分。
16.如权利要求15所述的系统，还包括一个卷盘盒，用于支承所述光纤并在张力下保持所述待剥除光纤的所述部分。
全文摘要
一种剥除光纤的方法,其中的光纤包括一个石英光波导和一个涂层,涂层在一个待剥除部分上需要被去除,所述方法包括在所述待剥除部分的涂层中形成切口,在所述待剥除部分的涂层上淀积剥除凝胶,并且清洁所述待剥除部分以去除所述涂层并暴露所述光纤的石英。
文档编号G02B6/245GK1380559SQ0210587
公开日2002年11月20日 申请日期2002年4月12日 优先权日2001年4月12日
发明者戴维·贝夫罗伊, 瓦勒里·杰拉顿, 赫夫·罗伊 申请人:阿尔卡塔尔公司