对光纤微定位的方法和设备的制作方法

专利名称：对光纤微定位的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使多根光纤精确定位的方法和设备，尤其涉及一种将多根光纤插入毛细管孔的方法和设备。
当生产含有光纤的器件时，需将多根光纤精确定位。例如，为了制成过包层(overclad)光纤耦合器，要将多根光纤涂覆层被剥除的部分插入毛细管中，以形成耦合器预制件。然后，对耦合器预制件的中区加热，使其塌缩在光纤上，并拉伸直至获得所需的耦合特性。手工将光纤插入管中所需的时间占据了制作耦合器所需时间的很大一部分。另外，在一定程度上，耦合器制造过程的可再现性依赖于光纤在管中的定位。
当制作N≥6的1×N耦合器时，将光纤插入毛细管中是极其困难的。参见美国专利第5,268,979号关于1×6和1×8耦合器中光纤定向的内容。例如，为制作1×6耦合器，需在耦合区中将6根光纤排列在中央光纤的周围。
要制作多功能过包层耦合器就更困难了，在同一日期递交的美国专利申请第60/004,646号揭示了这种类型的耦合器。如以下将结合图9、10和11作讨论的，这类耦合器具有两个或更多个渐变耦合区。在某些N≥6的1×N多功能耦合器的实施例中，具有纤芯和包层的有源光纤(activc fiber)的端部可以与不传播光波的假光纤(dummy fiber)对接，光纤间的连接位于两耦合区之间的某个部位。有源光纤是指具有纤芯和包层的光纤；这种光纤能有效地传播光波。有源光纤与不含有纤芯的“假”光纤相反。这一关系被用来防止两个已在第一耦合区耦合的相邻光纤再在另一个耦合区耦合。如果发生了这类耦合，那么所产生的干涉效应会与马赫-策恩德(Mach-Zehnder)器件中发生的类似，并且输出功率会作为波长的函数而变化。在这类耦合器的制作过程中，要把光纤插入毛细管孔中，使其中一些光纤延伸通过整根毛细管，而其中的一些光纤是由在毛细管中相互接合的有源光纤和假光纤所构成的复合光纤(composite fiber)。如果复合光纤的制作不是通过把有源光纤和假光纤熔合在一起来实现的，那么制作器件时要将复合光纤的一部分插入毛细管的一端并将复合光纤的另一部分插入毛细管的另一端。如果假光纤和有源光纤将端至端对准，那么需在毛细管的两端使假光纤和有源光纤精确定位。
依照本发明，提供了一种使多根光纤相对耦合器制备设备和/或诸如毛细管等在制造光纤器件时所用的其他元件精确定位的方法和设备，便于光纤的加工。
当脱机生产耦合器预制件，然后将其插入耦合器拉制设备中时，使自毛细管伸出的光纤尾纤与毛细管的两端固定，致使光纤的裸露区在传送耦合器预制件的步骤期间保留在管孔内适当的位置。用来固定光纤尾纤的环氧树脂对制成的耦合器具有损害作用。这种损害作用可以通过下述方法来避免，即在毛细管处于耦合器制备设备中时制备耦合器预制件。由于该过程省去了将耦合器预制件从脱机光纤插入设备送至耦合器拉制设备的步骤，所以节省了时间。将光纤自动输送至拉制设备可以进一步节省生产耦合器的时间。当在耦合器拉制设备中在线生产耦合器时，在拉制设备上或其附近进行诸如剥除涂覆层和光纤端部端接等各种改变光纤的步骤。在对一根或多根光纤进行这种光纤改变步骤后，但在将那些光纤插入毛细管之前，它们会干扰耦合器拉制设备。另外，即使在将光纤插入毛细管之后，自毛细管伸出的尾纤还是会干扰耦合器的拉制过程。本发明的另一特征是以能够避免上述问题的方式将光纤发送给耦合器拉制设备。
本发明的一方面涉及一种将多根光纤插入玻璃管孔中，使光纤在孔中紧挨着排列，从而多根光纤的截面结构构成某个给定几何阵列的方法。支撑多根导管，使它们的第一端靠近玻璃管的第一端。紧挨着保持给定几何阵列的导管的第一端具有与孔的纵轴对准的纵轴。将多根光纤插入多根导管，然后将所述光纤移入所述玻璃管的孔中。
本发明的另一方面涉及一种制造包括一根光纤的器件的方法。该方法包括至少提供一根具有第一和第二端的导管的步骤。将第一光纤送入导管的第一端，直至其一部分自导管的第二端伸出。去除第一光纤某一区域的涂覆层，以形成第一裸露区。然后至少将一部分第一光纤拉回导管中。
本发明的另一方面特别适于制造光纤耦合器预制件，其中使用多个导管(guide tube)。导管的第一端紧挨着聚集在一。至少一根导管构成多根导管的第一根。将第二根光纤送入第二根导管的第一端，直至其一部分自所述第二导管的第二端伸出。去除第二根光纤上一区域的涂覆层，以形成第二裸露区。将导管的第二端定位在玻璃管第一端的附近。将第一和第二光纤送入导管的第一端，直至第一和第二裸露区位于玻璃管的孔内。
本发明的设备适于将多根光纤插入玻璃管孔中使光纤紧挨着排列，多根光纤的截面形状构成某个给定的几何阵列。管夹装置支撑玻璃管。提供了将导管的第一端按给定的几何阵列紧挨固定的装置。将导管的第一端定位在玻璃管第一端附近，致使管的阵列完全对准孔的纵轴，因而自导管第一端伸出的光纤可进入孔。用于支撑固定装置的支撑装置可沿孔的纵轴移动。提供了将光纤移入所述管第一端处孔内的装置。


图1示出了将光纤插入毛细管中的设备。
图2是一局部截面图，示出了图1中设备的一部分。
图3是沿图1中3-3线取的截面图。
图4和图5是光纤导管之光纤插入端的截面图。
图6是光纤插入设备的透视图，其中与毛细管相对的光纤导管的端部接线列布置。
图7示出了对图6设备的改进。
图8示出了适于连接与毛细管相对的光纤导管端部的端部配件(endfitting)的圆形布置。
图9是多渐变区(multi-taper)光纤耦合器的侧视图。
图10和图11分别是图8的第一和第二耦合区中光纤布置的示意图，可提供2×4耦合的功能。
图12示出了一光纤接头，它包括一具有低反射终端的光纤。
图13示出了光纤导管的菱形布置。
图14示出了将光纤输送至耦合制备设备的设备。
图15是图14中固定管(retaining tube)的端视图。
图16是图14中固定管端部的详图。
图17是图14设备中所用真空密封件的立体图。
图1示出了一种光纤插入设备10，该设备包括一工作台12，在其顶面上设有支架14和18以及管夹16。具有纵向孔29(见图2)的玻璃毛细管28被固定在管夹16中。孔端张开成漏斗27，以利于插入光纤。固定在支架14和18上的是光纤插入固定装置15和19，它们分别通过固定管22和25按适当的图形固定其所包含的多根光纤导管21和24。将每根导管21的第一端放置在毛细管28一端附近，而将每根导管24的第一端放置在毛细管28另一端的附近。导管21和24是柔性的，从而可使其第二端向外张开成喇叭形，形成一有间距的阵列，其中，相邻导管的端部以有利于插入光纤的足够大的间距隔开。导管端部的有间距的阵列可以呈现各种几何形状，以下将描述其中的一些。
当把毛细管28插入管夹16时，管端正好与固定装置15和19对准。如图3所示，每个管夹16由一具有凸出部17的弹性材料体构成，当通过两凸出部17间的开口向下推毛细管28时，凸出部17暂时向外弯曲，以容纳毛细管28。也可使用诸如弹簧控制的管夹等其他类型的管夹。图示了涂覆光纤20被插入一根光纤导管21中的情况。
如图2中更详细显示的，固定装置15由七根柔性导管21a和21g的阵列组成，在最靠近毛细管28的一端形成六管绕一管的结构。该实施例可通过以下方式实现，即把导管21a至21g安置在内直径合适(为较小管子外直径的三倍)的较大的管子22内，以将其固定成上述图形。另一种方法可将导管21a至21g粘结在一起。已经发现，不锈钢材料特别适用于固定管22和导管21。为了便于插入光纤，可为那些远离耦合器的管端配备形状合适的端部配件(end fitting)(图4)，或者使它们张开。图4所示的光纤导管21a的端部位于端部配件31的孔30内。与孔30轴向相邻的是一张开的开口或漏斗口32，涂覆光纤20通过该口插入。涂覆光纤包括一被保护层34围裹住的玻璃纤维35。
在制造耦合器过程中位于毛细管28内的那部分的光纤必须是裸露的，以便涂覆材料不会灼烧和毁坏制成的耦合器。涂覆层被剥除的区域通常是位于端部或者位于光纤的中心的区域。在把光纤20插入导管21a之前，先将光纤20上适当区域的涂覆材料除去。另一种方法是，将一足够长的光纤送过光纤导管，而使要剥除涂覆层的区域由导管中伸出。涂覆层可以手工去除，或者用自动化设备去除，例如1995年5月19日递交的美国专利申请S.N.08/444,983号(Miller14A)对此有所阐述。将涂覆层剥除后，可把光纤拉回导管中，直至光纤的全部或大部分位于导管中。例如，由此可将光纤布置在导管中，而只有其裸露端从导管伸出。然后，可将那些裸露端同时送入毛细管28的孔中。
图6示出，光纤导管21a至21g的那些与毛细管28相对的端部可按线列布置。这种线列适于用下述类型的自动光纤输送设备进行处理。与固定管22相对的导管21的端部被固定在支撑件9上，从而使其按所需的线列排列。导管21可以互相接触，也可以略微分开。与支撑件9相邻的是底座6，一条柔软的弹性材料7位于其上。例如，条带7可由泡沫橡胶制成。条带7具有多个与导管21对准的槽8。将光纤20a至20g都插入其各自导管21a至21g的一端，然后向下将其压入各自的槽8中，这些槽防止光纤再作移动。构件6、9和22都可固定在同一可移动的基座上，例如图1中基座14。
应当注意，这些图并不按比例画。在一实施例中，导管21为30厘米长，并且导管21端部和条带7之间距离的变化范围为5.5厘米至8.5厘米。
如果想制成单渐变区耦合器(例如见美国专利第5,268,979号)，那么只需使用光纤插入固定装置15和19中的一个。要制造1×6型耦合器，需剥除所有七根光纤端部的涂覆层材料。将六根光纤送入外围的六根导管21a至21f，直至涂覆层被剥除端自邻近毛细管28的导管端伸出。将第七根光纤的剥除端插入毛细管，直至它伸进自光纤插入固定装置中伸出的六根涂覆层被剥除的光纤的阵列中。通过将第七根光纤放在与孔29的纵轴对准的V形槽中，或者将其放在与该轴对准的光纤导管中，可使第七根光纤与所述纵轴对准。然后，把所有七根光纤同时向毛细管横移并伸进其管孔中，直至七根光纤被适当地定位。这时，六根光纤的涂覆层伸进一个漏斗口27(参见图2中光纤20的位置)，而第七根光纤的涂覆层伸进对面的漏斗口27中。如果需要，可在毛细管的两端涂上环氧树脂，使光纤涂覆层与管端固定。将固定装置15从毛细管28中退出。从管夹16上取下毛细管28，并将六根光纤20a至20g沿其各自的导管拉出。然后将完成的耦合器预制件插入耦合器拉制设备中，在耦合器拉制设备中，毛细管塌缩在光纤上并被拉伸，以提供具有所需耦合特性的耦合器。
图1示出，可将整个固定装置15移向毛细管28，以将诸光纤插入管孔中。在图7所示的改进中，固定装置15与毛细管保持相对固定，并且只将光纤移向毛细管28。在图7中，光纤20自固定于支撑件9的导管21伸出。如前所述，可将光纤端部定位在弹性条7的槽中。使固定在固定管22中的导管21的端部相对毛细管28轴向移动，致使毛细管与导管21之间的距离约为光纤的涂覆层被剥除部分的长度。将光纤插入导管21，使所有光纤的涂覆层被剥除端在毛细管28端部附近适当定位后，用夹具5夹住所有的光纤。夹具5被安装在显微操作台4上，而显微操作台4被可移动地安装在基座2上。这使光纤同时横穿过导管21，致使涂覆层被剥除端在孔29中定位。
尽管图6示出导管的远端可按线列排列，但图8却将导管的远端按与毛细管28相邻的管端阵列式样布置。图8示出了支撑板36的一侧，它具有可固定七个端部配件31的孔(未示出)。端部配件31布置得与相邻于毛细管28端部的导管端部的阵列相同。端部配件31按六围一的阵列排布，该阵列与图2所示的导管的阵列匹配。相邻端部配件31的间隔足够大，以便于将光纤插入漏斗口32中。
在制造诸如上述Weidman14专利申请中揭示的某些类型的多渐变区耦合器件时，需要采用有两个插入固定装置的光纤插入设备。这种多渐变耦合器使用有源光纤和假光纤两者。
图9中的多渐变区器件由一基质玻璃(matrix glass)的细长体60构成。多根光纤63穿过具有两个渐变区58和59的细长体60。器件57是通过下述方法制成的，即将光纤63插入玻璃毛细管孔中，并加热和抽空毛细管，使其塌缩到光纤上。可在点a和d之间的整个区域使毛细管塌缩。再对点a和b之间的毛细管加热，然后将其拉伸至获得所需耦合特性所必须的直径和耦合长度。随后，在点c和d之间进行加热和拉伸的步骤。
例如，为制造2×4耦合器，可如图10所示布置渐变耦合区58中的光纤，并如图11所示布置渐变耦合区59中的光纤。图10所示的光纤自基质玻璃点e开始经过区域58延伸，其伸出管端61的光纤用数字63a表示。图11所示的光纤自基质玻璃点e开始经过区域59延伸，其伸出管端62的光纤用数字63b表示。如果需要，可在耦合器的端部或者附近端接那些不用作输入或输出的光纤。
在2×4耦合器的两个渐变区中，将七根光纤排列成密堆积阵列，其中六根光纤围绕中心一根假光纤45，并且所有光纤都具有相同的直径。在渐变区58中，分别将两个输入信号37和38加至3光纤线性耦合器中两根相同的光纤46和48，其中3光纤线性耦合器还包括光纤47。光纤47与每根光纤46和48之间存在一传播常数差δβ。选择δβ的值使在某特定耦合长度下输入光纤46功率的一半耦合至光纤48。图10的光纤47中基本上不再留有功率。由渐变区58构成的耦合器是对称的，即输入光纤48的功率一半耦合至光纤46。
在渐变区之间，光纤段47、49和51被端接，从而在图9的点e区中，有源光纤段47连接假光纤52，而假光纤段49和51分别连接有源光纤段53和54。有源光纤46和48继续穿过整个器件；在点e处，它们变成渐变区59两个光学上分离的1×2耦合器的输入光纤。由此，器件的输出39、41、42和40分别出现在光纤46、48、53和54上。光纤50和中心光纤45是连续的假光纤。
最好用图12所示类型的低反射端接法端接有源光纤47、53和54。美国专利第4,979,972号所揭示的方法可形成这种低反射端接。图中，假光纤52连接有源光纤47的被端接端。这两根光纤的连接处位于图9中的点e区。
为了形成具有图10和图11所示光纤布置的多渐变耦合器件，需用两个固定装置15和19制成耦合器预制件。在制作生产图9-11器件所需的耦合器预制件期间，光纤45、46、48和50是贯穿光纤，它们包括由裸露区连接的两个尾纤部分。由于需在塌缩步骤期间将光纤按基本平行的阵列保持在玻璃管28内，所以希望使用孔29相当小的玻璃管。如果使用这样的玻璃管，那么将贯穿光纤依次插入孔中。将第一根光纤插入孔中，直至裸露区如图2所示居中，涂覆区的开始部分位于具有足够空间容纳它们的漏斗口中。之后，依次插入第二、第三和第四贯穿光纤。如果需要，可以同时插入在玻璃管中区端接的光纤段。
当需用两个固定装置15和19来形成耦合器预制件时，必须对完成光纤插入步骤后从光纤插入设备上取下耦合器预制件采取一些措施。可用轨道、槽或类似的机构(未示出)将支架14和/或支架18可滑动地(见箭头14a和18a)安装在工作台12上。耦合器预制件制造完成后，将固定装置15和19中的一个或两个从毛细管28沿轴拉回一段足够长的距离，以便从设备上卸下毛细管28，并且不损坏从中伸出的光纤。
例如，如前所述，为了形成一些单渐变区耦合器，只需用固定装置15将光纤送进毛细管28。在光纤穿过毛细管28之后，可将光纤和毛细管28的整个组件从管夹16上卸下，并从固定装置15中抽出。从而将原先位于光纤导管21内的那些光纤部分从管中抽出。如果光纤线盘为导管21提供长度连续的光纤，那么可从导管21中拉出足够长的光纤，以起光纤尾纤的作用，然后将光纤割断。然后将完成的耦合器预制件(毛细管28和光纤的复合物)插入耦合器拉制设备中，以进行毛细管塌缩和逐渐变细的步骤。
光纤在光纤插入固定装置中的排列依赖于管中光纤的数量和几何排列。图13的固定装置57包括四个光纤导管58，固定器件59将它们限制成一个菱形阵列。用这种固定装置可将四根光纤送入具有菱形孔的毛细管中。
在图14-17所示的实施例中，光纤插入固定装置70被固定在支撑臂71的一端，支撑臂71的另一端与一平台(stage)72相连，平台72可沿轨道73移动，如箭头72a所示。平台72的垂直位置由可编程的控制器74确定。为了简单起见，图14中由控制器74控制的大部分元件用标有PC箭头表示。固定装置70包括一固定管75，内装光纤导管77和78以及酒精分配管79。环氧树脂80将管77、78和79与管75的端部固定(图15)。
每根光纤导管77和78远离支撑臂71的端部位于光纤输送机构81的附近。光纤绕盘(未示出)被安装成不可旋转的，以便放出绕在其上的光纤82和82送至输送机构81。每根盘绕光纤的固定端与一测量系统的检测器(未示出)相连。光纤82和82穿过输送机构并分别插入导管77和78中。管84和85分别将氮气送入光纤导管77和78。在光纤进入导管之前，导管77和78的氮气输出端86和87分别吹除光纤82和83上的灰尘和碎屑。通过导管77和78流至其靠近支撑臂71的端部的氮气降低了光纤穿过导管时导管与光纤之间的摩擦。
光纤输送机构81包括一辊子90，步进电动机91可使其向任一方向旋转。位于辊子90上方的是两个由气体操纵的气缸94和95所驱动的惰辊92和93。通常，通过PC控制的阀门将气体送至气缸94和95的下端，使惰辊92和93偏离辊子90。所谓PC控制是指阀门处于可编程控制器的控制下。另一种方法是，用诸如弹簧等装置使惰辊92和93偏离辊子90，并通过向气缸94和95提供压缩气体驱动其抵紧辊子90。为了把光纤83送入管78，应驱动气缸94，从而把辊子92下降至辊子90上。电动机91沿箭头90a所指的顺时针方向旋转辊子90。当传送了足量光纤后，惰辊92从主辊子90上撤回，并驱动气缸98以降低夹具96抵紧条状体97，从而防止光纤再作移动。在传送光纤83期间，定位夹具(未示出)将光纤82抵紧在条状体97上，以防止其移动。在光纤83向导管78传送期间，PC控制的阀门将压缩气体送至气缸98的下部入口，从条状体97撤回夹具96。已向导管78传送足够长的光纤83后，驱动气缸98，使定位夹具96将光纤83抵紧在条状体97上。
辊子90、92和93的表面以及夹具96和条状体97与光纤接触的表面可涂覆一层弹性材料，以避免损坏光纤。
利用阀门100将来自压缩源的酒精送至管79。图16中示出，酒精滴液101从导管79中滴出。
耦合器拉制设备105位于光纤插入固定装置70的下方。设备105包括支撑毛细管108用的夹盘106和107。夹盘106和107分别与平台109和110相连，每个平台可沿箭头109a和110a所示的方向上下移动。将光纤插入毛细管108之后，真空密封件112和113沿箭头112a和113a所示的方向移动，将毛细管108的两端密封在抽真空的空腔内。
图17示出了左上方的真空密封件112。它由一块金属后板115构成，后板115中有一孔116，适于连接放气阀122。环绕后板115表面四周的是一弹性密封垫117，其中有一半圆柱形的槽118，该槽适于容纳毛细管108的端部。密封垫117的中心部分是空的，所以与后板115的表面形成一个空腔120。左上方真空密封件中的孔116与放气阀112相连(图14)，而右上方真空密封件中的孔与一真空源V相连。同样，真空密封件113中的一个与真空源V相连，而另一个真空密封件113与放气阀123相连。
按下述方式，可用图14的设备制作1×2的光纤耦合器。
从光纤导管78拉出长度足以形成涂覆层被剥除的球形端接端部的光纤83。依照美国专利申请S.N.08/444,983的原理，把热惰性气体引向涂覆层被剥除的区域，可将光纤83的端部的涂覆层剥除。然后根据美国专利第4,979,972号在光纤端部形成低反射的球形端接。将涂覆层被剥除后光纤的端接端部拉回导管78中。
从光纤导管77中拉出足量的光纤82，以提供一涂覆层被剥除的区域，该光纤的长度比毛细管108的长度略短，自光纤端部开始约2米。另外，从光纤82的端部剥除大约三英寸(7.6厘米)的涂覆层材料。可使用上述的热惰性气体光纤涂覆层剥除技术。将光纤82拉回导管77，但留出约1/4英寸(0.6厘米)。
将固定管75向下移动，直至光纤82的端部进入毛细管108的孔中。将光纤82送进毛细管108，直至裸露的中区的底部正好位于毛细管108的上方。将酒精液滴从导管79送至毛细管108的孔中，同时使光纤82从孔中穿过。然后，固定管75向上移动(离开毛细管108)，并以相同的速度传送光纤82，致使光纤和毛细管108之间不存在相对移动。当光纤82的裸露的中区完全露出时，停止传送光纤和移动固定管。
将涂覆层已剥除的光纤端部加以切割(cleave)并插入靠模对接装配工具(cam splice assembly tool)中，以暂时将其与测量系统中的光源相连。
从导管78传送光纤83，直至其涂覆层被剥除的端部区域位于光纤82涂覆层被剥除的中区附近。下夹具(bottom clamp)125位于平台127上，平台可以如箭头127a所示垂直移动。夹具125由机构126驱动，靠近光纤82伸出毛细管108底部的那部分。下夹具和固定管75以相同的速率向下移动。当光纤82和83的涂覆层被剥除区同时下降进入毛细管108时，从导管79输送酒精滴液。当两根光纤的裸露区都位于毛细管108的孔中后，合拢下方的真空密封件113，并从毛细管108的孔中排空酒精。对毛细管孔抽气大约20秒。并通过阀门123将气体吹进左方的真空密封件113。在抽真空排放酒精期间，进行光学参考测量。
升起固定管75，并以相同的速率使光纤82和83穿过管77和78，直至管77、78和79的底部通过了上方的真空密封件112。合拢上方的真空密封件，并在位于毛细管108顶部的上方的真空空腔内抽真空。通过阀门122将气体吹进左方的真空密封件112，同时抽空密封件的另一侧。这产生了一快速移动的气流，可排出已聚积在毛细管108顶部的酒精。该抽气机不仅在酒精排放期间起作用，而且在随后的毛细管塌缩和拉伸步骤中施加真空期间起作用；应当注意，这两个步骤只需要较低的真空度。
燃烧器111最好是一拼合式燃烧器(split buvner)，可在光纤制造过程中于适当的时间接近毛细管108。利用甲烷和降低流量的氧气，点燃燃烧器的两部分，并向里移，靠近毛细管108的周围。然后，增大氧气的流量，并将毛细管108的中区加热至足够高的温度，以使其塌缩在光纤上。大约15-30秒后(一般为22秒)，沿相反方向横移上下夹盘。并形成一渐变区。如果需要附加拉力，则一般可在点燃火焰后大约2-10秒时开始横移夹盘。
打开真空密封件，将环氧树脂分配在耦合器的端部。向所加的环氧树脂照射紫外线，使之固化。
当耦合器充分冷却(30～45秒)时，进行光学测量。
从拉制夹盘上取下耦合器本体，并用光纤输送机构量出耦合器顶部的光纤尾纤，直至约有2米光纤从耦合器的顶端伸出。然后，割断输出引线，并从拉制设备上卸下耦合器。
由可编程计算机控制的一些或所有功能可利用电气开关手动完成。
图14中的自动光纤插入设备不限于图14和图15所示的光纤插入固定装置的类型。这种设备还可以使用图2所示类型的固定装置和包含不止七根光纤导管的固定装置，以形成1×6耦合器，1×8耦合器及类似产品。
权利要求
1.一种将多根光纤插入玻璃管孔中致使所述光纤在所述孔中紧挨着排列从而所述多根光纤的截面结构构成给定几何阵列的方法，其中所述毛细管具有第一和第二端，所述孔具有一纵轴，其特征在于，所述方法包括下列步骤支撑所述玻璃管，支撑多根导管，使其第一端靠近所述玻璃管的第一端，所述导管的第一端按所述给定的几何阵列保持紧挨着，所述导管的第一端具有与所述孔的纵轴对准的纵轴，将多根光纤插入所述多根导管，每根光纤都有一裸露区，并且将所述光纤移向所述玻璃管，直至其裸露区伸到所述玻璃管的孔内。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动光纤的步骤包括保持所述导管相对于所述玻璃管的固定位置关系，并移动所述光纤穿过所述导管。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动光纤的步骤包括保持所述光纤相对于所述导管的固定位置关系，并将所述导管移向所述玻璃管。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述导管的第二端排成一几何阵列，该阵列的截面结构与所述给定的截面结构不同。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述导管的第二端排成一线列。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述导管的第二端排成具有所述给定截面结构的阵列，所述导管第二端处相邻导管间的间距比所述导管第一端处相邻导管间的间距大。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使某种气体流过所述导管的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将至少一根光纤插入所述玻璃管第二端的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将一根光纤沿所述孔的纵轴插入所述玻璃管第二端的步骤。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多根光纤同时插入所述玻璃管。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤中第一根的裸露区处于其中心区域，并且所述插入步骤包括将所述第一光纤单独插入所述孔中，直至其裸露区伸至所述孔内。
12.一种制造至少包括一根第一涂覆光纤的器件的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤至少提供一根具有第一和第二端的导管，将所述第一涂覆光纤送入所述至少一根导管的第一端，直至其一部分自所述导管的第二端伸出，去除所述第一涂覆光纤某一端区域的涂覆层材料，以形成第一裸露区，并且至少将一部分所述第一光纤拉回所述至少一根导管中。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述器件是光纤耦合器预制件，并且所述至少提供一根导管的步骤包括提供多根导管，每根导管都具有第一和第二端，所述导管的第一端紧挨着聚集在一起，所述至少一根导管构成所述多根导管的第一根，所述方法还包括下列步骤支撑有一穿孔的玻璃管，将第二根光纤送入所述第二根导管的第一端，直至其一部分自所述第二导管的第二端伸出，去除所述第二根光纤上某一区域的涂覆层，以形成第二裸露区，将所述导管的第二端定位在所述玻璃管之所述第一端的附近，并且将所述第一和第二光纤送入所述导管的第一端，直至所述第一和第二裸露区位于所述孔内。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在去除所述第一光纤涂覆层后将所述第一光纤全部拉回所述第一导管。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在去除所述第一光纤涂覆层后不将所述第一光纤全部拉回所述第一导管。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在输送第一光纤的步骤期间，所述导管的所述第二端处于第一位置，所述方法还包括这样的步骤，即将所述导管移至某一位置，然后自所述导管的第二端送入所述第一光纤。
17.一种将多根光纤插入玻璃管孔中致使所述光纤紧挨着排列的设备，其中所述多根光纤的截面结构构成某个给定的几何阵列，所述毛细管具有第一和第二端，所述孔具有一纵轴，所述设备的特征在于，包括用于固定所述管的管夹装置，多根导管，每根所述导管都具有第一和第二端，将所述导管的第一端按所述给定几何阵列紧挨着固定的装置，将所述导管的第一端定位在所述玻璃管所述第一端附近的装置，它使所述导管的阵列完全对准自所述导管第一端伸出的光纤进入所述孔时所述孔的纵轴，用于支撑所述固定装置的装置，所述支撑装置可沿所述孔的纵轴移动，和将所述光纤移入所述管第一端处所述孔的装置。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括位于所述管的第二端，用于夹住自所述管伸出的光纤并将所述光纤拉出所述管的装置。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，用于移动所述光纤的所述装置包括将所述光纤中的一根移入所述孔中同时使余下的光纤和所述导管相对于所述管保持固定位置关系的装置。
20.如权利要求17所述的设备，其特征在于，用于移动所述光纤的装置包括将所有所述光纤同时移入所述孔中时使所述导管相对于所述玻璃管保持固定位置关系的装置。
21.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述导管的第二端排列成某种几何阵列，其截面结构与所述给定的截面结构不同。
22.如权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括将至少一根光纤插入所述玻璃管第二端的装置。
23.如权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括第二组多根导管，每根导管具有第一和第二端，将所述第二组多根导管的第一端按所述给定几何阵列紧挨着固定的装置，将所述第二组多根导管的第一端定位在所述玻璃管所述第二端附近的装置，它使所述导管的阵列完全对准自所述第二组多根导管之第一端伸出的光纤进入所述孔时所述孔的纵轴。
24.如权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括被固定于所述导管的第二端，用于向所述孔中喷入挥发性润滑液体的装置。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述导管的第一端位于一固定管中，并且用于喷射润滑液体的所述装置位于所述固定管中。
26.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述管夹装置包括第一和第二夹盘，它们在所述玻璃管第一和第二端附近的纵向位置处夹住所述玻璃管。
全文摘要
为制造过包层光纤耦合器，将多根光纤的裸露区定位在玻璃毛细管内。然后塌缩并拉伸管的中区，使光纤耦合。为获得所需的耦合特性，诸光纤必须紧挨着固定在玻璃管管孔中，而使光纤的截面结构构成一给定的几何阵列。为确保光纤适当地定位在玻璃管内，需将它们从多根导管送至玻璃管，导管的端部按给定的几何阵列紧挨着固定在玻璃管端部的附近。
文档编号G02B6/26GK1155668SQ96120200
公开日1997年7月30日 申请日期1996年9月27日 优先权日1996年9月27日
发明者乔尔·帕特里克·卡伯利, 威廉·詹姆斯·米勒 申请人:康宁股份有限公司