專利名稱：拉制光纖的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從光纖預(yù)制品制作光纖的設(shè)備和方法，特別是，拉制光纖的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在提供高傳輸速率和發(fā)射/接收大量光信號(hào)中光纖是有利的。然而，它們對(duì)偏振模色散現(xiàn)象是有弱點(diǎn)的，偏振模色散現(xiàn)象色散在光纖內(nèi)部傳播的光信號(hào)。這增加光信號(hào)的比特誤差率并限制傳輸光信號(hào)的能力和速率。
由光纖結(jié)構(gòu)中的幾何形變、剩余應(yīng)力等引起偏振模色散。這些因素引起光纖中的形變，光纖的折射率不規(guī)則地變化。光信號(hào)通過不正常的區(qū)域傳播時(shí)，光纖的折射率不規(guī)則地變化，組成光信號(hào)的分量的角度和速度經(jīng)歷不規(guī)則地變化。組成光信號(hào)的分量的角度和速度的這些變化是引起光纖中的偏振模色散現(xiàn)象的因素之一。偏振模色散也是由外部環(huán)境因素引起的，如外部溫度的變化。
為減小偏振模色散，已提出扭絞光纖。扭絞光纖的方法涉及旋轉(zhuǎn)光纖預(yù)制品，從此光纖預(yù)制品拉制光纖，如在國(guó)際專利申請(qǐng)WO83/00232，David等，文章名為“Central electricity generating board”中公開的。在美國(guó)專利號(hào)5298047，文章名為“由于永久的旋轉(zhuǎn)制作有低偏振模色散的光纖”，和專利號(hào)5418881、專利號(hào)5704960、專利號(hào)5943466和專利號(hào)6148131(上述內(nèi)容合并在此作為參考)中公開的方法，其中使用位于拉制光纖路徑上的旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)設(shè)備，賦予拉制光纖旋轉(zhuǎn)的力。此外，美國(guó)專利號(hào)6189343，F(xiàn)ranco Cocchini等，文章名為“形成光纖的設(shè)備和方法”(上述內(nèi)容合并在此作為參考)中公開方法，其中，旋轉(zhuǎn)適合于涂覆裸露光纖(即，沒有涂覆涂層的光纖)的涂層設(shè)備，合并扭絞制作涂覆外部涂層的光纖。
根據(jù)上面提到的方法，在拉制光纖過程合并扭絞制作光纖抑制光纖的偏振模色散。最后，由重復(fù)提供光纖沿拉制光纖軸向左和向右旋轉(zhuǎn)力，提出對(duì)光纖中施加螺旋性，因此制作合并有相反方向扭絞的光纖。
然而，這些方法存在如下問題，如果光纖經(jīng)受重復(fù)的向左和向右旋轉(zhuǎn)力形成有相反方向的扭絞，光纖的幾何結(jié)構(gòu)傾向于變得不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中提到的問題，提供一種拉制光纖的方法，其中，抑制光纖的偏振模色散，并改善光纖的幾何結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供一種加熱光纖預(yù)制品的一端并從加熱的光纖預(yù)制品拉制光纖的方法。方法包括涂覆步驟，在從光纖預(yù)制品中拉出的第一光纖的外周界形成許多有不同粘度的涂層；扭絞步驟，拉第二光纖，第二光纖在相對(duì)于第一光纖的拉制軸傾斜的方向上有形成的涂層，形成合并扭絞的第三光纖。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)的描述中，本發(fā)明上面的特征和優(yōu)點(diǎn)將更清晰。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明拉制光纖的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖2顯示在圖1中的旋轉(zhuǎn)單元的結(jié)構(gòu)；圖3顯示在圖1中的涂覆單元的wet-on-wet型結(jié)構(gòu)；圖4顯示在圖1中的涂覆單元的wet-on-dry型結(jié)構(gòu)；圖5顯示在圖1中的第一光纖的截面圖；圖6顯示在圖1中的第二光纖的截面圖；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的光纖的偏振模色散值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的分布視圖；圖8是說明在光纖的長(zhǎng)度與直徑的變化方面，在本發(fā)明和當(dāng)前技術(shù)之間的差別的視圖；圖9是說明根據(jù)UV燈的強(qiáng)度的變化，在偏振模色散和轉(zhuǎn)數(shù)之間關(guān)系的視圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)例。因?yàn)橐阎δ芎秃喜⒌慕Y(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述使得本發(fā)明的主題不清晰，為了清楚和簡(jiǎn)單，這里省略其詳細(xì)描述。
根據(jù)本發(fā)明，提供由加熱光纖預(yù)制品的一端并從加熱的光纖預(yù)制品拉制光纖的方法。方法涉及涂覆步驟和扭絞步驟。在涂覆步驟中，涂覆第一光纖。在扭絞步驟中，在相對(duì)于第一光纖的拉制軸傾斜預(yù)先確定的角度拉有涂層的第二光纖，形成合并扭絞的第三光纖。
第一光纖是從光纖預(yù)制品拉出的光纖，包括位于中心部分的纖芯，和圍繞在纖芯的外周界面的包層。第二光纖包括在第一光纖的外周界面形成的涂層。由制作合并扭絞的第二光纖獲得第三光纖，第二光纖有在其上面形成的涂層。
在涂覆步驟中，第一光纖的外周界面多次涂覆有不同粘度的涂料液，獲得在其上面有涂層的第二光纖。如果在第一光纖的外周界面形成有與第一光纖同樣粘度的涂層，假設(shè)在扭絞步驟中，加在第二光纖的每次扭絞加在包層上。因此，涂層應(yīng)該包括許多有不同粘度的層，所以調(diào)整加在第二光纖上的扭絞程度。因此，由調(diào)整各涂層的粘度，調(diào)整加在第三光纖上的殘留的扭絞。
使用涂料液形成第二光纖的各涂層，當(dāng)涂層位于遠(yuǎn)離第二光纖的中心時(shí)，涂料液的粘度分別漸漸降低。結(jié)果，加在第二光纖上的殘留的扭絞增加，同時(shí)它的偏振模色散降低。
作為由雙折射引起的現(xiàn)象，光纖的偏振模色散是由于內(nèi)部因素，包括纖芯的非圓比率，折射率的不同，在拉制時(shí)不均勻的應(yīng)力的應(yīng)用，和外部因素，包括光纖的彎曲，扭絞，溫度和濕度。特別是，如果轉(zhuǎn)數(shù)超過臨界點(diǎn)，由于切變應(yīng)力偏振模色散增加。根據(jù)近來的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T，推薦限制電纜偏振模色散鏈接設(shè)計(jì)值(電纜PMDg)，關(guān)于光纖G652.B和G652.D在 中。因此，對(duì)偏振模色散有更嚴(yán)格的要求。如果轉(zhuǎn)數(shù)超過1.5轉(zhuǎn)數(shù)/M，由扭絞制作帶狀光纖是困難的。因此，為了控制偏振模色散，根據(jù)本發(fā)明適當(dāng)?shù)木S持剩余的扭絞是重要的。
下文中，加在第二光纖上的螺旋稱為“剩余的扭絞”，加在第三光纖上的每單位長(zhǎng)度的剩余扭絞數(shù)稱為“轉(zhuǎn)數(shù)”。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明拉制光纖的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖所示，設(shè)備包括加熱爐100，用于加熱光纖預(yù)制品110；涂覆單元200，形成第二光纖，在它上面形成有至少一個(gè)涂層；旋轉(zhuǎn)單元300，形成在預(yù)先確定的方向上合并扭絞的第三光纖；外直徑測(cè)量設(shè)備140；和冷卻器150。
加熱爐100包括至少一個(gè)加熱器120，130，用于加熱光纖預(yù)制品110的底部。
涂覆單元200，根據(jù)在第一光纖160上形成的涂層如何固化，可配置為wet-on-wet型或wet-on-dry型結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在分別參考圖3和4描述各個(gè)涂覆單元200的結(jié)構(gòu)。
圖3顯示在圖1中的涂覆單元200的wet-on-wet型結(jié)構(gòu)。如所顯示的，涂覆單元200包括第一涂覆機(jī)210，第一光纖160通過由UV可固化的聚合物材料組成的涂液中穿過；第二涂覆機(jī)220，第一光纖160通過由有粘度低于第一涂覆機(jī)210的UV可固化的聚合物材料組成的涂液中穿過；UV燈230，固化第一光纖160的涂層，形成有多層結(jié)構(gòu)涂層的第二光纖240。
圖4顯示在圖1中的涂覆單元200的wet-on-dry型結(jié)構(gòu)。如所顯示的，涂覆單元200包括第一涂覆機(jī)210，第一光纖160通過由UV可固化的聚合物材料組成的涂液中穿過；第一UV燈230a，固化已穿過第一涂覆機(jī)210的第一光纖160的涂層；第二涂覆機(jī)220，第一光纖160通過由UV可固化的聚合物材料組成的，并且其粘度低于第一涂覆機(jī)210的粘度的涂液中穿過；第二UV燈230b，固化第一光纖160的涂層，形成有多層結(jié)構(gòu)涂層的第二光纖240。
如在圖3和4中顯示的，UV可固化的聚合物可包括基于丙烯酸鹽的材料或基于乙烯基的材料。以各種不同的方式調(diào)整分別注入到第一和第二涂覆機(jī)210和220的涂液粘度，調(diào)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)輪加到第二光纖240的剩余的扭絞度是可能的。此外，調(diào)整UV燈230，230a，230b的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)輪330加到第二光纖240的剩余的扭絞，和第三光纖350的偏振模色散度是可能的。
圖9說明根據(jù)UV燈的強(qiáng)度的變化，在偏振模色散和轉(zhuǎn)數(shù)之間關(guān)系的視圖。如所顯示的，當(dāng)UV燈的強(qiáng)度增加時(shí)，加到第二光纖的剩余的扭絞增加，同時(shí)第三光纖的偏振模色散下降。
圖2顯示在圖1中的旋轉(zhuǎn)單元300的結(jié)構(gòu)。如所顯示的，旋轉(zhuǎn)單元300包括旋轉(zhuǎn)輪330，導(dǎo)向輪320，輔助輪310和絞盤，用于控制拉制第一，第二和第三光纖160，240和350的速率。
旋轉(zhuǎn)輪330適合于在相對(duì)于第一光纖160的拉制軸401傾斜預(yù)先確定的方向拉制第二光纖240，因此制作第二光纖240合并同方向的剩余的扭絞，獲得第三光纖350。旋轉(zhuǎn)輪330傾斜于拉制軸401順時(shí)鐘或逆時(shí)鐘方向，第一和第二光纖沿此拉制軸401拉制，因此制作第二光纖240合并剩余的扭絞，獲得第三光纖350。
導(dǎo)向輪320位于平行于旋轉(zhuǎn)輪330和涂覆單元200之間的拉制軸401的位置，引導(dǎo)從涂覆單元200進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)輪330的第二光纖240，因此，第二光纖240不會(huì)由于旋轉(zhuǎn)輪330到沿拉制軸401的路徑的外面。換言之，導(dǎo)向輪320引導(dǎo)第二光纖240沿著旋轉(zhuǎn)輪330和涂覆單元200之間的拉制軸401行進(jìn)。
輔助輪310位于平行于導(dǎo)向輪320和涂覆單元200之間的拉制軸401的位置，并適合于控制由旋轉(zhuǎn)輪330和拉制軸401之間的角度差引起的額外旋轉(zhuǎn)力。
圖5是顯示在圖1中的第一光纖的截面圖。如所顯示的，第一光纖160包括位于它的中心部分的纖芯161，和圍繞在纖芯161的外周界面的包層162。
圖6是顯示在圖1中的第二光纖的截面圖。如所顯示的，第二光纖240包括第一光纖160，和圍繞在包層162的外周界面的第一和第二涂層241和242。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的光纖的偏振模色散值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的分布視圖。圖7表示測(cè)量根據(jù)本發(fā)明制作的許多光纖的偏振模色散，并顯示偏振模色散對(duì)光纖具有的旋轉(zhuǎn)數(shù)的變化。當(dāng)旋轉(zhuǎn)數(shù)增加時(shí)，偏振模色散減小。然而，如果旋轉(zhuǎn)數(shù)超過臨界點(diǎn)，由于剪切應(yīng)力偏振模色散增加。
圖8是說明在光纖的長(zhǎng)度對(duì)直徑的變化方面，在本發(fā)明和當(dāng)前技術(shù)之間的差別的視圖。如所顯示的，本發(fā)明的光纖表現(xiàn)有±0.04μm標(biāo)準(zhǔn)偏差的平滑分布，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制作的光纖表現(xiàn)有±0.15μm標(biāo)準(zhǔn)偏差的嚴(yán)重不規(guī)則。
很明顯，由光纖涂覆許多有不同粘度的涂液，并選擇性的調(diào)整涂液的粘度，在調(diào)節(jié)加到光纖上的扭絞度是可能的方面本發(fā)明是有利的。此外，因?yàn)樵陬A(yù)先確定的方向上給予扭絞，制作合并扭絞的光纖是容易的。此外，制作有補(bǔ)償偏振模色散的穩(wěn)定特性的光纖是可能的。
雖然參考優(yōu)選實(shí)例顯示和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解不偏離由所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍，可作形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種拉制光纖的方法，包括步驟(a)加熱光纖預(yù)制品的一端，用于拉制光纖；(b)在光纖的外周界面涂覆許多有不同粘度的涂層；(c)在傾斜預(yù)先確定角的方向拉涂覆的光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用不同粘度涂覆光纖的外周界面的步驟(b)執(zhí)行預(yù)先確定的次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用涂液形成各涂層，當(dāng)涂層位于遠(yuǎn)離光纖的中心時(shí)，涂液的粘度逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于涂液包括有不同粘度的聚丙烯酸鹽材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于涂液包括有不同粘度的可固化的聚合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于涂液包括有不同粘度的聚乙烯基材料。
7.一種拉制光纖的設(shè)備，包括加熱爐，用于加熱光纖預(yù)制品；涂覆單元，涂覆從加熱爐拉出的第一光纖，在它外周界面提供有不同粘度的至少一個(gè)涂層，用于形成第二光纖；旋轉(zhuǎn)單元，在形成第三光纖的方向上合并扭絞制作第二光纖，旋轉(zhuǎn)單元有旋轉(zhuǎn)輪，拉出有相對(duì)于第一光纖的拉制軸傾斜預(yù)先確定角度的第二光纖，形成第三光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于旋轉(zhuǎn)單元還包括導(dǎo)向輪，位于平行于旋轉(zhuǎn)輪和涂覆單元之間的拉制軸的位置，引導(dǎo)從涂覆單元進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)輪的第二光纖，因此，沿著拉制軸行進(jìn)，不會(huì)由于旋轉(zhuǎn)輪離開它的路徑；輔助輪，位于平行于導(dǎo)向輪和涂覆單元之間的拉制軸的位置，對(duì)來自旋轉(zhuǎn)輪的第二光纖施加恒定的扭絞；絞盤，用于控制第一，第二和第三光纖的拉制速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于還包括外直徑測(cè)量設(shè)備，用于測(cè)量從加熱爐拉制的第一光纖的外直徑；冷卻器，冷卻已穿過外直徑測(cè)量設(shè)備的第一光纖。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于涂覆單元包括第一涂覆機(jī)，用于移動(dòng)第一光纖160通過由UV可固化的聚合物材料組成的涂液；第二涂覆機(jī)，用于移動(dòng)已穿過第一涂覆機(jī)的第一光纖，通過由UV可固化的聚合物材料，而且其粘度低于第一涂覆機(jī)的粘度組成的涂液；UV燈，用于固化已穿過第二涂覆機(jī)的第一光纖的涂層，形成有多層結(jié)構(gòu)涂層的第二光纖。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于UV可固化的聚合物包括基于丙烯酸鹽的材料或基于乙烯基的材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于涂覆單元包括第一涂覆機(jī)，用由UV可固化的聚合物材料組成的涂液涂覆第一光纖；第一UV燈，固化已穿過第一涂覆機(jī)的第一光纖的涂層；第二涂覆機(jī)，用由UV可固化的聚合物材料，而且它的粘度低于第一涂覆機(jī)的粘度組成的涂液涂覆已穿過第一UV燈的第一光纖；第二UV燈，固化已穿過第二涂覆機(jī)的第一光纖的涂層，形成有多層結(jié)構(gòu)涂層的第二光纖。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于選擇性的控制第三光纖的剩余扭絞在1.5轉(zhuǎn)數(shù)/M以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于第三光纖有電纜偏振模色散鏈接設(shè)計(jì)值 或更低。
全文摘要
一種拉制光纖的方法，在方法中從光纖預(yù)制品拉制的第一光纖的外周界面上形成有不同粘度的許多涂層，在相對(duì)于第一光纖的拉制軸傾斜的方向拉制在上面形成涂層的第二光纖，形成合并扭絞的第三光纖。
文檔編號(hào)C03C25/10GK1664629SQ200410077040
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者吳成國(guó), 金永錫, 李載昊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社