專利名稱：制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及改進(jìn)用于拼接光纖的技術(shù)，具體涉及制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的系統(tǒng)和方法的有利方面。
背景技術(shù)：
最近以來(lái)已開(kāi)發(fā)了稱之為反色散光纖(IDF)的新型光纖，其中包括色散補(bǔ)償光纖(DCF)，這種光纖有負(fù)陡坡的色散特性。DCF的一種用途是優(yōu)化利用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF)制成的現(xiàn)有光纖鏈路的色散特性，它可以工作在不同的波長(zhǎng)上。美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)No.09/596,454公開(kāi)了這種技術(shù)，2000年6月19日申請(qǐng)，已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，將它合并在此供參考。
DCF的重要參數(shù)是額外損耗，額外損耗是利用DCF與諸如SSMF的其他類型光纖拼接制成光纖傳輸線時(shí)產(chǎn)生的。為了獲得高度的負(fù)色散，DCF使用有高折射率的小纖芯，其模場(chǎng)直徑在1550nm下約為5.0μm，而SSMF的模場(chǎng)直徑在1550nm下約為10.5μm。纖芯直徑的差別導(dǎo)致利用熔融拼接技術(shù)連接DCF到SSMF時(shí)產(chǎn)生很大的信號(hào)損失。通過(guò)選取允許DCF纖芯擴(kuò)散的拼接參數(shù)，從而使DCF纖芯的模場(chǎng)直徑逐漸向外變細(xì)而產(chǎn)生漏斗效應(yīng)，可以減小信號(hào)損失量。然而，典型DCF中高濃度的氟摻雜劑限制了這種技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)楫a(chǎn)生漏斗效應(yīng)所需的熱量和持續(xù)時(shí)間可能導(dǎo)致氟摻雜劑的多余散射擴(kuò)散。
此外，在某些應(yīng)用中，例如，海纜系統(tǒng)，要求2000kpsi以上的拼接(splice)強(qiáng)度。因此，需要有制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及上述的問(wèn)題和其他的問(wèn)題，其特征是提供用于制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的系統(tǒng)和方法。在按照本發(fā)明一個(gè)方面的方法中，第一光纖與第二光纖在拼接點(diǎn)拼接。拼接光纖裝入熱處理站，其中燃?xì)鈬姛艋鹧嬗糜跓崽幚戆唇狱c(diǎn)的拼接區(qū)，熱處理減小第一光纖與第二光纖之間的拼接損耗。在加熱拼接區(qū)的同時(shí)，吹洗干氣到熱處理過(guò)程期間噴燈火焰的周?chē)匀コ唇庸饫w表面的水份。按照本發(fā)明的其他特征，吹洗氣體饋入到噴燈火焰，以去除火焰中的灰塵顆粒，并在完成熱處理之后，噴燈火焰用于恢復(fù)拼接光纖的玻璃表面。本發(fā)明的其他特征提供用于制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的噴燈組件。在參照以下的詳細(xì)描述和附圖之后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。


圖1是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF)樣本的徑向剖面圖，沒(méi)有按比例畫(huà)出。
圖2是圖1所示SSMF的折射率(RI)分布的曲線圖。
圖3是色散補(bǔ)償光纖(DCF)樣本的徑向剖面圖，沒(méi)有按比例畫(huà)出。
圖4是圖3所示DCF的RI分布的曲線圖。
圖5是利用圖1所示SSMF和圖3所示DCF制造的光纖傳輸線的縱向剖面圖。
圖6至圖9表示一系列的視圖，說(shuō)明用于減小圖3所示DCF和圖1所示SSMF制造的光纖傳輸線中拼接損耗的技術(shù)。
圖10至圖12表示一系列的縱向剖面圖，說(shuō)明利用圖6至圖9所示技術(shù)過(guò)程期間SSMF和DCF中摻雜劑分量的變化。
圖13表示圖12所示SSMF在拼接點(diǎn)處的徑向剖面圖。
圖14表示圖13所示SSMF的RI分布。
圖15表示圖12所示DCF在拼接點(diǎn)處的徑向剖面圖。
圖16表示圖15所示DCF的RI分布。
圖17表示熱處理站例子的透視圖，它適用于實(shí)現(xiàn)此處描述的技術(shù)。
圖18表示按照本發(fā)明一個(gè)方面的燃?xì)鈬姛艚M件。
圖19表示按照本發(fā)明一個(gè)方面的另一種燃?xì)鈬姛艚M件。
圖20表示平均拼接強(qiáng)度作為氧氣流量函數(shù)的曲線圖。
圖21表示按照本發(fā)明一個(gè)方面的熱掃描技術(shù)方案。
圖22A-22C表示按照本發(fā)明一個(gè)方面用于增大和減小噴燈燃?xì)饬髁康亩鄠€(gè)視圖。
圖23是按照本發(fā)明一個(gè)方面的拼接點(diǎn)的損耗和強(qiáng)度值的表格。
圖24是按照本發(fā)明一個(gè)方面的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的特征是提供用于制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的系統(tǒng)和技術(shù)，其中利用諸如色散補(bǔ)償光纖(DCF)的反色散光纖(IDF)和諸如標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF)的第二種光纖。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明精神的條件下，此處描述的系統(tǒng)和技術(shù)可用于其他類型的光纖和光纖摻雜劑。此外，以下描述的技術(shù)可以單獨(dú)實(shí)施，或者與其他的技術(shù)進(jìn)行組合。
圖1表示一段SSMF10的剖面圖。SSMF通常是利用二氧化硅(SiO2)制成的。SSMF10包括摻鍺的纖芯12和圍繞纖芯12的未摻雜外包層14。圖2表示SSMF10的折射率(RI)分布20。如圖2所示，SSMF RI分布20包含對(duì)應(yīng)于SSMG纖芯12的中央平臺(tái)22。
圖2表示一段DCF30的剖面圖。DCF通常也是利用二氧化硅制成的。圖2所示的DCF30包括摻鍺的纖芯32，摻氟的第一包層34，和未摻雜的外包層36。圖4表示DCF30的RI分布40。如圖4所示，DCF RI分布40包含對(duì)應(yīng)于DCF纖芯32的中央尖峰42，和尖峰42兩側(cè)的一對(duì)深溝槽44，它對(duì)應(yīng)于摻氟的包層34。為了在RI分布40中獲得尖峰42和溝槽44，在DCF纖芯32中使用高濃度鍺摻雜劑。應(yīng)當(dāng)注意，某些DCF光纖可以有與本例不同的RI分布和摻雜劑濃度。然而，根據(jù)此處的描述應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)也可應(yīng)用于這些其他的DCF光纖。
圖5是利用SSMF10與DCF30互相連接制造的光纖傳輸線50的縱向剖面圖。從圖5中可以看出，SSMF纖芯12遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DCF纖芯32。此外，從圖2和圖4中可以看出，兩種光纖的RI分布20和40有十分不同的形狀。這些直徑和形狀的差別導(dǎo)致很大的拼接損耗。
通過(guò)熱膨脹DCF纖芯32，使它接近于SSMF纖芯12的尺寸，可以減小纖芯直徑失配導(dǎo)致的拼接損耗。然而，由于摻氟包層34的原因，DCF纖芯32的熱膨脹是有問(wèn)題的。與鍺相比，氟在較低的溫度下開(kāi)始擴(kuò)散。因此，加熱DCF30使它的纖芯發(fā)生熱膨脹，可能引起氟的不均勻擴(kuò)散而造成拼接損耗。
因此，我們開(kāi)發(fā)了這樣一種技術(shù)，其中熱處理站用于熱膨脹DCF纖芯32，而仍然產(chǎn)生均勻的氟摻雜劑擴(kuò)散。這種技術(shù)在美國(guó)專利申請(qǐng)中有充分的描述。
圖6至圖9是說(shuō)明熱處理技術(shù)一個(gè)特征的系列圖。在圖6中，制備用于拼接的SSMF10和DCF30。例如，這種制備包括切割光纖末端60和62并剝?nèi)テ渫馄?。在圖7中，光纖10和30裝入到熔融接合器70，其中光纖末端60與62在拼接點(diǎn)72對(duì)準(zhǔn)并互相對(duì)接。電弧電流用于形成一個(gè)熱區(qū)74，提高拼接點(diǎn)72的溫度到足以使兩個(gè)光纖的末端在拼接點(diǎn)72熔融在一起。典型的拼接溫度約為2,000℃。在這個(gè)例子中，拼接參數(shù)的選取是使兩個(gè)光纖10和30中有最小的摻雜劑擴(kuò)散。
在圖8中，從熔融接合器70中取出拼接光纖10和30。此時(shí)，由于模場(chǎng)失配，拼接光纖10和30具有很大的拼接損耗。在圖9中，拼接光纖10和30裝入到熱處理站80，其中燃?xì)鈬姛艋鹧?2用于給拼接區(qū)84加熱。按照本發(fā)明的一個(gè)特征，燃?xì)鈬姛艋鹧?2可以沿SSMF10和DCF30長(zhǎng)度的兩個(gè)方向掃描。此外，如以下所描述的，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入燃?xì)鈬姛?2的燃?xì)饬髁?，可以控制燃?xì)鈬姛艋鹧?2的強(qiáng)度和拼接區(qū)84的尺寸。
按照加熱分布86加熱拼接區(qū)84，加熱分布使拼接區(qū)84中SSMF10和DCF30的摻雜劑呈錐形擴(kuò)散。如加熱分布86所示，拼接點(diǎn)72加熱到約1,300℃。拼接區(qū)84的溫度在拼接點(diǎn)72的兩側(cè)逐漸減小。
圖10至圖12是一系列的縱向剖面圖，用于說(shuō)明熱處理對(duì)SSMF10和DCF30中摻雜劑的影響。圖10表示拼接之前的光纖10和30。如上所述，SSMF10包括摻鍺的纖芯12和未摻雜的包層14。DCF30包括摻鍺的纖芯32，含重?fù)诫s氟的第一包層34，和未摻雜的外包層36。
在圖11中，利用熔融接合器使SSMF10和DCF30在拼接點(diǎn)72拼接在一起。熔融拼接過(guò)程的熱量造成SSMF和DCF中摻雜劑的擴(kuò)散。如圖11所示，SSMF纖芯12包含略微膨脹的部分90。類似地，DCF纖芯32和第一包層區(qū)34分別有略微膨脹的部分92和94。
如上所述，然后把拼接光纖裝入到熱處理站。圖12表示熱處理過(guò)程的結(jié)果。可以看出，SSMF纖芯90的膨脹部分已變形成平滑的錐形通道96。DCF纖芯92和包層94的膨脹部分已熔合在一起，也形成平滑的錐形通道98。
圖13表示熱處理后的SSMF10在拼接點(diǎn)72的徑向剖面圖。圖1所示的摻鍺纖芯12已膨脹成圖13所示有較大直徑的擴(kuò)散纖芯96。圖14是曲線圖100，說(shuō)明處理前的RI分布22，還利用虛線說(shuō)明處理后的RI分布102。如圖14所示，處理后的RI分布沒(méi)有直角邊緣，現(xiàn)在有彎曲的邊緣，這是由于鍺摻雜劑的擴(kuò)散。在拼接區(qū)84中，SSMF10在處理前的RI分布22與處理后的RI分布102之間有平滑的過(guò)渡。兩個(gè)RI分布22與102之間的過(guò)渡基本上是絕熱的，即，沒(méi)有大的損耗。
圖15表示熱處理后的DCF30在拼接點(diǎn)72的徑向剖面圖。圖2所示的DCF摻鍺纖芯32和摻氟的第一包層34已熔合和膨脹成圖15所示的鍺氟纖芯98。圖16是曲線圖110，它說(shuō)明處理前的RI分布42和44以及處理后的RI分布112。從圖16中可以看出，矩形尖峰42和深溝44已熔合成單個(gè)曲線分布112。在拼接區(qū)84中，DCF在處理前的RI分布42和44與處理后的RI分布112之間有基本平滑的絕熱過(guò)渡。
從圖13至圖16中可以看出，SSMF纖芯96和DCF纖芯98在拼接點(diǎn)72有相似的尺寸和RI分布。這種相似性減小了兩種光纖之間的拼接損耗。在熱處理之后，通過(guò)沿拼接區(qū)84長(zhǎng)度的信號(hào)傳播方向掃描火焰82，可以進(jìn)一步減小拼接損耗。這種后處理的掃描技術(shù)使模場(chǎng)和摻雜劑過(guò)渡更加平滑。此外，當(dāng)拼接光纖裝入到熱處理站和從熱處理站取出時(shí)，通過(guò)向下傾斜噴燈燃?xì)饬?，可以減小彎曲損耗。
應(yīng)當(dāng)注意，在不偏離本發(fā)明精神的條件下，可以變更上述的技術(shù)。例如，可以使用熔融接合器70完成DCF纖芯32的膨脹。然后，熱處理站用于產(chǎn)生摻氟包層34的均勻擴(kuò)散以減小拼接損耗。
圖17表示熱處理站150的透視圖，它適用于實(shí)現(xiàn)此處描述的技術(shù)。圖17所示的熱處理站150在美國(guó)專利中有進(jìn)一步的描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明精神的條件下，利用其他的熱處理站也可以實(shí)現(xiàn)此處描述的技術(shù)，其中包括美國(guó)專利中展示和描述的其他熱處理站。
圖17所示的熱處理站150用于加熱拼接光纖線路152。光纖152的拼接點(diǎn)154放置在加熱裝置156之上，在這個(gè)例子中加熱裝置156是利用燃?xì)鈬姛魧?shí)現(xiàn)的，其中利用燃?xì)庠?60供給火焰158。在不偏離本發(fā)明精神的條件下，可以適當(dāng)?shù)乩闷渌募訜釂卧?。為了精確地調(diào)節(jié)燃?xì)鈬姛?56，燃?xì)庠?60配置了燃?xì)饬髁靠刂破?62。煙道164放置在燃?xì)鈬姛?56之上，以穩(wěn)定加熱過(guò)程中的火焰158。利用平板166保持光纖152和煙道164的定位，平板166上包含暴露拼接點(diǎn)154的缺口部分168。缺口部分168兩側(cè)的第一夾線板170和第二夾線板172使光纖152保持在平板166上，而夾緊煙道164的懸臂174使煙道164保持在平板166上。
在加熱過(guò)程期間利用重物176使光纖152中保持輕微的張力，重物176是可拆卸地連接到光纖的一端。這種張力可以避免光纖178在加熱過(guò)程中有相對(duì)于火焰158的運(yùn)動(dòng)。必須細(xì)心地確定正確的重量以避免光纖加熱時(shí)被拉伸。在這個(gè)例子中，使用的重物為0.7g。第一夾線板170足夠松弛地夾持光纖152，使光纖152中所受的張力可以按照這樣的方式受到控制，夾線板的功能是作為光纖導(dǎo)向器。為了避免光纖152的彎曲受損，提供一種曲線型導(dǎo)向器178，借助于這種導(dǎo)向器，光纖152的受力部分在加熱過(guò)程期間是松弛的。
按照本發(fā)明的其他方面，我們發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，需要在熱處理過(guò)程期間加附加的可控張力到拼接光纖。通過(guò)增加拼接光纖上重物176的重量，可以加上這個(gè)附加的張力。也可以利用其他的張緊機(jī)構(gòu)。
利用安裝了平板166的平移臺(tái)180，平板166相對(duì)于燃?xì)鈬姛?56是可運(yùn)動(dòng)的。位置讀出裝置182提供平板166位置的信息。當(dāng)拼接光纖152最初安裝到熱處理站150時(shí)，平板166放置在遠(yuǎn)離火焰158的上面。在安裝以后，利用平移臺(tái)180使拼接點(diǎn)154移入到火焰中。為了得到可重復(fù)的結(jié)果，利用位置讀出裝置182監(jiān)測(cè)平移臺(tái)180的位置。一旦確定拼接點(diǎn)154相對(duì)于火焰158的最佳位置，這個(gè)位置在隨后的熱處理中是有用的。
噴燈156是利用內(nèi)徑約為4mm的石英管制成。由于擴(kuò)散氟所需的溫度估計(jì)為1,200℃至1,300℃之間，可以使用沒(méi)有添加氧氣的丙烷或氫的氣體。燃?xì)饬髁靠刂破?62用于保持氣體流量在正確的值上。典型的流量約為10ml/min(適用于丙烷)。此外，為了適合于特定的光纖，必須優(yōu)化這個(gè)流量值。
當(dāng)拼接點(diǎn)154是在火焰158中時(shí)，監(jiān)測(cè)拼接損耗。在約為10分鐘時(shí)間內(nèi)達(dá)到最小拼接損耗時(shí)，利用平移臺(tái)180使拼接點(diǎn)154從火焰158中移出?，F(xiàn)在，可以從熱處理站150中移出拼接點(diǎn)154。圖18所示的熱處理站150只要求在拼接點(diǎn)154處有1cm長(zhǎng)的裸光纖152。
本發(fā)明的其他方面提供用于增大熱處理后拼接區(qū)強(qiáng)度的系統(tǒng)和方法。按照本發(fā)明的一個(gè)特征，吹洗干氣到熱處理站中燃?xì)鈬姛艋鹧娴闹車(chē)?，以去除熱處理期間拼接光纖表面的水份。我們發(fā)現(xiàn)，按重量計(jì)算的干氣合適含水量小于100ppm。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，干氧用在火焰的燃燒區(qū)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，第二種氣體，例如，氮?dú)?N2)，吹洗到噴燈周?chē)匀コ鹧娓浇幕覊m顆粒。這種氣體必須過(guò)濾，其流速適合于達(dá)到最大的拼接強(qiáng)度。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，在熱處理之后，利用合適的燃?xì)饬髁垦仄唇訁^(qū)掃描噴燈火焰，可以恢復(fù)拼接區(qū)中拼接光纖的玻璃表面以提高拼接強(qiáng)度?；蛘?，在模場(chǎng)膨脹到使加熱區(qū)擴(kuò)大并達(dá)到足夠高的溫度之后，通過(guò)短時(shí)間內(nèi)增大燃?xì)饬髁?，也可以恢?fù)拼接區(qū)中拼接光纖的玻璃表面。
本發(fā)明的方面提供用于增大按照上述處理光纖中拼接強(qiáng)度的系統(tǒng)和方法。通過(guò)改變圖17所示和上述的熱處理站150，可以實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)和方法。這些系統(tǒng)和方法也可以與加熱拼接光纖的其他系統(tǒng)相結(jié)合。
在一個(gè)特征中，干氣，例如，干氧等，饋送到噴燈火焰中以去除拼接光纖表面的水份。吹洗氣體送到火焰附近以去除火焰附近的灰塵顆粒。圖18表示按照本發(fā)明一個(gè)特征用于熱處理拼接光纖202的燃?xì)鈬姛艚M件200。光纖的拼接點(diǎn)204是在噴燈206的火焰上方中央。噴燈206包括一對(duì)同軸的管子208和210。內(nèi)管208用于給噴燈火焰(未畫(huà)出)傳送丙烷或其他合適的可燃?xì)怏w。外管210用于給火焰饋送干氣，例如，干氧，為的是去除光纖202表面的水份。我們發(fā)現(xiàn)，干氣的合適含水量小于1ppm。干氣的作用是去除熱處理過(guò)程中拼接光纖表面的水份。
噴燈組件206包括火焰上方的煙道212，用于穩(wěn)定火焰并抽取來(lái)熱處理時(shí)的空中浮游殘?jiān)?。吹洗氣體饋送管214圍繞煙道212，并傳送合適的吹洗氣體，例如，氮?dú)?，用于吹洗火焰附近的灰塵顆粒。
我們發(fā)現(xiàn)，在熱處理過(guò)程期間，去除拼接光纖202表面的水份和吹洗火焰附近的灰塵顆?？梢栽龃笃唇訁^(qū)的強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意，這些技術(shù)中任何一種技術(shù)單獨(dú)地也能增大拼接區(qū)的強(qiáng)度。因此，可以單獨(dú)地或組合地實(shí)施這些技術(shù)。
圖19表示按照本發(fā)明另一個(gè)特征的另一種組件250。噴燈組件250是包含三個(gè)同軸管252，254和256的“三元組噴燈”。內(nèi)管252用于給噴燈火焰(未畫(huà)出)傳送合適的可燃?xì)怏w，例如，丙烷。中管254用于給火焰?zhèn)魉透蓺?，例如，干氧。外?56用于給火焰?zhèn)魉痛迪礆怏w，例如，普通的氧氣。同樣，干氣的作用是去除光纖表面的水份，而吹洗氣體的作用是吹洗火焰附近的灰塵顆粒。圖19所示的噴燈250可以在它的火焰上方配置煙道(未畫(huà)出)用于穩(wěn)定火焰和抽取熱處理時(shí)的空中浮游殘?jiān)?br> 圖20表示在使用圖18所示噴燈200時(shí)氧氣流量與平均拼接強(qiáng)度之間關(guān)系的曲線圖300。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以看出，增加氧氣流量可以增大拼接強(qiáng)度。然而，增加氧氣流量也導(dǎo)致升高的溫度。
如上所述，在完成IDF和其他DCF的模場(chǎng)膨脹時(shí)，溫度是一個(gè)重要的參數(shù)。所以，需要選取導(dǎo)致可接受拼接損耗的氧氣/燃?xì)饬髁勘取Ｒ虼?，在某些情況下，同時(shí)獲得理想的拼接損耗和足夠的強(qiáng)度可能是困難的。
克服這種問(wèn)題的一個(gè)方法是，在保持用于模場(chǎng)轉(zhuǎn)換的合適溫度的同時(shí)，在氧氣流中添加惰性氣體，例如，氬氣，以制造一個(gè)足夠干燥的環(huán)境。
另一個(gè)解決方案是，首先使模場(chǎng)在正確的溫度范圍內(nèi)膨脹。這種膨脹所需的時(shí)間通常約為10-20分鐘。此后，如圖21所示，在強(qiáng)度優(yōu)化的溫度下，火焰350沿拼接點(diǎn)354附近的拼接光纖350方向掃描一段很短的時(shí)間，從而僅產(chǎn)生少量的擴(kuò)散。掃描火焰350還可用于進(jìn)一步減小拼接損耗，其中使火焰逐漸減弱可能形成低損耗的過(guò)渡。
通常，甚至不需要沿拼接光纖方向掃描火焰以提高強(qiáng)度，只需要最后增大燃?xì)饬髁烤妥銐蛄?。圖22A-22C說(shuō)明火焰強(qiáng)度的不同值。圖22A表示熱處理期間使用的正常燃?xì)饬髁?，其中火?50相對(duì)于拼接光纖352的位置是為了在拼接點(diǎn)354周?chē)纬梢粋€(gè)熱區(qū)356。燃?xì)饬髁康脑黾右鸹鹧?50區(qū)域的增大和熱區(qū)356寬度的膨脹，如圖22B所示?？梢宰専釁^(qū)356膨脹，使它覆蓋模場(chǎng)膨脹過(guò)程中加熱的整個(gè)區(qū)域。按照這種方法，可以去除模場(chǎng)膨脹過(guò)程中誘發(fā)的任何微小裂紋。在DCF的情況下，去除微小裂紋通常要求的溫度高于模場(chǎng)變換的最佳溫度。
一些拼接試驗(yàn)中的效應(yīng)也能使強(qiáng)度退化，這個(gè)效應(yīng)是加熱過(guò)程中的光纖彎曲。例如，這種彎曲可以發(fā)生在拼接點(diǎn)放置到火焰中或從火焰中取出熱處理后拼接點(diǎn)的時(shí)候。防止發(fā)生這種彎曲的一個(gè)方法是，當(dāng)光纖放入到火焰或從火焰中取出時(shí)，給光纖施加輕微的張力，但不形成實(shí)際的錐形。在放置光纖到火焰中和從火焰中取出光纖時(shí)改變?nèi)細(xì)饬髁康拇笮。部梢赃M(jìn)一步減輕這個(gè)問(wèn)題。例如，在從裝置中取出拼接光纖352之前，如圖22C所示，可以減小燃?xì)饬髁?，使火?50遠(yuǎn)在拼接點(diǎn)354以下。按照這種方法，拼接點(diǎn)354沒(méi)有經(jīng)歷可能導(dǎo)致彎曲的突然溫度變化。
圖23是在熱處理之后一系列試驗(yàn)拼接點(diǎn)的拼接損耗和強(qiáng)度數(shù)據(jù)的表格360，其中一段超波SLA(Ultra Wave SLA)拼接到一段IDF。如表中數(shù)據(jù)所示，利用此處描述的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)的拼接強(qiáng)度超過(guò)200kpsi，而拼接損耗小于或等于0.22dB。
圖24是按照本發(fā)明一個(gè)方面的方法流程圖400，用于制造高強(qiáng)度和低拼接損耗的光纖傳輸線。在步驟402，熔融接合器用于拼接第一類光纖到第二類光纖。在步驟404，拼接光纖從熔融接合器中取出，并裝入到熱處理站。在步驟406，熱處理站中的噴燈火焰加熱拼接區(qū)到不同的擴(kuò)散溫度，造成第一光纖纖芯的熱膨脹，還造成第一光纖中另一種摻雜劑的均勻擴(kuò)散，例如，氟擴(kuò)散。在步驟408，在加熱拼接區(qū)的同時(shí)，吹洗干氣到噴燈火焰的周?chē)?，以去除拼接區(qū)中拼接光纖表面的水份。在步驟410，在加熱拼接區(qū)的同時(shí)，吹洗氣體到噴燈火焰周?chē)?，以去除噴燈火焰中的灰塵顆粒。在步驟412，在完成熱處理之后，沿拼接區(qū)的長(zhǎng)度方向掃描噴燈火焰，用于恢復(fù)拼接光纖的玻璃表面。
雖然，以上的描述包含本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的細(xì)節(jié)，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，這種描述是說(shuō)明性的，理解這些內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)的專業(yè)人員可以作出各種改動(dòng)和變化。因此，此處描述的本發(fā)明僅僅受所附權(quán)利要求書(shū)的限制，權(quán)利要求書(shū)可以解釋成超出現(xiàn)有技術(shù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的噴燈組件，用于制造低損耗，高強(qiáng)度的光纖傳輸線，該噴燈組件有傳送可燃?xì)怏w到噴燈火焰的第一管道，其中這種改進(jìn)包括與第一管道同軸的第二管道，用于饋入干氣到噴燈火焰，以去除噴燈火焰加熱時(shí)拼接光纖表面的水份；和傳送裝置，用于傳送吹洗氣體到拼接光纖，以去除火焰附近的灰塵顆粒。
2.按照權(quán)利要求1的噴燈組件，其中煙道放置在噴燈火焰之上，用于穩(wěn)定火焰和抽取來(lái)自受熱光纖的空中浮游殘?jiān)?，且其中用于傳送吹洗氣體的裝置包括煙道周?chē)拇迪礆怏w進(jìn)氣管。
3.按照權(quán)利要求1的噴燈組件，其中用于傳送吹洗氣體的裝置包括與第一管道和第二管道同軸的第三管道。
4.按照權(quán)利要求1的噴燈組件，其中第二管道傳送的干氣包含干氧。
5.按照權(quán)利要求1的噴燈組件，其中吹洗氣體是氮?dú)狻?br> 6.一種用于制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的改進(jìn)方法，其中第一光纖與第二光纖在拼接點(diǎn)拼接，該拼接的光纖裝入到熱處理站，并且燃?xì)鈬姛艋鹧嬗糜跓崽幚戆唇狱c(diǎn)的拼接區(qū)，其中這種改進(jìn)包括(a)在熱處理過(guò)程期間，吹洗第一種氣體到噴燈火焰周?chē)?，以去除拼接光纖表面的水份；和(b)吹洗第二種氣體到噴燈火焰周?chē)?，以去除火焰附近的灰塵顆粒。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中第一種氣體包含干氧。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其中惰性氣體添加到干氧中。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其中第二種氣體是氮?dú)狻?br> 10.按照權(quán)利要求6的方法，還包括在完成熱處理之后，利用燃?xì)鈬姛艋鹧婊謴?fù)第一光纖和第二光纖的表面。
全文摘要
描述用于制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的系統(tǒng)和技術(shù)。在一種技術(shù)中，第一光纖與第二光纖在拼接點(diǎn)拼接。拼接光纖裝入到熱處理站，其中燃?xì)鈬姛艋鹧嬗糜跓崽幚戆唇狱c(diǎn)的拼接區(qū)，熱處理減小第一光纖與第二光纖之間的拼接損耗。在加熱拼接區(qū)的同時(shí)，吹洗干氣到熱處理過(guò)程中的噴燈火焰周?chē)?，以去除拼接光纖表面的水份。按照另一種技術(shù)，吹洗氣體饋入到噴燈火焰以去除火焰中的灰塵顆粒，在完成熱處理之后，噴燈火焰用于恢復(fù)拼接光纖的玻璃表面。還描述提供用于制造低損耗，高強(qiáng)度光纖傳輸線的噴燈組件。
文檔編號(hào)F23D14/00GK1469142SQ0215755
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者大衛(wèi)·J·迪吉奧范尼, 托本·E·馮, E 馮, 大衛(wèi) J 迪吉奧范尼 申請(qǐng)人:菲特爾美國(guó)公司