[發(fā)明專利]光纖劃刻工具

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380053381.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN104718476A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.R.瓦蘭斯;E.馬什
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 納米精密產(chǎn)品股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/25
• 分類號(hào): G02B6/25
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 趙燕青

優(yōu)先權(quán)要求

本申請(qǐng)要求在2012年9月18日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/702,644的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用完全并入，如同在本文中完全闡述的那樣。下面提及的所有出版物都通過(guò)引用完全并入，如同在本文中完全闡述的那樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖，特別涉及便利于光纖劈裂(cleaving)以縮短其長(zhǎng)度并在所述光纖上產(chǎn)生平坦端部的工具。

背景技術(shù)

經(jīng)由光纖波導(dǎo)傳輸光能有許多優(yōu)勢(shì)，并且其用途是多樣的。單根或多根光纖波導(dǎo)可以被簡(jiǎn)單地用于傳輸可見光到遠(yuǎn)程位置。復(fù)雜的通信系統(tǒng)可以傳輸多個(gè)特定的光信號(hào)。這些設(shè)備通常需要光纖以端至端關(guān)系耦合，所述耦合代表一個(gè)光損失源。所述劈裂端部應(yīng)當(dāng)是光滑并且無(wú)缺陷的。如果光纖的端部是不均勻的，由于光在劈裂端面(例如，接頭或接合區(qū)域)處的反射和折射，能夠?qū)е逻^(guò)度的光損失。對(duì)于絕大多數(shù)的光纖應(yīng)用，為了準(zhǔn)備耦合，劈裂光纖使得光纖的端部完全平坦是重要的。當(dāng)以端至端關(guān)系放置光纖時(shí)，為了減少光損失，希望的是使光纖的端面是平滑的，并位于與光纖軸線垂直或成特定角度的平面上。簡(jiǎn)而言之，劈裂的光纖端面需要是具有鏡面質(zhì)量的單一平面，以最優(yōu)化在可拆卸連接器、永久接頭和光子器件中的光纖之間的耦合。

光纖在通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和其他信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的相對(duì)廣泛并不斷增加的利用已經(jīng)產(chǎn)生了對(duì)互接端子的令人滿意和高效裝置的需求。目前，大多數(shù)可拆卸光纖連接器是出廠時(shí)已安裝好的。對(duì)于光纖的現(xiàn)場(chǎng)安裝，特別希望的是開發(fā)一種工藝，其能夠簡(jiǎn)單地且可靠地部署以適當(dāng)?shù)嘏压饫w，以便在光纖隨后被耦合時(shí)最小化光損失。

通過(guò)以受控的方式擴(kuò)展裂紋生長(zhǎng)，光纖可被劈裂以產(chǎn)生平坦的端面。總的來(lái)說(shuō)，光纖劈裂需要兩個(gè)主要步驟：(a)圍繞光纖圓周劃刻(scribing)環(huán)形槽，其作為在表面上的初始淺槽，以及(b)施加合適的張應(yīng)力以使裂紋橫跨光纖生長(zhǎng)并擴(kuò)展，在圓周處開始并徑向地朝向中心生長(zhǎng)。

美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2012/0000956?A1(其已被共同轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并通過(guò)參考完全并入本文)公開了可以簡(jiǎn)單并可靠地部署以適當(dāng)?shù)嘏压饫w獲得光滑端部的工藝，以便在光纖隨后被耦合時(shí)最小化光損失。根據(jù)所述公開，軸向張力施加到已經(jīng)在預(yù)期劈裂位置處被劃擦(scored)的光纖上，其中，所述軸向張力以隨時(shí)間變化的方式施加以將用于光纖上裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子維持在可接受的水平內(nèi)，以產(chǎn)生從圓周到中心的在合理速度下的穩(wěn)定裂紋生長(zhǎng)以劈裂光纖。所施加張力隨時(shí)間的仔細(xì)控制作用為通過(guò)維持基本恒定的應(yīng)力強(qiáng)度因子來(lái)控制擴(kuò)展裂紋的速度。在一個(gè)實(shí)施例中，所施加的軸向張力隨著時(shí)間和/或裂紋生長(zhǎng)而減小。其結(jié)果是，在光纖材料中的應(yīng)變能通過(guò)具有無(wú)需拋光的光學(xué)品質(zhì)表面的單個(gè)平面的形成而釋放。增強(qiáng)光學(xué)質(zhì)量的基本平坦的光學(xué)表面形成在光纖的劈裂端部處。

為了便利于諸如在美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2012/0000956?A1中所公開工藝的光纖劈裂工藝，有必要開發(fā)一種有效、方便并且可靠的劃刻工具以在表面上形成初始圓周淺槽，這也可以便利于在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了方便并且可靠的劃刻工具，其可以有效地在光纖的圓周表面上形成初始淺槽，以便利于在工廠中的劈裂操作，并且同樣便利于在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的操作。所發(fā)明的劃刻工具的設(shè)計(jì)特征能夠以便攜式、手持工具的形式構(gòu)造，其可以部署用于在現(xiàn)場(chǎng)的簡(jiǎn)單操縱。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述劃刻工具包括主體或殼體，所述光纖支撐在其內(nèi)以相對(duì)于所述主體繞主體的軸線(例如，中心軸線)旋轉(zhuǎn)。光纖沿其軸線的運(yùn)動(dòng)被支撐件的限制。致動(dòng)器大致正交于光纖軸線移動(dòng)由硬質(zhì)材料(例如，金剛石、藍(lán)寶石或碳化鎢)制成的劃刻刃。通過(guò)在把劃刻刃壓靠在光纖表面上的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)所述光纖，一個(gè)淺槽被劃刻在光纖的圓周表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，所述凹槽繞光纖的整個(gè)圓周延伸。在另一實(shí)施例中，所述凹槽可部分地圍繞光纖的圓周延伸。

在本發(fā)明的另一方面中，所述致動(dòng)器是機(jī)電致動(dòng)器，其可以是壓電致動(dòng)器(例如，由壓電陶瓷(PZT)材料制成)、微機(jī)械或納米機(jī)械等。這些致動(dòng)器可以提供納米級(jí)的位移，以確保所述環(huán)形槽以不會(huì)導(dǎo)致光纖內(nèi)部開裂的塑性模式切割。

在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器朝向劃刻刃移動(dòng)所述光纖(即，光纖的軸線相對(duì)于所述劃刻工具主體橫向地移動(dòng)，或光纖在垂直于光纖旋轉(zhuǎn)軸的方向上移動(dòng))。在另一實(shí)施例中，致動(dòng)器朝向所述光纖移動(dòng)劃刻刃，光纖的軸線相對(duì)劃刻工具主體的橫向運(yùn)動(dòng)被支撐件限制。