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用于在光纖中引入受控螺旋的方法和裝置的制作方法

文檔序號:1824765閱讀:226來源:國知局
專利名稱:用于在光纖中引入受控螺旋的方法和裝置的制作方法
背景技術
本發(fā)明涉及光纖的制造。
通訊系統(tǒng)中所用的光纖一般包括由包層包圍的玻璃纖芯,該包層同樣由與纖芯光學性能不同的玻璃制成。光纖一般由一外保護層所覆蓋。通過將具有制造纖芯的適當成分玻璃、且該成分的玻璃外包圍一層具有制造包層的適當成分玻璃所構成的加熱且部分熔融預制件拉制成一根細纖維制成這種光纖。當由預制件拉出一根軟的熔融玻璃時,纖芯玻璃和包層玻璃都伸展。纖芯保持在中央,而包層保持在外部,從而形成纖維成品的組合纖芯和包層結構。當纖維從預制件上拉下來時,冷卻且固化,然后加上覆層。這些工藝都是在高速下進行的,因此纖維是在高速率下拉制的。
在一光纖通訊系統(tǒng)的工作情況下,作用于纖維一端的光根據(jù)所要傳送的信息脈動或逐漸變化。在纖維另一端接收光的脈動或逐漸變化。光通過纖維的速度取決于許多因素,包括制成纖芯和包層的材料的光學性能以及纖芯的直徑。一般用于光學數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的纖維都是所謂的“單?!惫饫w。在這種光纖中,纖芯直徑小得足以使所有光必須以所謂的“基模”或“HE11”傳送模式穿過纖芯。雖然對光纖的傳送模式的充分討論是超出本發(fā)明范圍的,但是基?;騂E11模式可認為是沿著纖芯軸線的直線光傳播,而與高階模式中光以鋸齒形傳播的情況相反。在一理論上理想的單模纖維中,因為所有光都是以相同模式通過纖維的,所以給定波長的光都將以相同速度穿過相同長度的纖維。然而,沿著纖維穿過的光一般包括具有不同偏振的部分,即,構成光的光磁波方向不同。如果纖芯不是理想的圓柱形而是不很圓的話,則有長徑和短徑,那么一個偏振的光將有與纖芯長徑方向一致的電波,而另一偏振的光的電波將與纖芯的短徑方向一致。在此情況下,纖芯的有效直徑對于一個偏振光和另一偏振光將有所不同。具有不同偏振的光部分將以不同速度移動。換言之,纖維在與其長度垂直的一個方向上具有一“慢”軸線,而在與其長度垂直的另一方向上具有一“快”軸線。這種現(xiàn)象在光纖通訊技術中稱為偏振模色散或“PMD”。除了纖芯直徑不同外,纖維中其它的缺陷也會引起PMD。PMD引起沿著纖維傳送的光脈沖或波失真,從而使信號質量降低,并且限制了可沿纖維通過信息的速率。
通過提供帶有“螺旋或旋轉(spin)”的纖維就可抑制PMD,即纖維的慢軸線和快軸線沿著纖維長度方向重復交替變化。因此,在纖維長度上的一點處,慢軸線指向與纖維長度垂直的第一方向,快軸線指向與纖維長度垂直的第二方向并與第一方向垂直。在纖維長度上的另一點處,快軸線指向第一方向,慢軸線指向第二方向。在帶有旋轉的纖維中,快軸線跟蹤一大致螺旋的路徑。螺旋的值可以表達為這種螺旋在單位長度上的圈數(shù),即纖維單位長度上快軸線和慢軸線方向交替的次數(shù)。旋轉的方向對應于快軸線所跟蹤的螺旋方向,或是右旋或是左旋。在帶有適當旋轉的纖維中,由快軸線和慢軸線產(chǎn)生的影響基本上消除了,并且所有光的移動速度相同。為了提供最佳的PMD抑制效果,一般需要改變沿纖維長度的螺旋的量和方向。
在上述的生產(chǎn)工藝中,已采用多種措施對光纖施加旋轉。例如,Rashleigh在1980年12月的海軍技術發(fā)明會報(Navy Techinical Disclosure Bulletin)第5卷12號(Navy Tech.Cat.No.4906)中所揭示的,可在從預制件拉制纖維的同時使預制件繞其軸線轉動而制備一扭絞纖維。在國際專利公布號WO83/00232中揭示了一種一般稱為“預制件和拉制成的纖維之間的連續(xù)相對轉動”的類似措施。如所揭示的那樣,在美國專利4,509,968號中,與預制件轉動有關的工藝在實踐中存在顯著的缺陷。預制件是一種必須保持在高溫下的笨重而柔軟的物品,所以美國專利4509968號旨在連續(xù)地使保持輥隙的框架旋轉同時,通過將纖維送過纖維拉制過程的冷卻或下游端的一組輥子間隙而在纖維中產(chǎn)生一螺旋或“十字”結構。在此工藝中采用一結構復雜的框架和纖維收線盤以將來自旋轉輥隙的纖維傳送到收線盤上。
小Hart等人的美國專利5,418,881和5,298,047號揭示了另一種用于制造具有順時針和逆時針方向變化的旋轉的纖維的工藝。在此工藝中,纖維的冷端在輥子繞垂直纖維的縱向或上游至下游方向的軸線轉動的同時繞在輥子上通過。輥子周期地運動,這樣纖維將沿輥子表面滾動,并且平行輥子轉動軸線。纖維周期地沿著輥子表面滑動或跳動。盡管在本技術領域中已經(jīng)作了這些和其它努力,但仍需對在光纖中產(chǎn)生受控旋轉的工藝作進一步改進。具體地,需要可提供不均勻的螺旋的工藝,特別是以一可重復的可控方式使纖維的旋轉在相對方向上交替變化。并需提供在纖維上可靠而可重復地產(chǎn)生受控螺旋的裝置。具體地,需要多種方法和裝置,它們可在高速度拉制纖維的同時,以可重復的方式在纖維上產(chǎn)生明顯的螺旋,并且可與傳統(tǒng)的纖維拉制設備和工藝組合使用。
發(fā)明概述本發(fā)明旨在滿足上述要求。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面是提供一種在光纖中形成螺旋的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法較佳地包括拉制纖維的步驟,這樣的纖維相對參照框架沿熔化區(qū)的下游縱向運動,其中在此向下運動過程中纖維是軟的并且固化,該方法還包括纖維與設置在所述熔化區(qū)下游的固化纖維的相對側上的相對部件的表面部分接觸配合,以及移動所述相對部件的步驟,這樣,與纖維接觸配合的所述相對部件的表面部分以相對下游縱向中參照框架的速度分量運動。這種運動受到控制,這樣在至少部分拉制步驟中,至少一所述表面部分相對所述參照框架沿橫向于纖維運動縱向的橫向上運動,這樣與纖維在另一側接觸配合的表面部分相對另一個沿橫向以相對的速度分量運動,從而使纖維旋轉。最佳地,對移動步驟加以控制,以使彼此相對另一個的表面部分的橫向速度分量重復反向,從而在交替的相反方向上使纖維扭轉。
較佳地,在至少部分拉制步驟中,執(zhí)行使所述相對部件運動的步驟使第一個相對部件上的表面部分沿傾向纖維縱向的第一表面運動方向運動。較佳地,強迫纖維與相對部件的表面接觸配合。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面,使所述第一部件運動的步驟包括使所述第一部件繞橫向于與所述縱向的第一部件軸線運動,這樣與纖維接觸配合的第一部件的表面部分垂直于第一部件軸線運動。例如,第一部件可以是一具有一與第一部件軸線同心的圓周表面的輥子,而使第一部件運動的步驟可以包括使所述輥子繞所述第一部件軸線轉動的步驟。第一部件也可以是一皮帶,而使第一部件運動的步驟可以包括使皮帶繞一滑輪運動,同時滑輪繞第一部件軸線轉動的步驟。在另一種情況下,使第一部件軸線運動的步驟可包括使第一部件、第一部件軸線繞橫向于纖維縱向并橫向于前述橫向的一擺動軸線擺動。擺動軸線一般垂直于第一部件軸線。第一部件表面部分可以是輥子輪圓周表面上的一部分或皮帶表面的一部分。當?shù)谝徊考S線繞擺動軸線擺動時,與纖維接觸配合的此表面部分的運動方向(“第一表面運動方向”)將掃過相對于纖維縱向的一角度范圍。較佳地,此范圍在相等但反向的第一和第二極限角度之間延伸。
相對部件可以是類似的皮帶或輥子,并且在縱向的相同點處支承在纖維相對側上,這樣纖維在兩個相對部件之間的輥隙中受壓。第二部件可繞第二部件軸線運動,并且第二部件可以基本上相同的方式繞與第一部件有關的擺動軸線平行或一致的第二部件擺動軸線擺動。因此,由與纖維接觸配合的第二部件部分掃過的第二表面運動方向也掃過相對縱向的一個角度范圍。較佳地,第二表面運動方向和縱向之間的角度與第一表面運動方向和縱向之間的角度始終相等,只是方向相反。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,第二部件可包括一對元件,例如一對在縱向互相隔開的輥子,其間形成一間隙。第一和第二部件相互接觸配合,這樣第一部件與間隙縱向對齊地接觸配合,這樣第一部件就伸入間隙。纖維由于設置在第一和第二部件下游的張緊支架而保持受到張力的作用,并且纖維的張力使纖維靠著第一和第二部件。根據(jù)本發(fā)明此方面的方法較佳地包括限制纖維在第二部件元件或被分離輥子處沿橫向運動的步驟。較佳地,輥子包括開口或開槽的圓周表面,并且纖維接觸配合在此表面中。具有分離的元件的第二部件較佳的是在固定或參照設備框架中橫向不運動。因此,從第一和第二部件的上游和下游伸出的那部分纖維在加工過程中橫向都不運動。在此結構中,與纖維接觸的第一部件的表面部分在橫向相對固定參照框架向后和向前運動。實際上,纖維繞其軸線在第二部件的開槽表面內滾動。
根據(jù)本發(fā)明又一個實施例,相對部件可包括一對輥子,其軸線橫向于纖維縱向;或者繞滑輪延伸的皮帶,其軸線橫向于縱向。使相對部件運動的步驟可包括使各個部件繞其軸線運動,同時使部件相對固定參照框架變向,較佳地沿著相對方向。
當纖維繞其軸線在相對部件之間旋轉時,螺旋就沿著纖維傳遞到上游,并且纖維在熔化區(qū)內旋轉,從而在纖維各部分產(chǎn)生一永久的螺旋。在纖維各部分穿過熔化區(qū)以及冷卻的過程中,纖維該部分即獲得與旋轉運動方向對應的螺旋。纖維可采用傳統(tǒng)的收線裝置、如設置在相對部件下游的一收線盤來收集。因為纖維的螺旋運動是重復反向的,所以纖維在收線盤上時基本上不受到扭轉應力的作用。因為纖維以受控的滾動在裝置的部件上運動,所以加工過程是可重復和可預測的。可提供較佳的光學性所需的任何必需量的螺旋以及沿纖維長度的螺旋角度和方向的所需的任何變化圖案。
本發(fā)明的再一個方面提供了纖維拉制裝置。根據(jù)本發(fā)明此方面的裝置較佳地包括形成一熔化區(qū)和遠離熔化區(qū)的固化區(qū)的結構,以及在相對結構下游縱向的一預定路徑拉制纖維的裝置,這樣纖維基本上在熔化區(qū)中熔化,并且在拉制過程中到達固化區(qū)之前固化。該裝置還包括一對如前所述的設置在固化區(qū)中的相對部件,以及用于迫使相對部件與纖維接觸配合并使相對部件在纖維拉制裝置工作過程中運動的裝置,這樣相對部件的表面部分可如上所述相對另一個運動。
通過以下結合附圖對較佳實施例詳細描述,可對本發(fā)明的其它目的、特點和優(yōu)點有進一步了解。
附圖的簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的裝置的局部示意立體圖。
圖2是沿圖1中線2-2的局部示意側視圖。
圖3是沿圖2中線3-3的局部剖面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的裝置的局部示意立體圖。
圖5是沿圖4中線5-5的局部剖面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例的裝置的示意側視圖,為使圖示清楚省略了裝置部分結構。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例的局部示意立體圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的局部示意立體圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例的局部示意立體圖。
實施例的詳述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置具有一般用于裝納用于光纖拉制工序的預制件22的熔爐20。熔爐20安裝在一框架24上,該框架構成參照拉制系統(tǒng)的固定架。例如框架24可以是建筑物的框架或臺架,在其中可進行纖維拉制操作。雖然圖中只示出了小部分框架,但應當認識到框架24的所有部分都相對框架的所有其它部分固定的。具有一對相對拉制輥子28的一取出或拉出支架26設置在離開爐熔的下游或纖維流動方向上。支架26包括傳統(tǒng)的元件(未示),如使輥子28繞其軸線轉動以便通過輥子對夾在輥子之間的纖維進行拉制的機電驅動系統(tǒng)。還設有一收線輪30。收線輪也由傳統(tǒng)的設備驅動(未示),即繞相對框架24固定的一條軸線轉動而使來自支架26的纖維繞在輪上。熔爐20設置成至少使一部分預制件22保持在柔軟且基本上熔融的狀態(tài)。支架26設置成從預制件的熔融部分拉出一纖維32,這樣纖維穿過一基本上預定的路徑,該路徑在熔爐20處為上游端,在收線輪30處為下游端。因為路徑與纖維32重合,圖中的標號32既表示路徑也表示纖維。路徑具有沿著纖維長度方向的下游縱向L。參照路徑上游至下游范圍上的一給定點的縱向應當理解為指沿著路徑在該點的方向。因此,在路徑不直之處,路徑的縱向就應相對于路徑長度方向上不同點處的框架24作不同取向。
在鄰近路徑上游端的熔化區(qū)34中,纖維基本上是熔融的。然而,當纖維沿路徑向下游移動時被冷卻且固化,所以當纖維到達離開熔爐20的較下游點36處時,纖維已經(jīng)基本上冷卻到固態(tài)。從點36伸向路徑下游端的區(qū)域在本文中稱為路徑的“固態(tài)區(qū)域”。冷卻裝置38可設置在熔化區(qū)和固化區(qū)之間。一般地,冷卻裝置包括了框架24的大致長度,這樣當纖維穿過框架的此長度和路徑的相應長度時,纖維露在空氣中而冷卻。較佳地,冷卻裝置可提供非接觸式冷卻,這樣當其冷卻時就不會有固態(tài)物質碰到纖維表面。
涂覆裝置40也安裝在固化區(qū)36中的框架24上。涂覆裝置用于在纖維外側施覆一聚合涂層。較佳地,涂覆裝置也是一非接觸式裝置。即,纖維穿過涂覆裝置40,而不會接觸或粘上任何其它的固態(tài)物質。例如在美國專利4,792,347中揭示了合適的非接觸式涂覆裝置。裝置的前述部件可以是光纖拉制技術領域中普遍采用的傳統(tǒng)設計。該裝置還可包括鄰近路徑32下游端的其它導輥子(未示),用于使纖維換向且因此使通道從一直線變向、以及進一步將纖維限制在路徑中。還可包括其它的傳統(tǒng)部件、如質量檢測設備和類似裝置。
該裝置還包括一設置在路徑固化區(qū)中的給旋組件42。給旋組件包括一滑動地安裝在框架24上的可調節(jié)架46以在橫向于路徑32縱向的橫向路徑方向X上運動。一微米調節(jié)裝置48用以使調節(jié)架在橫向路徑方向運動,并且一旦調節(jié)架已經(jīng)調節(jié)到相對框架24的所需位置,就將其鎖定就位。一叉架50通過一軸52和軸承54安裝在調節(jié)架46上,這樣叉架50可相對調節(jié)架46樞轉,因此相對框架24繞一沿橫向路徑方向X延伸并與路徑32在交點58處相交的擺動軸線56樞轉。
給旋組件42還包括安裝到叉架50上的圓柱形第一輥子60,以繞第一單元軸線62轉動。輥子60具有繞第一部件軸線62并與之同軸的圓周表面64。電動機68的框架安裝于調節(jié)架46上。一曲軸66支撐在電動機68的軸上,這樣電動機可使曲軸66繞平行擺動軸線56的軸線70轉動。一連桿72一端樞接到遠離其軸線70的曲軸66上,另一端樞接到遠離擺動軸線56的叉架50上。因此,曲軸66繞曲軸軸線70的轉動將使叉架50繞擺動軸線56在第一極限位置和第二極限位置之間擺動,其中第一極限位置時輥子軸線或第一部件軸線62傾斜到圖1中以點劃線62'示出的位置上,第二極限位置時輥子軸線或第一部件軸線62以相反方向傾斜到圖1中以點劃線62"示出的位置上。最好見圖2,極限位置62′和62"設置為離開標準位置的極限傾角E1和E2相等,只是方向相反,其中輥子軸線或第一部件軸線垂直于路徑32的縱向。然而,在輥子的所有位置上、包括這些極限位置,輥子軸線62總是保持橫向于路徑的縱向。較佳地,各極限角度E離開標準位置大約2至10度。如下文中進一步討論的,所需的角度限決于纖維上所要產(chǎn)生的螺旋量。角度E可通過調節(jié)曲軸66的尺寸,尤其是連桿72樞接點和軸線70之間的間隔而調節(jié)。電動機68的轉動速度決定了叉架50和第一部件60將在兩個極限位置之間擺動的速度。電動機68可以是一可調速裝置,如由傳統(tǒng)形式的數(shù)字控制系統(tǒng)驅動的步進電機、由一可調電壓源驅動的DC電動機、由可調氣源驅動的空氣電動機或其它傳統(tǒng)形式的可調速電動機。另外,電動機68可以是恒速裝置。
給旋組件42還包括一具有上游輥子76和下游輥子78的第二部件。輥子76安裝到框架24上以繞垂直于縱向路徑32并處于第一部件60上游的軸線80轉動,而輥子78安裝到第一部件60下游的框架24上以繞平行于軸線80且也垂直于路徑32縱向的軸線82轉動。上游輥子76具有呈繞軸線80回旋的表面形式的圓周表面。圓周表面包括一與路徑32對齊的大致V形槽84,這樣穿過路徑的纖維就容納在槽中。下游輥子78具有一類似的也與纖維和路徑對齊的槽86。
最好見圖1,上游輥子和下游輥子76和78都在路徑的縱向隔開,這樣在其間形成一間隙90。第一部件或輥子60容納在此間隙中。即第一輥子的圓周表面64沿著橫向路徑方向X略伸人間隙中。纖維32及因此的纖維路徑在各上游和下游輥子處沿著橫向路徑方向彎過一橫向路徑傾角Ax,并且同樣地沿橫向路徑方向繞第一輥子60彎曲。橫向路徑傾角Ax較佳地在約1至30度范圍內,并且最好在約5至15度范圍內。橫向路徑傾角隨著調節(jié)架46的設置變化。輥子的圓周表面較佳地由硬質耐磨材料、如金屬或陶瓷制成。纖維和路徑都與第一輥子在擺動軸線56和路徑32的交點58處相切。當?shù)谝惠佔?0處于其標準位置時,第一輥子軸線62平行于上游輥子和下游輥子的軸線80和82,并且所有這些軸線都沿垂直于縱向L并垂直于橫向路徑方向X的橫向T延伸。
在根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種工藝中,張緊支架26啟動以沿著路徑32拉纖維。纖維以傳統(tǒng)的方式,由預制件22制得并且在熔化區(qū)34變細長。纖維的各部分穿過路徑的下游,在冷卻區(qū)38冷卻并因此在其到達點36的這段時間內固化。纖維各區(qū)域在其穿過涂覆裝置40時其外表面被覆上聚合涂層。張緊支架26使整根纖維都保持拉緊。因為路徑在輥子76、60和78處的沿橫向路徑方向彎曲,所以纖維中的張力在橫向路徑方向具有一將纖維保持在輥子上的分量。輥子在運動的纖維的作用下都繞其自身軸線轉動。同時,第一輥子60和第一輥子部件軸線或第一部件軸線62都繞擺動軸線56向后和向前擺動。如圖2和3所示的,在任何一種情況下,與交點58相鄰的第一輥子表面62的一部分94在纖維和第一輥子相切點處與纖維32的一側接觸接觸配合。第二部件的上游輥子和下游輥子76和78的表面部分96和98都與纖維的相對側接觸。因為輥子76和78繞固定于框架24的軸線80和82轉動,第二部件或輥子76和78的表面部分96和98總是在一相對框架24的固定方向上運動。因此,表面部分76和78總是在路徑縱向L的下游運動。
第一部件上的表面部分94的瞬時運動方向隨著輥子60的傾角變化。當輥子60處于其標準位置時,第一輥子軸線62垂直于縱向L,部分94的運動方向也平行于縱向L。然而,當輥子軸線62處于第一極限位置62′時,部分94的瞬時運動方向如D’所示傾斜于縱向。因此相對參照框架24的表面部分94的瞬時速度在垂直于徑縱向L及垂直于橫向路徑方向的橫向T上具有一分量Ct’。再者,構成第二部件的輥子76和78的表面部分在橫向上沒有運動分量。因此,最好見圖3,表面部分94具有相對表面部分96并也相對表面部分98的橫向運動分量Ct’(圖2)。因此纖維將繞其軸線滾動。這種滾動可通過纖維向上傳遞到熔化區(qū)34并且在化區(qū)中正在生成的纖維中產(chǎn)生旋轉。纖維在輥子60表面62上作依次滾動時即發(fā)生螺旋運動。纖維較佳地不在輥子表面滑動或跳動。輥子表面和纖維表面之間由于纖維中的張力所提供的強制接觸接觸配合有助于保持這種滾動。
當輥子從其標準位置向后傾斜時,在圖2中實線所示的軸線62所在位置上,分量Ct’逐漸減少。當輥子向相反的極限位置擺動時,表面部分94相對框架和相對橫向T的表面部分96和98的運動分量反向。因此,當輥子傾斜到相反的極限位置62**時,表面部分94在相反橫向Ct”上具有一運動分量。因此,表面94相對表面部分96和98在橫向T上的運動分量逐漸地從一個橫向上的最大量變化到相反橫向上的最大量,這樣纖維繞其軸線的轉動方向重復反向。因此,產(chǎn)生在纖維上不同部分上的螺旋逐漸地從一個方向的最大螺旋變化到相反方向上的最大螺旋,并再變化回去。這種變化可以纖維每單位長度上繞其軸線的纖維轉動單元來表示。由這種方法所產(chǎn)生的每單位長度螺旋的變化是近似正弦的。纖維長度上螺旋正弦變化的周期直接與穿過給旋組件42的纖維直線速度與第一輥子60繞擺動軸線56的擺動頻率的比值有關。最大螺旋的量及因此的正弦變化量和螺旋值直接與輥子的最大傾角有關。
盡管纖維與輥子76接觸接觸配合,纖維的螺旋運動仍向路徑上游端傳遞。當纖維可能出現(xiàn)嵌在V形槽84而難以轉動時這一作用是驚人的。雖然本發(fā)明沒有受到任何操作理論的限制,但可以相信,纖維的下游運動可便于纖維相對輥子76的轉動,而不管纖維是接觸接觸配合在輥子表面的V形槽84中。為便于螺旋運動傳遞到路徑上游端,路徑上游從給旋組件42向熔化區(qū)34的部分應當沒有接觸接觸配合纖維表面的部件。即,這部分路徑應當是沒有輥子的,并且同樣沒有與纖維表面的接觸接觸配合。較佳地,熔化區(qū)34和給旋組件42之間的路徑基本上是直的。
纖維轉動也是向下游傳遞、經(jīng)過下游輥子78進入在下游輥子和支架26及收線輪30之間延伸的纖維部分。由于支架和收線輪并不繞纖維軸線轉動,所以纖維的螺旋運動將使在裝置此區(qū)域中的纖維產(chǎn)生一彈性扭轉。然而,因為螺旋運動是周期性反向的,纖維進入支架和收線輪時扭轉基本為零。下游輥子和收線輪之間的路徑長度應當比纖維長度方向上的螺旋變化周期長,這樣纖維下游部分的彈性扭轉可在該部分纖維繞到收線輪上之前完全2松開。
根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的裝置包括與圖1中所討論裝置相應部件類似的一熔爐120、框架124、冷卻區(qū)或裝置138和涂覆裝置140。此裝置還包括與前述類似的收線輪130,以及用于驅動收線輪的相關驅動部件(未示)。同樣在此裝置中,纖維穿過預定的路徑132。給旋組件142包括一對各自安裝到框架124上以在垂直于纖維路徑132縱向L的橫向T上滑動的安裝座141、143。第一部件架145滑動地安裝到安裝座141上以相對安裝座141在垂直縱和橫向的橫向路徑方向X上運動。一類似的架147滑動地安裝在安裝座143上以沿橫向路徑方向運動。第一部件或輥子160具有第一部件軸線162和圍繞第一部件軸線的圓柱形圓周表面164。輥子160轉動地安裝在第一部件架145上,這樣第一部件軸線162基本沿橫向延伸。第一部件或輥子160具有一柔軟、彈性的涂層,在如金屬的剛性材料圓柱體上的厚度為0.1毫米至10毫米時肖氏A硬度測量約為30至50。第二部件或第二輥子176具有第二部件軸線180以及圍繞軸線180的類似柔軟、彈性的圓柱形圓周表面184。該第二元件是可旋轉地安裝在第二元件支座147上,使得軸線180也沿大致平行于第一元件的軸線162的橫向延伸,驅動電機185連接于第二元件或輥子176,并且能讓第二元件繞軸線180以大致恒定的轉速旋轉。
輥子162和176是布置成在沿路徑132之縱向延伸方向的同一點上處于該路徑的相對兩側,這樣,該兩輥子之間就限定了一個輥隙187。設置了一微米調節(jié)和鎖定裝置148來控制第二支座147的位置,以便在橫向路徑X方向上調整第二輥子176。第一元件支座145和第一輥子160在橫向路徑的方向上被一彈簧189推向第二輥子。一可調整的止動件181限制了第一元件支座145在橫向路徑方向上的運動。該止動件能確保輥子160和176的間距總是至少等于一預定的最小值,因而能確保輥子不把纖維壓扁。如果纖維的直徑略大于該預定的最小間距,那么支座就保持與止動件接觸配合的狀態(tài)。輥子的彈性外周面164和184將被輕微地壓縮,纖維將被迫與該兩外周面相接觸。如果纖維的直徑大大超過預定的最小值,第一輥子160和第一元件支座145將反抗彈簧189的偏壓在橫向路徑的方向上離開第二輥子176。在這兩種情況下,沿兩輥子之間的路徑132延伸的一纖維將在輥隙187處被迫與輥子相接觸。
安裝在框架124上的一個往復驅動裝置191連結于第一安裝架141。該往復驅動裝置適于使第一安裝架沿橫向T相對框架124移動。該往復驅動裝置可包括一如上結合圖1所述的曲軸機構以及一驅動電機,或者可包括任何傳統(tǒng)的直線驅動器(例如一由螺桿或齒條與小齒輪組成的驅動器)、具有傳統(tǒng)的壓力和控制回路的液壓或氣壓缸、或其它任何傳統(tǒng)的驅動器??蚣?24上安裝了一樞連桿193,它圍繞一平行于所述路徑之縱向的軸線197樞轉。樞連桿193通過一第一連桿195連接于第一安裝架141。樞連桿193在軸線197另一側的相對端通過一第二連桿199連接于第二安裝架143。樞連桿193及連桿195和199是借助傳統(tǒng)的樞轉銷關節(jié)相互連接,并連接于安裝架141和143。由于設置了該連桿機構,當?shù)谝辉ё?41沿橫向T單方向地移動時,第二元件支座143可以在相反的橫向上等速地移動。
在利用該設備的生產(chǎn)過程中,纖維132在輥子160和176之間的輥隙187處嚙合。起動電動機185皮帶動輥子176旋轉,就可以把纖維往縱向的下游方向拉。彈簧189的偏壓可迫使第一元件支座145朝相對的支座147移動,因而迫使第一元件或輥子160與纖維相接觸,并迫使該纖維與相對的第二元件或輥子176接觸配合。直線驅動機構191可使第一安裝架141、第一元件支座145、進而是第一元件或輥子160以一種可來回往復運動的方式,首先在一橫向上,而后在一相反的橫向上移動。在圖示的情況下,第一安裝架141和輥子160是以橫向速度Ct移動,而第二安裝架143和元件176是以大小相等但方向相反的速度Ct’移動。在輥隙處與纖維瞬間接觸的輥子的表面區(qū)域194和196也同樣以大小相等但方向相反的橫向速度分量移動。該兩表面區(qū)域還因為管子繞其各自之輥子軸線的轉動而向下游移動。因此,與纖維接觸的兩輥子的表面區(qū)域是在斜向纖維路徑縱向的方向上移動,但是具有相反的橫向速度分量。結合圖5可以清楚地了解,表面區(qū)域194和196的相反的橫向速度分量使得纖維134繞其軸線旋轉。當纖維借助輥子176的轉動而被拉過輥隙187時,該纖維繞其軸線旋轉,這種旋轉重新被傳回上游的熔化區(qū)134。驅動器191使得安裝架141逐漸地反向,因而使得表面區(qū)域194和196的橫向運動分量彼此相反,并使纖維螺旋的方向反向。在圖4和圖5所示的設備中,兩輥子和給旋組件142的電動機充當了拉緊支架,并將纖維拉過所述裝置。因此,無需一單獨的拉緊支架。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例的裝置包括一熔爐220、框架224、冷卻和涂覆區(qū)域238和240、支架226和收線輪230,它們都類似于以上結合圖1所描述的各構件。該實施例的裝置中還包括一給旋組件242,該組件包含一安裝在一叉架250上的第一元件或輥子260。第一輥子260的軸線262大致沿橫向于纖維路徑232之縱向L的方向延伸。叉架250通過圖6中部分示出的一軸252可樞轉地安裝在框架224上。叉架250可繞一擺動軸線256相對所述框架樞轉,而所述擺動軸線256是在橫向路徑的方向上沿垂直于圖6紙面的方向延伸。一第二圓柱形輥子276可轉動地安裝在一叉架281上,該輥子具有一第二輥子通路280。叉架281還能繞擺動軸線256相對框架224樞轉。輥子260和276是布置成可在擺動軸線256處形成一輥隙,從而使纖維嚙合在該輥隙內。如上文結合圖4和圖5所述的那樣,該兩輥子可以在橫向路徑的方向上相互偏壓,從而使它們的表面與纖維可靠地接觸配合。
叉架281和250通過由樞銷連接的連桿283和285而連接于一共同的聯(lián)桿287。共聯(lián)桿287由驅動裝置291以可往復運動的方式驅動。該連桿機構是布置成當共聯(lián)桿287移動時,叉架281和250可繞擺動軸線256作相反的樞轉運動。在圖6所示的位置中,每一輥子均處于其擺動的極限位置。在另一極限位置上,該兩輥子傾斜成與圖6所示相反的方向。每一輥子的擺動類似于上文結合圖1所討論的輥子60的擺動。
輥子260上的與纖維接觸配合的表面區(qū)域294的移動方向總是垂直于第一輥子的軸線262。在所示的位置上,第一輥子260的表面區(qū)域294的移動D的方向是斜向路徑的縱向,并具有一指向圖6左邊的移動分量Ct。第二輥子276上的與纖維接觸的表面區(qū)域是以速度D2移動,其移動方向垂直于軸線280,并具有一與Ct相反的橫向分量Ct’。與圖4和圖5中的配置情況一樣,方向相反的橫向移動分量可導致纖維繞其軸線扭轉。當叉架250和281繞擺動軸線256樞轉時,兩表面區(qū)域的橫向移動方向相反,因而旋轉也反向。由于表面區(qū)域相對框架224的橫向移動分量大小相等,方向相反,所示表面區(qū)域的橫向移動不會使纖維沿橫向偏移。
在這種配置中,由輥子給予的旋轉運動可導致正穿過熔融區(qū)234的纖維段發(fā)生一永久旋轉。在此,因為旋轉的方向反復地倒轉,所以該旋轉運動不會對給旋組件242下游的纖維施加一永久彈性扭轉。由圖6裝置所給予的旋轉的縱向頻率可以通過下列的系統(tǒng)參數(shù)等式計算出來,該等式是Ω=sinθa]]>其中Ω是用快軸線角度旋轉單位來表達的、沿纖維長度方向的單位長度上的旋轉速率;θ是兩輥子262和280之間的夾角,該夾角垂直于縱向;以及a是纖維的半徑。
圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施例的裝置。在該實施例的配置中,第一元件包括一安裝在一叉架(未示)上的輥子360,該輥子可繞輥子軸362轉動,并可繞在橫向路徑方向X上延伸的擺動軸線356擺動。第二元件是安裝在一對圓柱形皮帶輪377,378上的皮帶376,所述皮帶輪依次安裝在框架上,以便圍繞相對所述框架固定的軸線380,382轉動。輥子和皮帶在橫向路徑X上受到相互的偏壓,并在兩者間限定了一間隙387,這樣就使沿纖維路徑通過的纖維332在該間隙處嚙合于輥子和皮帶的表面之間。在這種配置中,與纖維332接觸的輥子或第一元件360的表面區(qū)域394是在垂直于軸線362的方向D1上移動。因此,當軸線362繞擺動軸線356擺動時,表面區(qū)域394的橫向運動分量降為零,隨后以如上所述的方式使取向顛倒。皮帶376上的表面區(qū)域的移動方向總是和縱向平行。在與上文討論的相同的方式下,在兩相對的橫向上與纖維接觸的兩表面區(qū)域彼此相對的運動使纖維繞其軸線旋轉。在圖7的配置中,輥子360的運動趨向于橫向地掃過纖維。纖維的這種橫向運動的容許程度是,當輥子軸線沿相反的方向傾斜時使纖維反向旋轉的那種程度。然而,為了防止這種橫向運動沿纖維的上游和下游傳遞,可在輥子間隙的上、下游設置一對皮帶有槽的約束滾輪330。對該兩滾輪加以安裝以便繞相對所述框架固定的輪軸轉動。
在根據(jù)本發(fā)明又一實施例的裝置中,第一元件460和第二元件476都是皮帶。每一皮帶都安裝在一對皮帶輪上。該兩皮帶設置在纖維路徑432的兩側,因而皮帶有兩段相互面對,并在這兩段之間限定了一間隙。與兩皮帶相連的皮帶輪是安裝在框架(未示)上,以便圍繞一沿垂直于圖8紙面方向的延伸的擺動軸線456擺動。因此,在所示的位置上,皮帶的相互面對的兩段是以速度D1和D2移動,這兩個速度斜向于纖維路徑的縱向。每一皮帶均在垂直于各自皮帶輪之軸線的方向上移動。例如,皮帶460是在垂直于與之相連的一皮帶輪的軸線462的方向上移動,而皮帶476是在垂直于與之相連的一皮帶輪軸線480的方向上移動。隨著皮帶和皮帶輪的擺動,皮帶輪軸的取向,進而是互相面對的皮帶段的取向可繞擺動軸線擺動。在此,皮帶或元件460和476的相互面對的表面部分是沿橫向相對于框架移動,因而可以沿橫向相對運動,從而使纖維能繞其軸線旋轉。還有,當元件和輪軸線繞軸線456傾斜或擺動時,兩元件的橫向運動的方向彼此相反,因而施加于纖維的旋轉方向也相反。
應該理解的是,在不偏離由所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下,還可以實現(xiàn)上述特征的多種變型和組合。僅舉例說明,圖1所示的曲軸機構可以用能使擺動件50進行可控擺動的其它任何裝置來代替。例如,可采用電氣的、液壓的、氣壓的驅動器來施加擺動運動。類似地,圖4的配置中所采用的特別的直線驅動裝置191也可以用其它驅動裝置來代替。圖4中采用的、用以提供大小相等但方向相反的速度的連桿機構也可以省略,在每一安裝架141,143上可以分別設置獨立的直線驅動裝置。這些直線驅動裝置可以受到控制而提供大小相等但方向相反的速度?;蛘撸鬏佔涌梢赃M行非等速的轉換。在非等速轉換的移動過程中,纖維趨向于在橫向上沿輥子的表面漂移。同樣地,可以分別采用獨立的驅動裝置來驅動圖6中的擺動件250,281。在以上討論的各種配置中,各驅動裝置是逐漸地動作,因而可以使與纖維接觸的表面區(qū)域的相對橫向移動逐漸反向,從而使給予纖維的旋轉在大致一個周期內,最好是以正弦方式逐漸的反向。然而,對表面區(qū)域的橫向速度的變化也可以采用其它的變化曲線。例如,通過使輥子60或圖6所示的兩個輥子保持一恒定的傾斜角,或者使圖4所示的每一輥子160,176在一延長的周期內均保持一恒定的轉換速度,就可以令相對的橫向速度達到一第一值,并保持為該值。于是,能在這樣的一個周期內對纖維施加一大致恒定的旋轉。隨后,相對的橫向速度換向,對纖維施加一反向旋轉。相反的是,纖維的旋轉可以藉類似脈動的方式快速地進行。大體上,借助本發(fā)明的方法和裝置,可以在單位長度上給予任何一種旋轉量,并且可在纖維的整個長度方向上給予任何一種實現(xiàn)所需的光學特性所需要的旋轉的幅度和方向的變化曲線。希望的是,將該裝置設計成能使必需進行移動以改變旋轉速率的各構件的移動所受到的內部阻力最小。例如,為了實現(xiàn)旋轉速率的一個變化,如圖4實施例所示的正在進行轉換的輥子和與之相連的支座必需加速。這些構件應該具有最低可能的質量。在待審的、共同轉讓的美國臨時專利60/010376(申請日為1996年1月22日,題為“用于PMD減弱的調制纖維旋轉的頻率和幅度”,發(fā)明人為D.Henderson、Ming-Jun Li、D.Nolan以及G.Washburn)(以下簡稱為’376申請)中揭示了單位長度的旋轉中特別有利的變化曲線,該專利的內容援引在本文中以作參考。’376號臨時申請的副本作為本申請的附件A。如前述’376號專利中所揭示的那樣,所述旋轉是按照一周期函數(shù)(例如一正弦函數(shù))在兩相對方向的極限值之間變化,而該周期函數(shù)可以沿纖維的長度方向來進行調制(變化)。例如,可以沿纖維的長度方向調節(jié)該周期函數(shù)的幅度或頻率,或者是對兩者都加以調節(jié)。此外,如待審的、共同轉讓的美國臨時專利60/012290(申請日為1996年2月26日,題為“用于在光纖內提供可控旋轉的方法和裝置”,發(fā)明人為Robert M.Hawk)(以下簡稱為’290申請)中所揭示的那樣,給旋裝置可以參照實際的拉制速度和/或實際的纖維直徑來加以控制。該專利的內容也援引在此以作參考。’290申請的副本作為本申請的附件B。如該專利中所述,對實際拉制速度和實際纖維直徑加以測量,并根據(jù)測得的實際拉制速度和實際纖維直徑,將給旋裝置內的例如一輥子之類的與纖維接觸配合元件的角度位置設定在能提供所需的瞬間旋轉速率的角度上。
根據(jù)本發(fā)明的又一變化型式,用來將輥子向另一輥子推壓的彈簧189(圖4),可以用任何合適的偏壓裝置來代替,例如氣動的、電動的或重力操縱的裝置。限定了一間隙的各輥子或皮帶具有一些彈性,這些輥子或皮帶可安裝成相互之間隔開一固定距離,以便迫使纖維與各纖維形成元件的表面接觸。還有,在采用了一擺動輥子或皮帶作為一個或兩個間隙形成元件的實施例中,可以用與輥子176(圖4)相同的方式來強制驅動擺動輥子或皮帶,以便讓擺動輥子及與之相對的間隙形成元件形成一拉緊支架而將纖維拉過所述裝置。除了由預成形纖維進行拉制的方法以外,本發(fā)明還適用于其它加工方法。例如,一預先排出的纖維可以在一熔化區(qū)內暫時的軟化,并且以相同的方式旋轉。
在根據(jù)本發(fā)明又一實施例(圖9)的裝置中,包括類似于結合圖4討論的兩個相對輥子的一第一輥子560和一第二輥子576。然而,輥子576和560大致在纖維路徑532的縱向L上(沿這兩個輥子的路徑上游和下游段上的縱向)相互偏置。因此,在兩輥子軸之間延伸的一平面561與纖維路徑的大致縱向斜交。所述纖維路徑在每一輥子處沿橫向路徑X彎曲,致使纖維部分地卷繞在每個輥子560和576上。本裝置的其它方面類似于前述結合圖4描述的裝置。就給定量的一個輥子轉換移動而言,如圖9所示那樣包括偏置輥子的裝置通??梢蕴峁┍葓D4所示的裝置大的單位長度上的旋轉度。然而,與圖4所示裝置所能給予的單位長度上的旋轉度相比,由圖9裝置所給予的單位長度上的旋轉度的預知性較小。
在所述的其它實施例中,可以采用類似于滾輪330(圖7)的約束滾輪,以便限制纖維的橫向移動。例如,可將這樣的約束滾輪安置在圖4所示之輥子的上游和下游,或者是圖6所示之滾輪的上游和下游。根據(jù)本發(fā)明的又一實施例,可以對圖1的裝置加以改動,以用轉換運動來代替第一元件或輥子60的擺動。因此,第一元件或輥子軸62可以和纖維路徑的縱向保持垂直,而輥子60可以以類似于圖4的輥子160的移動方式在橫向上來回移動。
因為在不偏離本發(fā)明的基礎上,可以對上述的特征作出其它一些變化和組合,所以以上對較佳實施例的描述對本發(fā)明僅起說明作用,并不是像所附權利要求書那樣加以限定。
權利要求
1.一種在光纖中形成螺旋的方法,包括(a)拉制纖維,這樣纖維沿熔化區(qū)下游縱向相對參照框架運動,其中在此向下運動過程中纖維是軟的并且固化;(b)纖維與設置在所述熔化區(qū)下游的固化纖維的相對側上的相對部件的表面部分接觸配合;以及(c)移動所述相對部件,這樣,與纖維接觸配合的所述相對部件的表面部分以相對下游縱向中參照框架的速度分量運動,于是在至少部分拉制步驟中,至少一所述表面部分相對所述參照框架沿橫向于所述縱向的橫向方向運動,并且所述表面部分相對另一個沿所述橫向以相對的速度分量運動,從而使纖維扭轉,于是所述表面部分相對另一個的橫向速度分量重復反向,從而在交替相對方向上使纖維扭轉。
2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述使所述相對部件運動的步驟包括使所述相對部件的一第一相對部件運動,這樣,與第一部件接觸配合的第一部件的表面部分在第一表面運動方向上運動,所述第一表面運動方向在至少部分拉制步驟中傾向于纖維的縱向。
3.如權利要求2所述的方法,其特征在于,所述使所述第一部件運動的步驟包括使所述第一部件繞橫向于所述縱向的第一部件軸線運動,這樣與纖維接觸配合的第一部件的表面部分垂直于第一部件軸線運動,并且使所述第一部件和所述第一部件軸線繞橫向于所述縱向和所述橫向的一擺動軸線擺動。
4.如權利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一部件是一輥子,并且使所述第一部件運動的步驟包括使所述輥子繞所述第一部件軸線轉動。
5.如權利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一部件是一皮帶,并且使所述第一部件運動的步驟包括使所述皮帶繞一滑輪運動,同時所述滑輪繞所述第一部件軸線轉動。
6.如權利要求2所述的方法,其特征在于,執(zhí)行所述使所述第一部件運動的步驟以通過在包圍與所述縱向平行的標準方向的一變化范圍內改變所述第一表面的運動方向。
7.如權利要求5所述的方法,其特征在于,所述使相對部件運動的步驟包括使第二部件運動,這樣與纖維接觸配合的第二部件的表面部分沿第二表面運動方向運動,所述第二表面運動方向傾斜于纖維的縱向并且在至少部分拉制步驟中與所述第一表面運動方向不同。
8.如權利要求6所述的方法,其特征在于,執(zhí)行所述使所述相對部件運動的步驟,這樣當所述第一表面運動方向傾向于縱向時,第二表面運動也傾向于縱向并且所述表面運動方向與縱向的角度基本上相同,只是方向相反。
9.如權利要求1所述的方法,其特征在于,使所述相對部件運動的步驟包括在相對對照框架的所述橫向上使至少一個所述相對部件變向,并且周期地改變這種變向運動的方向。
10.如權利要求8所述的方法,其特征在于,使所述相對部件運動的步驟包括在所述橫向上使兩個所述相對部件變向,這樣兩個所述部件以相同但方向相反的速度橫向運動。
11.如權利要求1所述的方法,其特征在于,執(zhí)行所述使所述相對部件與纖維接觸配合的步驟,這樣部件相應地在纖維的縱向范圍上的同一點處形成一輥隙,并且兩個部件在所述輥隙處與纖維接觸配合。
12.如權利要求10所述的方法,其特征在于,所述使所述相對部件與纖維接觸配合的步驟包括使所述部件相互偏向的步驟。
13.如權利要求1所述的方法,其特征在于,一個所述相對部件包括一對在縱向相互分離的元件,并且在其間構成一間隙,所述使所述相對部件相互配合的步驟包括使兩個元件與纖維接觸配合、使另一個所述相對部件與纖維接觸配合并在縱向與所述間隙對齊、同時使纖維保持張緊的步驟。
14.一種在光纖中形成螺旋的方法,包括(a)拉制纖維,這樣纖維沿熔化區(qū)的下游縱向相對參照框架運動,其中在此向下運動過程中纖維是軟的并且固化;(b)纖維與設置在所述熔化區(qū)下游的固化纖維的相對側上的一對相對輥子的表面部分在所述熔化區(qū)下游的輥隙中接觸配合,所述輥子的軸線基本上垂直于縱向;(c)繞所述輥子軸線轉動所述輥子;以及(d)在至少部分拉制步驟中,相對所述參照框架以相反速度沿橫向于纖維縱向的橫向方向使所述相對輥子變向運動,從而使纖維扭轉。
15.一種在光纖中形成螺旋的方法,包括(a)拉制纖維,這樣纖維相對參照框架沿熔化區(qū)的下游縱向運動,其中在此向下運動過程中纖維是軟的并且固化;(b)纖維與設置在所述熔化區(qū)下游的固化纖維的相對側上的一對相對部件在所述熔化區(qū)下游的輥隙處接觸配合,所述輥子具有橫向于縱向的輥子軸線;(c)使所述輥子繞輥子軸線運動;以及(d)在至少部分拉制步驟中,使所述相對輥子相對所述參照框架繞橫向于纖維縱向且橫向于輥子軸線的擺動軸線擺動,這樣所述輥子軸線與垂直于縱向的方向傾角基本相等但方向相反,從而輥子的所述轉動將使纖維扭轉。
16.一種在光纖中形成螺旋的方法,包括(a)拉制纖維,這樣纖維相對參照框架沿熔化區(qū)的下游縱向運動,其中在此向下運動過程中纖維是軟的并且固化;(b)使固化的纖維與設置在第一縱向位置上的固化纖維第一側上的第一輥子接觸配合,所述第一輥子具有橫向于縱向的第一輥子軸線;(c)使固化纖維與設置在纖維第二側上的一對第二輥子在所述第一位置上游和下游處的位置上接觸配合,這樣第一輥子與第二輥子之間的間隙縱向對齊,所述第二輥子具有橫向于縱向的第二輥子軸線;(d)使固化纖維保持張緊,這樣纖維靠在第一和第二輥子上;(e)使所述輥子繞所述輥子軸線轉動;以及(f)在至少部分拉制步驟中,使所述第一輥子相對所述參照框架繞橫向于纖維縱向且橫向于第一輥子軸線的擺動軸線擺動,這樣所述第一輥子軸線與垂直于縱向的方向傾斜,從而所述輥子的轉動將使纖維扭轉。
17.如權利要求15所述的方法,其特征在于,還包括限制纖維相對第二輥子沿橫向于縱向的橫向方向運動。
18.如權利要求16所述的方法,其特征在于,所述各第二輥子具有形成一槽的圓周表面,并且所述圓周表面限制纖維沿所述橫向的運動。
19.如權利要求16所述的方法,其特征在于,執(zhí)行所述擺動步驟以使第一輥子軸線以相對垂直于縱向的方向交替傾斜。
20.光纖拉制裝置,包括(a)形成一熔化區(qū)和遠離所述熔化區(qū)的固化區(qū)的結構;(b)在相對所述結構的下游縱向的一預定路徑上拉制纖維的裝置,這樣在拉制過程中,纖維基本上在所述熔化區(qū)熔化,并且在到達所述固化區(qū)之前固化;(c)一對設置在所述固化區(qū)中的路徑相對側上的相對部件,所述相對部件形成表面部分;以及(d)用于使所述相對部件的所述表面部分與所述纖維接觸配合、并且在所述纖維拉制裝置工作過程中使所述相對部件運動的裝置,這樣所述相對部件與纖維接觸配合的表面部分以一相對所述結構的速度分量沿縱向運動,這樣至少一個所述表面部分相對所述結構沿橫向于所述縱向的橫向方向運動,并且所述表面部分相對另一個部件以速度分量沿所述橫向運動,從而使纖維扭轉,在所述表面部分的所述橫向的所述速度分量相對另一個重復反向,從而重復地使纖維的扭轉方向反向。
21.光纖拉制裝置,包括(a)形成一熔化區(qū)和遠離所述熔化區(qū)的固化區(qū)的結構;(b)在相對所述結構的下游縱向的一預定路徑上拉制纖維的裝置,這樣在拉制過程中,纖維基本上在所述熔化區(qū)熔化,并且在到達所述固化區(qū)之前固化;(c)一第一輥子設置在所述固化區(qū)的第一輥子位置的路徑第一側上,所述第一輥子相對所述結構繞所述第一輥子軸線轉動;(d)一對第二輥子設置在所述第一輥子位置的上游和下游的第二輥子位置的路徑第二側上,所述第二輥子其間形成一間隙,第一輥子與所述間隙縱向對齊,所述第二輥子相對所述框架可繞具有與另一部件平行、且橫向于所述路徑縱向的固定方向的第二輥子軸線轉動;(e)用于將所述第一輥子支撐在所述結構上的裝置,這樣所述第一輥子軸線在拉制所述纖維的所述裝置工作過程中至少多次傾向于所述縱向,所述拉制所述纖維的裝置使纖維保持張緊,這樣纖維將支承在所述第一和第二輥子上,從而所述第一和第二輥子的轉動將使纖維扭轉。
22.如權利要求21所述的裝置,其特征在于,所述用于支撐所述第一輥子的裝置包括用于使所述第一輥子相對所述結構繞一橫向于路徑縱向、且橫向于所述第一輥子軸線的擺動軸線擺動的裝置,這樣所述第一輥子軸線在一位置范圍內傾斜。
23.如權利要求22所述的裝置,其特征在于,所述擺動裝置工作使所述第一輥子軸線在離開垂直縱向的相對方向上交替傾斜。
24.光纖拉制裝置,包括(a)形成一熔化區(qū)和遠離所述熔化區(qū)的固化區(qū)的結構;(b)在相對所述結構的下游縱向的一預定路徑上拉制纖維的裝置,這樣在拉制過程中,纖維基本上在所述熔化區(qū)熔化,并且在到達所述固化區(qū)之前固化;(c)一對相對輥子設置在路徑的相對側上,并且在所述固化區(qū)形成一輥隙,所述各輥子具有一輥子軸線以及一圍繞輥子軸線的圓周表面,各個所述輥子可繞其輥子軸線轉動;(d)用于將所述輥子支撐在所述結構上的裝置,這樣所述輥子軸線在所述拉制裝置工作過程中,至少數(shù)次與所述路徑縱向成相反的傾角;(e)用于迫使所述輥子的所述圓周面與由所述纖維拉制裝置沿所述路徑拉制的纖維接觸配合,從而使所述輥子繞所述輥子軸線的轉動使得纖維扭轉。
25.光纖拉制裝置,包括(a)形成一熔化區(qū)和遠離所述熔化區(qū)的固化區(qū)的結構;(b)在相對所述結構的下游縱向的一預定路徑上拉制纖維的裝置,這樣在拉制過程中,纖維基本上在所述熔化區(qū)熔化,并且在到達所述固化區(qū)之前固化;(c)一對相對輥子設置在路徑的相對側上,并且在所述固化區(qū)形成一輥隙,所述各輥子具有一橫向于縱向的輥子軸線以及圍繞輥子軸線的圓周表面,各個所述輥子可繞其輥子軸線轉動;(d)用于將所述輥子支撐在所述結構上、并且在所述拉制裝置的工作過程中至少多次使所述輥子沿橫向于縱向的相對橫向方向相對另一個運動的裝置;(e)用于迫使所述輥子的所述圓周面與由所述纖維拉制裝置沿所述路徑拉制的纖維接觸配合的裝置,從而使所述輥子繞所述輥子軸線的轉動使得纖維扭轉。
26.如權利要求25所述的裝置,其特征在于,所述支撐和運動的裝置工作以使兩個所述輥子同時相對于結構在橫向的兩相對方向運動。
27.如權利要求25所述的裝置,其特征在于,至少一個所述輥子具有形成其圓周表面的彈性層,其中所述用于強迫接觸配合的裝置包括所述彈性層。
全文摘要
具有周期反向螺旋的光纖,纖維經(jīng)一熔化區(qū)拉制而成。熔化區(qū)下游的纖維冷卻區(qū)域穿過一對相對部件,移動相對部件,這樣接觸配合纖維的表面區(qū)域沿相對另一個的相對橫向方向運動,從而使纖維繞其軸線旋轉。接觸配合的表面部分的橫向運動周期性地反向以使螺旋方向反向。相對部件可包括能斜向傾向于纖維縱向的皮帶或輥子。
文檔編號C03B37/03GK1209792SQ97190345
公開日1999年3月3日 申請日期1997年7月3日 優(yōu)先權日1997年4月11日
發(fā)明者P·E·布萊澤克, W·R·克里斯托弗, D·E·加拉格爾, R·M·霍克, W·J·基弗 申請人:康寧股份有限公司
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