專利名稱：檢測(cè)光波導(dǎo)毛坯的纖芯/包層分界面的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖，本發(fā)明尤其涉及檢測(cè)用于生產(chǎn)這些光纖的毛坯的纖芯/包層分界面的方法和設(shè)備。這里纖芯/包層分界面也稱為纖芯的邊緣。
如該領(lǐng)域中熟知的，光纖具有由包層圍繞的中心纖芯，其纖芯具有比包層更高的折射率。通過(guò)加熱“毛坯”(亦稱為“預(yù)制棒”)的端部和將光纖從毛坯中拉絲而制成這些光纖，通過(guò)拉絲速率控制光纖的直徑。如在光纖中那樣，毛坯具有由較低折射率的包層圍繞的較高折射率的中心纖芯，毛坯纖芯和包層的截面尺寸當(dāng)然要比光纖的纖芯和包層的尺寸大許多，例如，大十倍到一百倍。
由于光纖的各種幾何特性(例如，纖芯/包層直徑比和纖芯/包層同心度)由毛坯(光纖由其拉制)相應(yīng)的幾何特性確定，該領(lǐng)域中的工作者已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種用于測(cè)量毛坯的幾何形狀的裝置。一種被廣泛使用的測(cè)量毛坯直徑的裝置以LASERMIC為商標(biāo)由Laser Mike，Inc.(Dayton，Ohio)出售。這種裝置通過(guò)橫向照射毛坯和用電子攝像機(jī)檢測(cè)毛坯陰影的外部邊緣而工作。
授予Shimada等人的第5,408,309號(hào)美國(guó)專利描述了使用橫向照射來(lái)測(cè)量纖芯/包層同心度和毛坯橢圓度。該專利討論了通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)毛坯和用電子攝像機(jī)檢測(cè)纖芯和作為旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)檢測(cè)包層的位置來(lái)確定同心度和橢圓度。給出了各種用于依賴毛坯是否表現(xiàn)出橢圓度以及偏心的纖芯或者只有這些缺點(diǎn)中的一個(gè)而分析攝像機(jī)的記錄。還描述了一個(gè)使用激光光源的實(shí)施例，其中在纖芯和包層之間的分界面處的剩余應(yīng)力據(jù)認(rèn)為提供了這些層的清晰的圖像。
由于上述原因，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供改進(jìn)的技術(shù)，用于檢測(cè)于生產(chǎn)光纖的毛坯的纖芯/包層分界面的位置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供改善的技術(shù)，用于檢測(cè)纖芯/包層的界面和包層的外部邊緣的位置。本發(fā)明的還有一個(gè)目的是使用如此檢測(cè)到的纖芯/包層的界面和包層的外部邊緣的位置，以確定纖芯/包層同心度、纖芯橢圓度和毛坯(包層)橢圓度。根據(jù)由這種測(cè)量給出纖芯直徑和包層直徑以及已知的光纖參數(shù)和它預(yù)定的用處(具體而言是拉伸比、纖芯和包層的折射率、和工作波長(zhǎng))，也可以預(yù)知模場(chǎng)直徑(MFD)和截止波長(zhǎng)。
為了達(dá)到這些和其它的目的，本發(fā)明提供了一種用于檢測(cè)毛坯的纖芯/包層分界面的方法，包括(a)提供相干光束，例如，激光束；(b)橫向地將光束掃描(scanning)通過(guò)毛坯的至少一部分；(c)當(dāng)掃描光束時(shí)檢測(cè)通過(guò)毛坯的光；及(d)通過(guò)識(shí)別在測(cè)得的光中的空間強(qiáng)度圖案(該圖案至少是雙峰的)的開(kāi)始出現(xiàn)，檢測(cè)纖芯/包層分界面。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)當(dāng)掃掠的激光束從毛坯包層進(jìn)入毛坯纖芯時(shí)，產(chǎn)生帶有波瓣的折射/干涉型空間強(qiáng)度圖案(即，至少是雙峰的)。當(dāng)光束移動(dòng)入纖芯時(shí)，圖案強(qiáng)度(以及可測(cè)的波瓣的數(shù)量)增加。相應(yīng)地，通過(guò)建立這種圖案開(kāi)始出現(xiàn)的閾值，可以容易地檢測(cè)到纖芯/毛坯界面。
在某些較佳實(shí)施例中，相干光束會(huì)聚到相應(yīng)于毛坯縱向軸的標(biāo)稱位置之處，即，光束聚焦在毛坯中心的標(biāo)稱位置處。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種會(huì)聚增加了由纖芯/包層分界面產(chǎn)生的帶有波瓣的圖案的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于檢測(cè)毛坯的方法，包括(a)在毛坯的兩個(gè)相對(duì)側(cè)提供光源和檢測(cè)器，光源產(chǎn)生相干光束，而檢測(cè)器可以檢測(cè)空間光強(qiáng)圖案；(b)橫向移動(dòng)光束跨過(guò)毛坯，同時(shí)在檢測(cè)器處檢測(cè)空間光強(qiáng)圖案；(c)當(dāng)光束朝縱軸移動(dòng)時(shí)發(fā)生單峰空間光強(qiáng)圖案寬度的減小時(shí)，作為橫向位置識(shí)別包層的邊緣，最好參照預(yù)定的閾值確定所述的發(fā)生；及(d)當(dāng)光束朝縱軸移動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)至少一個(gè)雙峰的空間光圖案時(shí)，作為橫向位置識(shí)別纖芯邊緣，最好參照預(yù)定的閾值確定所述出現(xiàn)。
如果有需要，檢測(cè)方法還可以包括識(shí)別毛坯的中心為這樣的橫向位置，對(duì)于光束的橫向移動(dòng)，在該處至少一個(gè)雙峰空間光強(qiáng)圖案的兩側(cè)圍繞雙峰空間光強(qiáng)圖案。
使用這種檢測(cè)方法，纖芯/包層同心度、包層橢圓度、和/或纖芯橢圓度可以通過(guò)在第一角位上識(shí)別(放置)包層和纖芯的邊緣，然后旋轉(zhuǎn)毛坯通過(guò)預(yù)定的角度，例如90°，并且再次確定(定位)包層和纖芯的邊緣。在這種方法中得到的數(shù)據(jù)可以對(duì)進(jìn)行測(cè)量的軸線位置導(dǎo)出同心度和/或橢圓度的值。或者，不是只用兩個(gè)測(cè)量而是在一組角度，進(jìn)行多個(gè)測(cè)量。
最好沿毛坯長(zhǎng)度的多個(gè)軸線位置處重復(fù)檢測(cè)方法，在每一個(gè)位置處確定同心度和/或橢圓度的值。
本發(fā)明還提供了一種用于檢測(cè)毛坯的設(shè)備，包括(a)用于支承毛坯的裝置，例如，一種由支承滾輪和皮帶構(gòu)成的系統(tǒng)，它從毛坯下面接觸毛坯的端部，并且最好可以用于繞毛坯的縱軸旋轉(zhuǎn)毛坯通過(guò)預(yù)定的角度；(b)用于產(chǎn)生相干光束的裝置，例如，激光器；(c)用于使光束會(huì)聚在毛坯的縱軸的標(biāo)稱位置附近的裝置，例如，可移動(dòng)的聚焦透鏡，這里，縱軸的標(biāo)稱位置可以例如使用上述LASERMIC裝置確定；(d)用于橫向掃描光束越過(guò)毛坯的裝置，例如，自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(它使用例如DC伺服電機(jī))，用于移動(dòng)激光器和聚焦透鏡；(e)用于檢測(cè)空間光強(qiáng)圖案的裝置，例如，直線性CCD攝像機(jī)；和(f)當(dāng)橫向掃描的裝置掃描光束越過(guò)毛坯的裝置時(shí)用于將光線引導(dǎo)至用于檢測(cè)的裝置。例如，將指示空氣/包層分界面的空間光強(qiáng)圖案和指示纖芯/包層分界面的光強(qiáng)圖案引導(dǎo)至CCD攝像機(jī)的透鏡系統(tǒng)。
自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以沿毛坯的長(zhǎng)度移動(dòng)激光器、聚焦透鏡、CCD攝像機(jī)和透鏡系統(tǒng)，從而可以確定沿其長(zhǎng)度的毛坯的幾何形狀的變化。


圖1是可以用于本發(fā)明實(shí)踐的設(shè)備的程式化的示意圖。
圖2-4是可以用于本發(fā)明實(shí)踐的透鏡系統(tǒng)的示意圖。
圖5A-5G是當(dāng)相干光束掃描越過(guò)毛坯時(shí)產(chǎn)生的空間光強(qiáng)圖案的曲線圖。
上述合并入說(shuō)明書(shū)并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖解釋了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并且附圖與說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。當(dāng)然，應(yīng)該知道，附圖和描述都只是解釋性的，而并不是限制性的。
如上所述，本發(fā)明涉及以空間光強(qiáng)圖案的變化識(shí)別空氣/包層和纖芯/包層的界面(當(dāng)把相干光引向(瞄向)毛坯的不同區(qū)域時(shí)，由相干光束這種光強(qiáng)圖案產(chǎn)生。
圖1示意地描繪了可用于完成這種識(shí)別的設(shè)備。如該圖所示，毛坯13在其端部處被支承，從而它可以繞其縱軸15旋轉(zhuǎn)。雖然如有需要可以使用垂直取向，但最好圖1所示沿水平取向支承毛坯。
測(cè)量設(shè)備10包括(1)光源17，例如1.0mW激光二極管(在650nm處工作，并配備有產(chǎn)生準(zhǔn)直的相干光束的4X光束擴(kuò)展器)；(2)將光束聚焦在毛坯的標(biāo)稱中心處的可移動(dòng)的透鏡19；(3)檢測(cè)由光束對(duì)毛坯照射導(dǎo)致的空間光強(qiáng)圖案的檢測(cè)器21；及(4)當(dāng)光束掃描越過(guò)毛坯時(shí)保證有關(guān)的圖案到達(dá)檢測(cè)器21的透鏡系統(tǒng)23。
設(shè)備10最好還包括合適編程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(圖中未示出)，用于處理(例如，濾波和分析)檢測(cè)器21的輸出，以識(shí)別空氣/包層和纖芯/包層分界面，以及計(jì)算毛坯的同心度和橢圓度的值。例如，用可以買到的(諸如以LABVIEW作為商標(biāo)由National Instruments of Austin，Texas出售的)軟件來(lái)濾波和分析測(cè)得的空間光強(qiáng)圖案。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該還接受來(lái)自自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的關(guān)于激光束位置的輸入，從而來(lái)自檢測(cè)器的經(jīng)過(guò)分析的數(shù)據(jù)可以和毛坯中的特定位置相關(guān)聯(lián)。
在圖1中示出，元件17、19、21和23由平臺(tái)25和27支承，打算用它們來(lái)示意地描繪自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。兩個(gè)平臺(tái)都可沿Y方向移動(dòng)，以便沿毛坯13的長(zhǎng)度在不同位置處進(jìn)行測(cè)量。為了橫向掃描光束越過(guò)毛坯平臺(tái)25還可沿X方向移動(dòng)。在本發(fā)明的實(shí)踐中，可以使用從各個(gè)賣主處買到的自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
如上所指出的，毛坯13的標(biāo)稱中心可通過(guò)使用LASERMIC或類似的測(cè)量裝置(圖中未示出)識(shí)別。當(dāng)使用LASERMIC時(shí)，毛坯的標(biāo)稱中心取為由所述裝置決定。包層的陰影的中點(diǎn)。用于得到標(biāo)稱中心值的裝置可以通過(guò)自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)支承，從而當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)沿毛坯的長(zhǎng)度移動(dòng)時(shí)，可以調(diào)節(jié)標(biāo)稱中心的位置?；蛘?，標(biāo)稱中心值可以在分開(kāi)的測(cè)試臺(tái)處得到，并且這些值可以提供給設(shè)備10的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
一旦已經(jīng)確定了標(biāo)稱中心，就調(diào)節(jié)聚焦透鏡的位置，從而聚焦透鏡和標(biāo)稱中心之間的距離Z滿足下面的等式Z＝F-(n-1)R這里，F(xiàn)是聚焦透鏡的焦距，n是包層的折射率，而R是包層半徑。按照這種方法，由光源17產(chǎn)生的光束會(huì)聚在毛坯的標(biāo)稱縱軸附近。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的會(huì)聚可在檢測(cè)器21處改善信號(hào)強(qiáng)度。
特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，會(huì)聚到大約20微米的點(diǎn)尺寸可提供這樣的信號(hào)強(qiáng)度的改善。(注意，由光源17產(chǎn)生的光束通常不是圓形的。例如，已知激光二極管產(chǎn)生橢圓形的光束。在這些情況下，橢圓的長(zhǎng)軸最好沿與毛坯的縱軸正交的方向取向(即，圖1中的豎向)，并且沿該方向的聚焦光束的尺寸最好小于20微米。)較好地，會(huì)聚最好沿光束的方向(即圖1中的Z方向)保持為大約2毫米的距離。實(shí)際上發(fā)現(xiàn)，具有焦距為150mm以及凈通光孔徑大于光束在透鏡處直徑的單個(gè)透鏡元件適合于用作光束聚焦透鏡。
圖2-4示出合適的透鏡系統(tǒng)23，用于檢測(cè)射入檢測(cè)器21的有關(guān)的空間光強(qiáng)圖案。圖2示出引入毛坯之前的系統(tǒng)。如在該圖中可以見(jiàn)到的，不論光束是同軸的還是離軸的上，準(zhǔn)直光束30都會(huì)聚在檢測(cè)器21處，即，檢測(cè)器在透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)處。
圖3和4分別描繪了用于較小和較大毛坯的系統(tǒng)的工作。在這些圖中，毛坯的纖芯由標(biāo)號(hào)32指出，而其包層由標(biāo)號(hào)34指出。
如在這些圖中繪出的，大透鏡元件40、42、44和小透鏡元件50、52的組合，對(duì)于正好在包層外面的光束(每幅圖中上面的光束)和正好在纖芯外面的光束(每幅圖中下面的光束)來(lái)說(shuō)，保證至少一部分光束30照射在檢測(cè)器21上。由于這些是得到關(guān)于毛坯幾何形狀的最重要數(shù)據(jù)的位置，故附圖示出這樣的五元透鏡系統(tǒng)達(dá)到了對(duì)于毛坯尺寸的范圍將有關(guān)的空間光強(qiáng)圖案引向檢測(cè)器的目的。
圖2-4的透鏡系統(tǒng)的合適的焦距和透鏡間距(中心-中心)如下透鏡元件焦距(mm)透鏡間距(mm)40 10002550 5014042 10005052 1007544 250這里，，透鏡元件40的中心與毛坯250縱軸之間的距離是250毫米，透鏡元件44的中心和檢測(cè)器21之間的距離是300毫米，而檢測(cè)器21的有效區(qū)域的長(zhǎng)度是16毫米。透鏡元件的凈通光孔徑選擇得足夠大，以為待測(cè)的毛坯尺寸收集光束30。更一般地說(shuō)，透鏡系統(tǒng)23應(yīng)該具有足夠大的視場(chǎng)，足以將充足的光強(qiáng)圖案置于檢測(cè)器上，從而可以發(fā)現(xiàn)包層的外部邊緣和纖芯/包層分界面。
圖5A到5G描繪了當(dāng)光束30掃描越過(guò)毛坯時(shí)在檢測(cè)器21處觀察到的空間光強(qiáng)圖案。這些圖案是用圖1的設(shè)備和圖2-4的透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生的。檢測(cè)器的輸出構(gòu)成對(duì)于2048個(gè)象素的光強(qiáng)值。
圖5A和5B示出當(dāng)光束在包層外面(圖5A)，以及剛好碰到但未完全在包層內(nèi)(圖5B)時(shí)，觀察到的單峰圖案。對(duì)這些圖的比較示出，圖5B中的圖案的寬度小于圖5A中的圖案寬度。這種寬度的減小是部分光束包層折射離開(kāi)檢測(cè)器的結(jié)果。
圖5A和圖5B之間寬度的減小可以直接從檢測(cè)器的輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)到，或更方便的，通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差而測(cè)得，由于當(dāng)光束碰到包層時(shí)圖案的最大強(qiáng)度不會(huì)增加，故標(biāo)準(zhǔn)偏差的減小相應(yīng)于圖案寬度的減小。通過(guò)將單峰圖案寬度的減小和直徑的測(cè)量(使用另外的技術(shù)，例如，使用上述的LASERMIC裝置的直徑測(cè)量)相關(guān)，可以確定寬度減小的閾值(該閾值給出了大致上相同的直徑值)。
或者，可以簡(jiǎn)單地將閾值選擇得足夠大，以避免包層邊緣的錯(cuò)誤的檢測(cè)(這是由于噪聲引起的)。在后面一種情況下，使用本發(fā)明的過(guò)程作的包層直徑測(cè)量用作為它們本身的標(biāo)準(zhǔn)。
圖5C示出當(dāng)光束完全在包層內(nèi)但仍然遠(yuǎn)離纖芯邊緣時(shí)檢測(cè)器的輸出?，F(xiàn)在包層折射全部的光束，從而大致上沒(méi)有來(lái)自光束的光線到達(dá)檢測(cè)器。檢測(cè)器的輸出因此而本質(zhì)上為零。
圖5D示出當(dāng)光束仍然完全在包層內(nèi)但現(xiàn)在靠近纖芯的邊緣時(shí)檢測(cè)器的輸出。單峰信號(hào)在這種情況下又回來(lái)了，因?yàn)楝F(xiàn)在光束以垂直的角度碰到包層，因此減小了包層折射光束使之離開(kāi)檢測(cè)器的能力。
圖5E示出當(dāng)光束碰到纖芯邊緣時(shí)所發(fā)生的情況。在這幅圖中清楚地有旁瓣，即，圖案不再是單峰的，而現(xiàn)在至少是是雙峰的。當(dāng)光束繼續(xù)移入纖芯時(shí)，圖案的強(qiáng)度和其多峰特性都有增加。事實(shí)上，較大的檢測(cè)器和/或不同的透鏡系統(tǒng)23將顯示，圖案包含一組強(qiáng)度減小的波瓣，這是衍射/干涉型空間光強(qiáng)圖案的特征。圖5E的波瓣(以及圖5F的波瓣)包括中心波瓣和第一側(cè)波瓣。
雖然不希望受任何特殊工作理論的約束，但相信帶有波瓣的圖案是由于纖芯中的條紋(striae)(它起著衍射光柵的作用，因此產(chǎn)生了衍射/干涉型空間光強(qiáng)圖案，即，具有中心瓣和旁瓣的圖案。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，纖芯中沒(méi)有條紋的毛坯不產(chǎn)生帶有波瓣的圖案。
由具有條紋的毛坯產(chǎn)生的各種波瓣的具體位置和尺寸連同其它因素一道將依賴于條紋的徑向間隔，包括這些間隔的均勻性；形成條紋的折射率的變化(包含條紋之間的這些變化的均勻性)；以及至少在某種程度上，在任何給出的條紋中，和至少在某種程度上，各個(gè)條紋的徑向范圍。因?yàn)榘罅康淖兞?，故發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)隔開(kāi)180°的周邊位置處進(jìn)行的纖芯直徑測(cè)量可以有些不同，例如，測(cè)量可以相差大約0.1微米或更大。雖然不希望受任何特殊工作理論的約束，但相信這些不同是因?yàn)樵谥圃爝^(guò)程中在毛坯周圍不同的周邊位置處產(chǎn)生的條紋的變化造成的。
圖5E的至少雙峰圖案的開(kāi)始可以用各種識(shí)別峰值技術(shù)確定。一種已在實(shí)踐中成功使用的技術(shù)包括檢查檢測(cè)器的輸出區(qū)域(預(yù)料在該區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)旁瓣)，并且最小高度和最小寬度組合確定此波瓣的閾值。閾值可以調(diào)節(jié)，從而對(duì)毛坯的測(cè)量相應(yīng)于例如對(duì)從毛坯拉制的光纖作的纖芯/包層同心度的和截止波長(zhǎng)的測(cè)量。
圖5F和5G示出光束完全在纖芯中(圖5F)和在纖芯中心(圖5G)時(shí)來(lái)自檢測(cè)器的輸出。圖5E和5F的比較示出當(dāng)光束進(jìn)一步移動(dòng)到纖芯中時(shí)峰值強(qiáng)度的增加。圖5G示出在光束與纖芯中心對(duì)準(zhǔn)時(shí)，在由檢測(cè)器看到的至少雙峰的圖案變成了單峰。
當(dāng)光束移動(dòng)經(jīng)過(guò)纖芯的中心進(jìn)入纖芯內(nèi)，然后進(jìn)入包層，最后進(jìn)入空氣時(shí)，圖5A到5F的圖案按顛倒的順序重復(fù)。這組顛倒的圖案可以用于為毛坯的下半部確定纖芯和包層邊緣的位置。或者，光束可以被移至低于毛坯的一點(diǎn)，并向上掃描。一種方法較好，因?yàn)閳D案將按照?qǐng)D5的順序出現(xiàn)，因此只需一組算法以進(jìn)行分析。
實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)圖1-5的系統(tǒng)可以快速而可靠地測(cè)量各種尺寸的毛坯的纖芯和包層的幾何形狀。發(fā)現(xiàn)用系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)量和光纖的纖芯/包層同心度、截止波長(zhǎng)和模場(chǎng)直徑的測(cè)量相關(guān)，該光纖是從用本發(fā)明的方法和設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的毛坯拉制的。但是，如上提到的，當(dāng)毛坯在一個(gè)取向上測(cè)量，旋轉(zhuǎn)180°，然后再測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)量值的一些變化。如果這樣的變化對(duì)本發(fā)明的特定應(yīng)用不適宜，則可以通過(guò)例如用和毛坯的一端相關(guān)的非圓對(duì)稱特征給始終使毛坯單一取向來(lái)適應(yīng)。
雖然已經(jīng)描述和圖示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但應(yīng)該知道，在不背離本發(fā)明的主旨的條件下可以有各種修改。例如，其它的光源、透鏡(例如，非球面透鏡)、檢測(cè)器(包括多個(gè)檢測(cè)器)和除去上面所述之外的軟件程序可以用于本發(fā)明的實(shí)踐中。代替移動(dòng)光源，可以用例如多平面(multifaceted)旋轉(zhuǎn)鏡使光束掃描越過(guò)毛坯。還有，類似地不使用電子檢測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明的空間光強(qiáng)圖案可以在觀察屏上手動(dòng)地觀察。類似地，各種毛坯支承機(jī)構(gòu)(包括各種用于在垂直或水平取向上支承毛坯和旋轉(zhuǎn)毛坯的機(jī)構(gòu)可以用于本發(fā)明的實(shí)踐中。
根據(jù)這里所揭示的技術(shù)，各種其它不背離本發(fā)明的范圍和主旨的修改對(duì)熟悉本領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)是明顯的。打算用下面的權(quán)利要求來(lái)覆蓋上述具體實(shí)施例和這些修改、變化和等效的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)用于生產(chǎn)光纖的毛坯中的纖芯/包層分界面的方法，所述毛坯具有縱軸，其特征在于所述方法包括(a)提供相干光束；(b)將光束橫向掃描越過(guò)所述毛坯的至少一部分；(c)當(dāng)掃描所述光束時(shí)檢測(cè)通過(guò)所述毛坯的光；及(d)通過(guò)在測(cè)得的至少是雙峰的光中識(shí)別光強(qiáng)圖案的開(kāi)始，檢測(cè)纖芯/包層的界面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述縱向軸具有標(biāo)稱的位置，并且光束會(huì)聚在所述位置的附近。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(c)包括提供一光學(xué)系統(tǒng)，用于將通過(guò)所述毛坯的光引導(dǎo)到檢測(cè)器上。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用一閾值來(lái)識(shí)別所述開(kāi)始。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括繞所述縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述毛坯，并對(duì)經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的毛坯重復(fù)所述步驟(a)到(d)的附加的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括沿所述縱軸在多個(gè)位置上重復(fù)所述步驟(a)到(d)的附加步驟。
7.一種確定用于生產(chǎn)光纖的毛坯中的纖芯/包層分界面的方法，所述毛坯具有縱軸，其特征在于所述方法包括(a)提供相干光束；(b)將光束橫向掃描越過(guò)所述毛坯的至少一部分；(c)作為光束的橫向位置的函數(shù)，檢測(cè)通過(guò)毛坯的光；及(d)在測(cè)得的至少是雙峰的識(shí)別輻光強(qiáng)圖案的開(kāi)始，在所述開(kāi)始處所述光束的橫向位置相應(yīng)于所述毛坯中的纖芯/包層分界面的位置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述縱軸具有標(biāo)稱位置，并且所述光束會(huì)聚在所述位置附近。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟(c)包括提供一光學(xué)系統(tǒng)，用于將通過(guò)所述毛坯的光引導(dǎo)至檢測(cè)器上。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于用一閾值識(shí)別所述開(kāi)始。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于包括繞所述縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述毛坯，并對(duì)經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的毛坯重復(fù)所述步驟(a)到(d)的附加步驟。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于包括沿所述縱軸在多個(gè)位置處重復(fù)步驟(a)到(d)的附加步驟。
13.一種檢測(cè)用于生產(chǎn)光纖的毛坯的方法，所述毛坯具有纖芯、包層和縱軸，其特征在于所述方法包括(a)在所述毛坯的相對(duì)兩側(cè)上提供光源和檢測(cè)器，所述光源產(chǎn)生相干光束，并且所述檢測(cè)器能夠檢測(cè)空間光強(qiáng)圖案；(b)將光束橫向移動(dòng)越過(guò)毛坯所述檢測(cè)處同時(shí)在檢測(cè)所述空間光強(qiáng)圖案；(c)作為橫向位置識(shí)別所述包層的邊緣，其中，當(dāng)所述光束朝所述縱軸移動(dòng)時(shí)，發(fā)生單峰的空間光強(qiáng)圖案寬度的減小；及(d)作為橫向位置識(shí)別所述纖芯的邊緣，其中，當(dāng)所述光束朝縱軸移動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)至少雙峰的空間光強(qiáng)圖案。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于包括作為橫向位置識(shí)別所述毛坯的中心的附加步驟，其中，對(duì)于所述光束的橫向移動(dòng)，在所述單峰的空間光強(qiáng)圖案的兩側(cè)由至少雙峰的空間光強(qiáng)圖案圍繞。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于包括繞所述縱軸動(dòng)轉(zhuǎn)所述毛坯一預(yù)定角度，并對(duì)經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的毛坯重復(fù)所述步驟(a)到(d)的附加步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于包括根據(jù)原始的和重復(fù)的識(shí)別步驟(c)和(d)來(lái)確定纖芯/包層同心度的步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于包括根據(jù)原始的和重復(fù)的識(shí)別步驟(c)來(lái)確定毛坯橢圓度的附加步驟。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于包括根據(jù)原始的和重復(fù)的識(shí)別步驟(d)來(lái)確定纖芯橢圓度的附加步驟。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于包括沿縱軸在多個(gè)位置處重復(fù)步驟(a)到(d)的附加步驟。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述縱軸具有標(biāo)稱位置，并且所述光束會(huì)聚在所述位置附近。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于在步驟(a)中提供所述光學(xué)系統(tǒng)，以將通過(guò)所述毛坯的所述光引入檢測(cè)器中。
22.檢測(cè)用于生產(chǎn)光纖的毛坯的設(shè)備，所述毛坯含具有標(biāo)稱位置的縱軸，其特征在于所述設(shè)備包括(a)用于支承所述毛坯的裝置；(b)用于產(chǎn)生相干光束的裝置；(c)用于使所述光束會(huì)聚在所述縱軸的所述標(biāo)稱位置附近的裝置；(d)用于將所述光束橫向掃描越過(guò)所述毛坯的裝置；(e)用于檢測(cè)空間光強(qiáng)圖案的裝置；及(f)當(dāng)用于橫向掃描的裝置將光束掃描越過(guò)所述毛坯時(shí)用于將光引導(dǎo)至所述檢測(cè)裝置的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種檢測(cè)用于生產(chǎn)光纖的毛坯(13)的空氣/包層和纖芯/包層分界面的方法和設(shè)備。相干光束(30)掃描越過(guò)毛坯(13),檢測(cè)因此產(chǎn)生的空間光強(qiáng)圖案,并進(jìn)行分析。當(dāng)光束朝毛坯中心移動(dòng)時(shí),空氣/包層界面相應(yīng)于單峰的空間光強(qiáng)圖案的寬度的減小。當(dāng)光束朝毛坯中心移動(dòng)時(shí),纖芯/包層分界面相應(yīng)于至少雙身的空間光強(qiáng)圖案的開(kāi)始。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)毛坯和在兩個(gè)或更多的角位置處重復(fù)測(cè)量過(guò)程,可以確定毛坯的同心度和橢圓度值。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1246611SQ9812076
公開(kāi)日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1998年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月25日
發(fā)明者杰拉爾德·李·赫伯恩, 弗蘭茲L·洛里, 戴維, 安德魯, 帕斯塔爾, 羅伯特S·萬(wàn)格 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司