[发明专利]对光纤微定位的方法和设备

说明书

本发明涉及一种使多根光纤精确定位的方法和设备，尤其涉及一种将多根光纤插入毛细管孔的方法和设备。

当生产含有光纤的器件时，需将多根光纤精确定位。例如，为了制成过包层(overclad)光纤耦合器，要将多根光纤涂覆层被剥除的部分插入毛细管中，以形成耦合器预制件。然后，对耦合器预制件的中区加热，使其塌缩在光纤上，并拉伸直至获得所需的耦合特性。手工将光纤插入管中所需的时间占据了制作耦合器所需时间的很大一部分。另外，在一定程度上，耦合器制造过程的可再现性依赖于光纤在管中的定位。

当制作N≥6的1×N耦合器时，将光纤插入毛细管中是极其困难的。参见美国专利第5,268,979号关于1×6和1×8耦合器中光纤定向的内容。例如，为制作1×6耦合器，需在耦合区中将6根光纤排列在中央光纤的周围。

要制作多功能过包层耦合器就更困难了，在同一日期递交的美国专利申请第60/004,646号揭示了这种类型的耦合器。如以下将结合图9、10和11作讨论的，这类耦合器具有两个或更多个渐变耦合区。在某些N≥6的1×N多功能耦合器的实施例中，具有纤芯和包层的有源光纤(activc fiber)的端部可以与不传播光波的假光纤(dummy fiber)对接，光纤间的连接位于两耦合区之间的某个部位。有源光纤是指具有纤芯和包层的光纤；这种光纤能有效地传播光波。有源光纤与不含有纤芯的“假”光纤相反。这一关系被用来防止两个已在第一耦合区耦合的相邻光纤再在另一个耦合区耦合。如果发生了这类耦合，那么所产生的干涉效应会与马赫-策恩德(Mach-Zehnder)器件中发生的类似，并且输出功率会作为波长的函数而变化。在这类耦合器的制作过程中，要把光纤插入毛细管孔中，使其中一些光纤延伸通过整根毛细管，而其中的一些光纤是由在毛细管中相互接合的有源光纤和假光纤所构成的复合光纤(composite fiber)。如果复合光纤的制作不是通过把有源光纤和假光纤熔合在一起来实现的，那么制作器件时要将复合光纤的一部分插入毛细管的一端并将复合光纤的另一部分插入毛细管的另一端。如果假光纤和有源光纤将端至端对准，那么需在毛细管的两端使假光纤和有源光纤精确定位。

依照本发明，提供了一种使多根光纤相对耦合器制备设备和/或诸如毛细管等在制造光纤器件时所用的其他元件精确定位的方法和设备，便于光纤的加工。

当脱机生产耦合器预制件，然后将其插入耦合器拉制设备中时，使自毛细管伸出的光纤尾纤与毛细管的两端固定，致使光纤的裸露区在传送耦合器预制件的步骤期间保留在管孔内适当的位置。用来固定光纤尾纤的环氧树脂对制成的耦合器具有损害作用。这种损害作用可以通过下述方法来避免，即在毛细管处于耦合器制备设备中时制备耦合器预制件。由于该过程省去了将耦合器预制件从脱机光纤插入设备送至耦合器拉制设备的步骤，所以节省了时间。将光纤自动输送至拉制设备可以进一步节省生产耦合器的时间。当在耦合器拉制设备中在线生产耦合器时，在拉制设备上或其附近进行诸如剥除涂覆层和光纤端部端接等各种改变光纤的步骤。在对一根或多根光纤进行这种光纤改变步骤后，但在将那些光纤插入毛细管之前，它们会干扰耦合器拉制设备。另外，即使在将光纤插入毛细管之后，自毛细管伸出的尾纤还是会干扰耦合器的拉制过程。本发明的另一特征是以能够避免上述问题的方式将光纤发送给耦合器拉制设备。

本发明的一方面涉及一种将多根光纤插入玻璃管孔中，使光纤在孔中紧挨着排列，从而多根光纤的截面结构构成某个给定几何阵列的方法。支撑多根导管，使它们的第一端靠近玻璃管的第一端。紧挨着保持给定几何阵列的导管的第一端具有与孔的纵轴对准的纵轴。将多根光纤插入多根导管，然后将所述光纤移入所述玻璃管的孔中。

本发明的另一方面涉及一种制造包括一根光纤的器件的方法。该方法包括至少提供一根具有第一和第二端的导管的步骤。将第一光纤送入导管的第一端，直至其一部分自导管的第二端伸出。去除第一光纤某一区域的涂覆层，以形成第一裸露区。然后至少将一部分第一光纤拉回导管中。

本发明的另一方面特别适于制造光纤耦合器预制件，其中使用多个导管(guide tube)。导管的第一端紧挨着聚集在一。至少一根导管构成多根导管的第一根。将第二根光纤送入第二根导管的第一端，直至其一部分自所述第二导管的第二端伸出。去除第二根光纤上一区域的涂覆层，以形成第二裸露区。将导管的第二端定位在玻璃管第一端的附近。将第一和第二光纤送入导管的第一端，直至第一和第二裸露区位于玻璃管的孔内。