带状光纤及其处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种光纤和用于形成光纤的方法，并且具体涉及一种用于形成具有扁平带状外形、包括多根光纤的光缆的方法，这些光纤相互平行并相互毗连，以下将此光缆称为“带状光缆”；本发明还具体涉及一种用于处理或形成此类带状光纤的光纤端面的方法。
背景技术
图4(a)和图4(b)为描述传统的带状光缆的大致结构的平面和侧视图，其中多根光纤彼此平行排列，并且这些光纤每根都毗连于一根相邻的光纤。每根光纤包括一根导纤12(光纤包括纤芯部分和包层部分，以下总称为“导纤”)和包住导纤12的外包层14。在图2所示的例子中，带状光缆10起到准直管的作用，其从导纤12的端面放射出平行的光通量。另外，具有一定长度的“缓变折射率光纤”(GI光纤)12b熔接至导纤12(为单模光纤12a)的端面。
此类传统的带状光缆公开于，比如：日本未审查的专利公开文献4-25805和6-186501中。
光缆作为准直管时，为了减少在导纤的端部的回光损失，导纤12的端面相对光轴形成一个倾斜表面12c。
在此带状光缆10中，导纤12的端面12c为相对于带状光缆10所处平面向下倾斜地平面。换言之，导纤12发射的光沿(向上)的方向传播通过带状光缆10所处的平面。因此，如果使用一对此类的带状光缆来形成如图5所示的光学装置，带状的光缆必须被设置为使其端面分别向上和向下倾斜。这是因为由于导纤12的端面相对于光轴倾斜，所以当光通过倾斜表面时就会发生折射。
为了做出这样一种光学装置，使其导纤发射出的光沿与带状光缆所处的平面相同的平面传播，如图6所示，各光纤的导纤12的端面需要与所有导纤12的末端平面形成一个共同的角度θ，正如日本未审查专利公开文献2001-324647中所公开的那样。在此带状光缆中，带状光缆的导纤12以与图4(a)和图4(b)所示的带状光缆相同的方式，由一夹具支撑，并且该夹具的角度被控制为使得各光纤的导纤12的端面被磨成一固定的倾斜角度。
然而，如上所述，如果需要将图4(a)和图4(b)所示的带状光缆装入光学装置，则需要使用一个如图5所示的支架16来支撑带状光缆10。因此，带状光缆10的定位是很难的，而且制造这样一个支架16也很难。
另一方面，如图6所示，如果带状光缆被置于一平面，则会相对容易将带状光缆装入一个装置。然而，如果带状光缆被用于准直管光纤，则很难精确地设置使GI光纤有一准确的长度，并且因此，不能完全实现其作为准直管的必要功能。
作为准直管的功能可通过控制GI光纤12b的长度为波长的1/4或为波长基数的倍数而获得。然而，如图6所示，如果进行磨削作使得所有导纤的端面被切出相同的角度θ，则各GI光纤12b的长度不会相同。由于要求GI光纤12b的长度精确到几微米，因此，如图6所示的带状光缆不适合被用作为准直管。除此之外，在图6所示的带状光缆中，当GI光纤12b被熔至导纤12时，就有可能根据GI光纤12b完成的长度，调节GI光纤12b被熔至单模光纤12a的位置。然而，由于此类方法太难，所以很难精确地形成光纤。
【发明内容】
因此，本发明的一个目的是提供一种带状光缆以及一种用来形成这类带状光缆的方法，该方法可以将光纤的各自导纤的端面形成为一个倾斜表面，这样光缆就可被用作为准直管。
根据本发明，提供了一种带状光缆，其包括：多根彼此平行，且每根都与一相邻的光纤毗连的光纤，每根光纤都包括一个外包层和从外包层伸出的导纤，导纤伸出的部分包括与外包层靠近的一根具有一个端面的单模光纤，一缓变折射率光纤熔至所属单模光纤的端面；各导纤的端面被形成为相对于与导纤的光轴垂直的平面倾斜的倾斜表面；该带状光缆的一个平面和导纤的各端面彼此垂直交叉，该带状光缆的一个平面和端面的相交线相对导纤的光轴成θ角倾斜。
根据本发明的另一个方面，提供了在光纤的导纤的端面形成一个倾斜表面的方法，该光纤包括一个外包层和从外包层中伸出的导纤，所述倾斜表面相对于与导纤光轴垂直的一个平面倾斜一定角度，所述方法包括下述步骤：朝着一个磨削装置的磨削面，推动光纤导纤的端面，同时向某方向移动，使得导纤的一个端部分有弹性地弯曲，从而在导纤的端面形成倾斜表面。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在多根光纤的每根导纤的端面形成一个倾斜表面的方法，所属光纤彼此平行排列且每根都与一根相邻的光纤毗连，限定一带状光缆，每根光纤包括一个外包层和一根从外包层中伸出的导纤，所述倾斜表面相对于与各导纤的光轴垂直的平面成一定的角度，所述方法包括下述步骤：朝着一个磨削装置的磨削面，平行并一起推动光纤的各导纤，同时向某方向移动，使得各导纤的端部分同时有弹性地弯曲，从而在各导纤的端面形成倾斜表面。
在本方法中，每根光纤包括外包层和从外包层中伸出的导纤，导纤伸出的部分包括与外包层靠近且具有一个端面的一根单模光纤，一缓变折射率光纤熔至所述单模光纤端面且具有一个倾斜的端面；这样带状光缆可被用作准直管，并且向磨削表面推动缓变折射率光纤的端面从而在各缓变折射率光纤的端面形成倾斜表面。
【附图说明】
图1(a)和图1(b)示出了根据本发明的带状光缆实施例的平面和侧视图；
图2示出了用于将本发明的带状光缆装入一个光学装置的方法；
图3(a)和图3(b)示出用于磨削带状光缆的方法；
图4(a)和图4(b)为由现有技术的方法形成的带状光缆的平面和侧视图；
图5示出了用于将带状光缆装入现有技术的光学装置的方法；
图6示出了用于磨削现有技术的带状光缆的方法。
【具体实施方式】
下面参照附图，详细描述本发明的一个优选实施例。图1(a)和图1(b)为根据本发明的带状光缆的实施例的平面和侧视图。
带状光缆10包括四根彼此平行排列的光纤，它们相互毗邻从而形成一根扁平的带状光缆。各光纤包括各自的导纤12和各自的外包层14。各光纤的导纤12被各自的外包层14包住且从各自外包层14的末端伸出。标号12a表示一根单模光纤，标号12b表示一根缓变折射率(GI)光纤12b。GI光纤被固定地焊至单模光纤12a的一个端面上，从而具有预定的长度。
依照本实施例的带状光缆10的最重要的特征是，如图1(a)所示，各导纤12的端面12c各自形成为在带状光缆10的一个平面内倾斜θ角度(该平面为导纤12放置的平面)。
如上所述，如果各导纤12的端面12c各自形成一定角度的倾斜，则GI光纤12b的长度可被做得相同，且导纤12的端面12c可形成为具有一个倾斜表面，因此，可以给出一种具有准直管必要功能的带状光缆。
图2示出了一种用于将带状光缆10装入光学装置的方法。在依照本实施例的带状光缆10中，各导纤12的端面12c形成为在带状光缆10的平面内倾斜预定的θ角，即端面12c与带状光缆所在的平面垂直，并且与该带状光缆平面相交的直线倾斜θ角，从导纤12的端面12c发出的光在带状光缆10所在的平面传播。所以，如图2所示，当将一对带状光缆10装入光学装置时，带状光缆10被设置为，光缆对10中一根光缆中的一根光纤的导纤12在支架18的安装表面与另一根光缆10中的导纤12相对，并且对各导纤的角度进行调整。
支架18具有一平坦安装表面，其上安装了一对带状光缆10，且在支架的安装表面沿着带状光缆10的导纤排列的地方设置了V型槽19。因此，当该对带状光缆10被安装在支架18上时，可先将导纤12沿V型槽19放置。因此，就可以容易且准确地定位带状光缆10并且将其装入光学装置中。
通过沿着V型槽19排列的预定角度加工支架18，可以相对容易地精确形成V型槽19。因此，制造支架18的花费相对较低且用于将带状光缆10装入支架18的操作相对也较容易。
在图1所示的带状光缆10中，将导纤12的端面磨削为具有一预定角度的倾斜表面。通常来讲，当磨削导纤12的端面被磨削从而给出这样一个倾斜表面时，导纤12需由夹具(未示出)一个一个地支撑住，且导纤12的端面被磨削台磨削(未示出)。然而，考虑到磨削装置的结构，这样由夹具一个一个地支撑导纤12实际上是不可能的。因此，如图6所示，所有的导纤12被共同支撑住且倾斜一定角度，并且各导纤12的端面被磨削。然而，这样却无法得到如图1所示的具有多个端面的光纤10。
因此，在依照本发明制造带状光缆10的方法中，作为将端面形成为一个具有某角度的倾斜表面的方法，利用导纤12的弹性可变形性，而磨削光纤。虽然光纤10的导纤12由硅氧化物组成，因而导纤12本身相对坚硬且易断，但是导纤12还是可以由它本身的弹性和可塑性而在一定程度上变形。因此，如图3(a)所示，带状光缆10被支撑住时，导纤12一定程度地变形，从而可将导纤12的端面磨削出倾斜表面。
图3(a)示出了使用以一定方向转动的磨削台20，进行磨削操作从而形成带状光缆10的导纤12的端面的情形。如图所示，当磨削台20以一定方向转动时，导纤12的端面被带动接触并推向转动的磨削台20，从而导纤12的所有端部分都向某方向弯曲，且导纤12的端面被磨削为具有一定角度的倾斜的平面。如果改变带状光缆10的“推移距离”H，则可以控制光缆10的“弯曲量”。
表1示出了当带状光缆10的“推移距离”H改变时，导纤的端面的倾斜表面的角度变化程度的实验结果。在该实验中，使用一片金刚石磨削薄片作为磨削片，且磨削时间为两分钟。
表1推移距离(微米) 20 30 40 50 70 100磨削角度(度) 6.2 6.4 6.7 7.1 8.0 9.5
正如可由图1理解到的，可以确信，如果增加“推移距离”H，导纤12的端面倾斜角度也随之增加。
图2示出了当带状光缆的通道数(光纤的根数)从1到4变化时，导纤12的端面倾斜角度变化程度的实验结果，实验条件为光纤的“推移距离”H为50微米，与表格1所示实验采用相同方式都使用一片金刚石磨削薄片作为磨削片，磨削时间均为两分钟。
表2 通道 1 2 3 4角度(度) 6.834 7.038 7.097 6.861
正如可由图2理解到的，即使对于四通道的带状光缆而言，各导纤12的端面倾斜角度的不平坦度依旧在一个允许的范围之内。
若带状光缆被用作一个准直管，则有必要精确控制GI光纤12b的长度，因此，当使用磨削面磨削导纤12的端面时，磨削导纤12的端面的同时监控GI光纤12b的长度。如图3(a)所示，将施加于各导纤12上的推力控制为相同且恒定，这样导纤12的各末端不变地弯曲。因此，各导纤12可形成为具有一个不变的长度。
依照该方法，当导纤12的各末端向相同方向弯曲而磨削导纤12时，有可能容易完成G1光纤12b使其具有一个不变的长度，且完成各导纤12的端面12c使其具有某精确的角度。
图3(b)示出了一根由上述方法得到的带状光缆10。如上所述，对于一根带状光缆10来说，各导纤12的角度差量小于或等于±0.2度。应该注意到，差量在准直管所要求的允许范围之内。除此之外，还可以通过控制磨削条件，来降低导纤12的端面粗糙度至10纳米或更少。因此，导纤12的端面就可形成为适于光学应用。
为了使导纤12的端面朝着带状光缆的所在面的方向倾斜，有必要使带状光缆10的各自导纤12在与带状光缆10所在的平面相同的平面内弯曲。这就是说，各导纤12必须彼此平行且在带状光缆10所在的平面内的一个方向弯曲。因此，应注意到，在图3(a)中，带状光缆10如此排列使得光缆的平面与磨削轮的移动方向一致，并且因此所有的导纤12都可以与带状光缆10所在的平面平行地弯曲，从而所有的导纤12都在带状光缆10所在的平面内倾斜。
因此，当由磨削轮20磨削导纤12时，可以通过改变带状光缆10相对于磨削轮20所放置的位置来控制要在各导纤12的端面上形成的倾斜表面的朝向。因此，如果带状光缆10被放置为使得其平面与磨削轮的移动方向垂直，则以这样一种方式加工各导纤12的端部，使得导纤的倾斜表面的朝向相对于带状光缆10的平面是向下的，也就是说，带状光缆10和导纤的倾斜面12c的相交线与导纤12的光轴垂直。
虽然上述实施例参照了一个用于形成带状光缆的方法，该光缆包括多根光纤，它们共同形成上述的扁平型带状光缆，本发明还可被用于这样一种方法，即形成只包括一根光纤的光缆的倾斜端面。
对于形成单根光纤的导纤的倾斜端面，以及同时形成多根光纤的导纤端面而言，本发明具备优势可被用来实现有效的磨削操作。
在现有技术中，为了改变导纤的端面的倾斜角度，需要针对各角度分别准备多个夹具。然而，依照本发明的方法，导纤的端面倾斜的角度可以被轻易且快速地调整。
与现有技术中的夹具相比较，依照本发明的方法将更容易制造用于支撑单根光纤或包括多根导纤的带状光缆的夹具，并且这样的夹具还适用于支撑任何不同的产品。
基于光纤的材料，可以容易地在磨削光纤的同时，检查磨削的过程。
在依照本发明的光缆中，从扁平型带状光缆各导纤中发出的光在与带状光缆相同的平面中传播行进，因此，可以很容易地完成将带状光缆装入的操作。依照本发明用来形成一根带状光缆的方法，可以很容易地形成光缆导纤的端面，因此，该方法具备优势可以用来制造作为准直管使用的带状光缆。