CN1131279A - 连接保持偏振光纤的设备和方法 - Google Patents

Abstract

当光线射向它们一侧时，电视摄象机拾取第一和第二保持偏振光纤的图象。通过使用连在电视摄象机上的图象处理单元由图象的亮度峰值计算出第一和第二值。通过移动光纤以使所述显示器上显示的第一和第二值相等来方便地校正保持偏振光纤中各自芯和各自施压元件的轴。

Description

连接保持偏振光纤的设备和方法

本发明涉及一种熔—接保持偏振光纤的设备和方法。

在美国专利4,506,947；4,690,493；4,914,797；5,002,351；5,011,259和5,218,184以及日本专利公开2-287504中，已经描述了光纤连接器。

当光从侧面射向两个相对的光纤时，可得到每个光纤透射的光学图象。通过移动光纤而使每个透射的光学图象的亮度峰值位置重合，可以校正这些光纤。

但是，一边在视觉上观察亮度峰值，一边调整亮度峰值的位置以使它们彼此重合来校正两个光纤时，因为操作者的各自差异，校正后的光纤轴有时并不彼此重合。当连接这些光纤时，连接后光纤的轴有时彼此最大错开约4°。

针对以上问题，做出本发明，且其目的是提供一种熔—接保持偏振光纤的方法，其中保持偏振的光纤可以不受操作者各自差异的相对影响而被连接起来。根据本方法，在显示器上以数值形式显示每个光纤的亮度峰值位置，并将数值调至彼此相等，从而校正光纤。

更具体地说，根据本发明提供了一种熔—接第一和第二保持偏振光纤(其每一个在封装层内有一个芯和施压元件)的保持偏振光纤熔—接方法，它包括：布置第一和第二保持偏振光纤以使其端面彼此相对，从第一和第二保持偏振光纤的一个侧面射出光，借助电视摄象机传感通过第一保持偏振光纤透射的第一透射光学图象和通过第二保持偏振光纤透射的第二透射光学图象，基于电视摄象机第一亮度信号输出的亮度信号得到与第一保持偏振光纤中的芯和施压元件的位置相对应而被传感的第一透射光学图象中的第一、第二和第三亮度峰值，基于电视摄象机第二亮度信号输出的亮度信号得到与第二保持偏振光纤中的芯和施压元件的位置相对应而被传感的第二透射光学图象中的第四、第五和第六亮度峰值，在显示器上显示由第一、第二和第三亮度峰值计算出的第一值，在显示器上显示由第四、第五和第六亮度峰值计算出的第二值，移动第一和第二保持偏振光纤以使显示器上的第一和第二值相等，由此使第一和第二保持偏振光纤彼此校正，并随后使第一和第二保持偏振光纤彼此熔—接。

在本发明中，由于显示器上显示出对应光纤位置的第一和第二值，而且第一和第二光纤的位置在数值上调至彼此重合。因此可以不受操作者各自差异的影响而在熔接第一和第二光纤中进行校正。如果在显示器上显示出各自亮度的分布，亮度峰值的位置就能够被直观地调至彼此重合。通过获得第一和第二亮度峰值的位置差与第一和第三亮度峰值的位置差的比值可以计算出第一值。在这种情况下，通过获得第四和第五亮度峰值的位置差与第四和第六亮度峰值的位置差的比值可以计算出第二值。

根据本发明的设备包括实施本方法的装置。

从仅以示意方式给出的下述详细说明和附图将更全面地理解本方法，因此它们不被认作对本发明的限制。

从下面的详细说明中，本发明实用性的更大范围将变得显而易见。但是，应当理解：表示本发明优选实施方案的详细说明和具体例子仅作为示例给出，因为从详细说明中本技术领域熟练人员将显见本发明精神和范围内的许多变化和改进。

图1A示出了根据本发明实施方案的设备；

图1B示出了图1A所示设备的机械结构；

图2示出了两个保持偏振的光纤；

图3示出了彼此相对的保持偏振光纤；

图4示出了图1A所示设备的一部分；

图5示出了CCD固体传感元件；

图6示出了图1A所示设备的一部分；

图7示出了显示保持偏振光纤和数值的显示器；

图8示出了图1A所示设备的一部分；

图9A和9B是解释如何传感实象和镜象的视图；

图10示出了显示保持偏振光纤和数值的显示器；

图11示出了显示器上保持偏振光纤的亮度分布；

图12是显示保持偏振光纤和数值的显示器；以及

图13是显示保持偏振光纤和数值的显示器。

将参见附图说明本发明的优选实施方案。注意：相同的参考数字代表相同或一样的元件，并省略了重复的解释。

图1A示出了根据本发明的设备。图1B示出了图1A所示设备的机械布局。图2至13示出了这一设备的配置和采用这种设备连接保持偏振光纤的方法。

图1A和1B所示设备具有垫台11和12，其上放有保持偏振光纤1，以及垫台13和14，其上放有保持偏振光纤2。每个垫台11至14有V形槽11V至14V。保持偏振光纤1和2放在这些垫台11至14的V形槽11V至14V中，如图1A中所示。

这个设备具有一个光源3，如发光二极管，一个反射镜7，一个电视摄象机4，一个图象处理单元5，一个液晶显示器6，以及一对放电电极15a和15b。

电视摄象机4和垫台11至14在图1A中箭头所示方向内可以移动。在下边的说明中，注意：X-，Y-和Z-轴正交，且θ方向定义成绕Z-轴(转轴)的转动。Z-轴与水平轴重合，且X-轴与竖向轴重合。每个垫台11至14中的V形槽11V至14V在Z-轴方向内延伸。

垫台11通过电动机16在X-轴方向内移动。垫台12通过电动机17在Z-轴方向内移动。垫台13通过电动机18在Y-轴方向内移动。垫台14通过电动机19在Z-轴方向内移动。电视摄象机4通过电动机20在X-轴方向内且通过电动机21在Y-轴方向内移动。这些电动机16至21通过控制器22控制。

垫台12的上表面盖有压卡元件12a的下表面。光纤2夹在垫台12和压卡元件12a之间并固定到垫台12上。垫台14的上表面盖有压卡元件14a的下表面。光纤1夹在垫台14和压卡元件14a之间并固定到垫台14上。通过手工转动手工转盘23和24在θ方向内分别旋转垫台12和14。

这样布置放电电极15a和15b，以形成一块由垫台11和13的相对端面围绕的空间。换句话说，放电电极布置在光纤1和2端面的附近。放电电极15a和15b连到包括一个电容的放电电路(高压产生电路)25上。当放电电路25跨过放电电极15a和15b施加高压时，产生放电。光纤1和2的端部熔化或熔融并通过此次放电相连。

以下将更详细地说明此设备。

图2示出了在其封装层1a内有一个芯1b和施压元件1c的第一保持偏振光纤1，和在其封装层2a内有一个芯2b和施压元件2c的第二保持偏振光纤2。

如图3所示，第一和第二保持偏振光纤1和2这样布置，以使它们的端面彼此相对。

如图4所示，光从布置在第一和第二保持偏振光纤1和2一侧的LED3射向第一和第二保持偏振光纤1和2，并通过电视摄象机4传感第一保持偏振光纤1透射的第一透射光学图象和第二保持偏振光纤2透射的第二透射光学图象。

电视摄象机4包括一个显微镜4a和一个置于显微镜4a光轴上的CCD摄象机4b。该CCD摄象机4b有一个CCD传感元件40和一个驱动它的电路41。图4中所示的空箭头A和B分别表示第一和第二透射光学图象。

当第一和第二透射光学图象A和B被电视摄象机4传感时，它们投射到置于CCD摄象机4b中的CCD传感元件40的传感表面上，如图5所示。

自CCD传感元件40输出的视频信号包括一个亮度信号。如图6所示，此视频信号输入到图象处理单元5。

基于从CCD传感元件40输出的第一透射光学图象A的视频输出，图象处理单元5计算与第一保持偏振光纤1中芯1b和施压元件1c的位置相对应而被传感的第一至第三亮度峰值的位置。而且，基于从CCD传感元件40输出的第二透射光学图象B的视频输出，图象处理单元5计算与第二保持偏振光纤2中芯2b和施压元件2c的位置相对应而被传感的第四、第五和第六亮度峰值的位置。后面将详细介绍此过程。

而且，图象处理单元5将从第一、第二和第三亮度峰值计算出的第一值输出到液晶显示器6。图象处理单元5也将从第四、第五和第六亮度峰值计算出的第二值输出到液晶显示器6。因此，液晶显示屏6显示第一值C和第二值D，如图7所示。

从图象处理单元5输出的、并对应第一和第二透射光学图象A和B的亮度分布A1和B1的信号被叠加到从CCD传感元件40输出的、并对应第一和第二透射光学图象A和B的视频信号上，且将合成信号输入到液晶显示器6。要被输入到液晶显示器6的信号叠加上图象处理单元5内的字符产生器输出的表示第一和第二值的信号。因此，显示器6显示第一和第二透射光学图象A和B，亮度分布A1和B1，和第一和第二值C和D。

第一和第二值C与D分别对应第一和第二光纤1和2的位置。因此，操作者移动第一和第二保持偏振光纤1和2以使显示器6上显示的第一和第二值C和D相等，从而校正第一和第二保持偏振光纤1和2。通过驱动图1B所示的电动机或旋转相应转盘来移动光纤1和2。

在第一和第二值C和D调至彼此相等后，熔化保持偏振光纤1和2，由此连接光纤1和2使它们的光轴重合。

在此实施方案中，操作员可定量化地决定光纤1和2的位置，如上所述。这样，保持偏振光纤1和2可以不受操作员各自差异的影响而被连接起来。在实验的基础上制造出本实施方案的设备，并且确实试验过把定量化引入校正的连接方法。很明显，与传统光纤熔合连接器相比，可以极为简单地操作此连接方法。由于显示出第一和第二值C和D，因此可得到本方法的简单操作性。通过数值显示而得到的操作效率的改进可能是基于人体工程学，但很难在理论上进行详细的分析。但是，对此实施方案中引入定量化的连接方法的实验明显展示了易操作性和操作效率的改进。通过采纳本实施方案的安排所得到的操作效率的提高是完全出乎意料的。

将更详细地说明实施方式。

将介绍如何移动第一和第二保持偏振光纤1和2。如图3所示，第一保持偏振光纤1在光纤1的纵向(Z-轴方向)、垂直于Z-轴方向的X方向，和绕Z-轴轴(转轴)转动的θ方向内移动。如图3所示，第二保持偏振光纤2在光纤2的纵向(Z-轴方向)、垂直于Z-和X-轴方向的Y-轴方向，和绕Z-轴方向(转轴)转动的θ方向内移动。

当光纤1和2以这种方式移动时，它们可在三维空间内移动。

将详细说明如何得到透射的光学图象。

如图4所示，第一和第二透射光学图象A和B是经第一和第二保持偏振光纤1和2透射的光学图象。当得到这些光学图象时，如果如图8所示移动显微镜4a(电视摄象机4)，对于一个保持偏振光纤可得到自两个方向传感的透射光学图象。

在此实施方案中，如图8所示，布放保持偏振光纤1和2使其在垂直于绘图纸面的方向内延伸。当使用反射镜7时，如图8所示，可得到自两个方向上的两个透射光学图象(一个实象和一个镜象)。更具体地说，当LED3和显微镜4a布置在保持偏振光纤1和2的一侧(如图1A和图8所示)，以及显微镜4a相对反射镜7移动时，可以使每个保持偏振光纤1和2的实象和镜象入射到显微镜4a上。

通过一般电动机移动显微镜，显微镜4a的移动范围由装在显微镜4a周围的限位开关8a至8d限制。

当显微镜4a位于图8中P点的位置时，可导致实象入射到显微镜4a上。当显微镜4a位于图8中Q点的位置时，可导致镜象入射到显微镜4a上。

因此，如图9A所示，在X-轴方向射向保持偏振光纤1和2并通过保持偏振光纤1和2透射的光线所形成的光学图象入射到位于点P的显微镜4a。如图9B所示，在Y-轴方向射向保持偏振光纤1和2并通过保持偏振光纤1和2透射的光线所形成的光学图象入射到位于点Q的显微镜4a。

为了校正保持偏振光纤1和2，一边观测X方向的透射光学图象，一边通过将第一和第二值调至相等以使显示器6上显示的亮度峰值位置重叠来在X方向校正光纤1和2。随后，一边观测Y方向的透射光学图象，一边通过将第一和第二值调至相等以使显示器6上显示的亮度峰值位置重叠来在Y方向对正光纤1和2。

将详细说明如何计算亮度峰值位置。

如图10所示，保持偏振光纤1的透射光学图象A和保持偏振光纤2的透射光线B显示在显示器6上。一采样线设在垂直于透射光学图象B纵向的方向内，并在这条采样线上测量透射光学图象B的亮度分布。图11是解释采样线上亮度分布的视图。如图11所示，采样线上的亮度分布具有对应光纤外径边缘的峰值，以及对应光纤中芯和施压元件的三个峰值。因为可以根据图象处理单元5内的图象存储器的地址来处理显示器6上的象素位置，因此通过图象处理单元可以检测出对应芯和施压元件的三个亮度峰值位置。

如图12所示，分别将第一透射光学图象A的三个亮度峰值定义为第一、第二和第三峰值1P、2P和3P，并将第二透射光学图象B的三个亮度峰值定义为第四、第五和第六峰值4P、5P和6P。

第一和第二峰值1P和2P间的距离是“a”，第一和第三峰值1P和3P间的距离是“b”，第四和第五峰值4P和5P间的距离是“c”，以及第四和第六峰值4P和6P间的距离是“d”。

这些距离a至d通过在图象处理单元5中处理透射光学图象A、B的亮度分布而得到，并显示在显示器6的下部区域。当图象处理单元5中计算出的这些数值a至d显示在显示器6上时，操作者仅通过调这些数值a至d以满足a∶b＝c∶d来校正光纤1和2。即使这种校正方法不错，但在这种情况下操作者必须辨认四个不同值。因此，为了进一步提高操作效率，在图象处理单元5中计算出a/b和c/d，并在显示器6上显示由这些计算得到的第一和第二值c和d，如图13所示。这样，操作者需辨认的数值数目可以减至二个，因此极大地提高了操作者的操作效率。

以上述方式执行了X向的校正之后，以同样方式执行Y向的校正。这样，第一和第二保持偏振光纤1和2的光轴彼此重合。在此实施方案中，显示出第一和第二值C和D。但是，从第二值D减去第一值C得到的差值可显示在显示器6上。考虑到调整距离成距离a至d，a可定义成保持偏振光纤外径中心位置(左边所示)至上边最大亮度位置的距离，b可定义或保持偏振光纤外径中心位置(左边所示)至下边最大亮度位置的距离，c可定义成保持偏振光纤外径中心位置(右边所示)至上边最大亮度位置的距离，d可定义成保持偏振光纤外径中心位置(右边所示)至下边最大亮度位置的距离。如果传感的光学图象不聚焦，与光学图象聚焦时所得到的完全不同的数值将被显示在显示器6的下部。在这种情况下，通过改变显微镜4a的焦点位置来调焦。

以上述方式校正保持偏振光纤1和2之后，它们的中心芯被校正。随后，能量施加到布置在光纤端面附近的放电电极15a和15b，由此熔—接保持偏振光纤1和2。

如上所述，根据本发明，保持偏振光纤轴可通过调整显示器上显示的第一和第二值而易于调成彼此重合。因为在校正保持偏振光纤中得到了预定的定量化标准，因此保持偏振光纤的连接状态不会因不同操作者而有所不同。

从这样介绍的本发明，很明显：本发明可以通过许多方式变化。这些变化不应被认为偏离本发明的精神和范围，相反，对于本技术领域熟练人员很明显，所有这些变化包括在随后权利要求的范围中。

这里，于1994年10月13日提交的日本专利申请第247853/1994被作为对比。

Claims (10)

1.一种连接具有一个芯和施压元件的第一保持偏振光纤和具有一个芯和施压元件的第二保持偏振光纤的方法，包括：

(a)布置第一和第二保持偏振光纤以使其端面彼此相对；

(b)从第一和第二保持偏振光纤的一侧射出光；

(c)借助电视摄象机传感通过第一保持偏振光纤透射的第一透射光学图象以及通过第二保持偏振光纤透射的第二透射光学图象，第一透射光学图象包括第一、第二和第三亮度峰值，且第二透射光学图象包括第四、第五和第六亮度峰值；

(d)基于所述电视摄象机输出的第一透射光学图象的亮度信号，得到第一、第二、第三、第四、第五和第六亮度峰值的位置；

(e)在显示器上显示从第一、第二和第三亮度信号位置计算出的第一值；

(f)在所述显示器上显示从第四、第五和第六亮度信号位置计算出的第二值；

(g)移动第一和第二保持偏振光纤，以使所述显示器上显示的第一和第二值相等；以及

(h)在步骤(g)之后，将第一和第二保持偏振光纤彼此相连。

2.根据权利要求1的方法，其中

第一亮度峰值对应第一保持偏振光纤的芯，

第二和第三亮度峰值分别对应第一保持偏振光纤的施压元件；

第四亮度峰值对应第二保持偏振光纤的芯；

第五和第六亮度峰值分别对应第二保持偏振光纤的施压元件，

第一值是a/b，以及

第二值是c/d，其中a是第一和第二亮度峰值位置间的距离，b是第一和第三亮度峰值位置间的距离，c是第四和第五亮度峰值位置间的距离，d是第四和第六亮度峰值位置间的距离。

3.一种将第一和第二保持偏振光纤彼此连接的设备，包括

(a)传感第一和第二保持偏振光纤的电视摄象机，

(b)图象处理单元，与所述电视摄象机相连，用于检测由所述电视摄象机传感的第一保持偏振光纤图象中的多个亮度峰值位置以及由所述电视摄象机传感的第二保持偏振光纤图象中的多个亮度峰值位置，并

输出从峰值位置计算出的数值并叠加到从所述电视摄象机输出的视频信号上，以及

(c)显示器，与所述图象处理单元相连，用于显示由叠加得到的信号。

4.根据权利要求3的一种设备，还包括：

第一垫台，其上第一保持偏振光纤延Z-轴放置，

第二垫台，其上第二保持偏振光纤延Z-轴放置，

绕作为中心的Z-轴旋转所述第一垫台的装置，

绕作为中心的Z-轴旋转所述第二垫台的装置。

5.根据权利要求3的设备，还包括一对放电电极，用于将第一和第二保持偏振光纤的端面彼此熔—接。

6.根据权利要求5的设备，还包括一个放电电路，用于跨所述放电电极施加电压。

7.根据权利要求3的设备，还包括一个电动机，用于移动所述电视摄象机。

8.根据权利要求3的设备，还包括

一个光源，用于向第一和第二保持偏振光纤射出光，

一个反射镜，布置成使第一和第二保持偏振光纤的端面处于所述光源和所述反射镜之间，和

一个电动机，用于移动所述电视摄象机。

9.一种连接具有一个芯和施压元件的第一保持偏振光纤和具有一个芯和施压元件的第二保持偏振光纤的方法，包括：

(a)布置第一和第二保持偏振光纤以使其端面彼此相对；

(b)从第一和第二保持偏振光纤的一侧射出光；

(c)借助电视摄象机传感通过第一保持偏振光纤透射的第一透射光学图象以及通过第二保持偏振光纤透射的第二透射光学图象，第一透射光学图象包括第一、第二和第三亮度峰值，且第二透射光学图象包括第四、第五和第六亮度峰值；

(d)基于所述电视摄象机输出的第一透射光学图象的亮度信号，得到第一、第二、第三、第四、第五和第六亮度峰值的位置；

(e)在显示器上显示从第一、第二和第三亮度信号位置计算出的第一值；

(f)在所述显示器上显示从第四、第五和第六亮度信号位置计算出的第二值；

(g)一边观察所述显示器显示的第一和第二值，一边移动第一和第二保持偏振光纤以校正第一和第二保持偏振光纤的轴；以及

(h)在步骤(g)之后，将第一和第二保持偏振光纤彼此相连。

10.根据权利要求1的方法，其中

第一亮度峰值对应第一保持偏振光纤的芯，

第二和第三亮度峰值分别对应第一保持偏振光纤的施压元件；

第四亮度峰值对应第二保持偏振光纤的芯；

第五和第六亮度峰值分别对应第二保持偏振光纤的施压元件，

第一值是a/b ，以及

第二值是c/d，其中a是第一和第二亮度峰值位置间的距离，b是第一和第三亮度峰值位置间的距离，c是第四和第五亮度峰值位置间的距离，d是第四和第六亮度峰值位置间的距离。

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