專利名稱：通過拉伸光纖而改變光纖的光學(xué)特性的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備，該設(shè)備用來拉伸光纖，從而尤其是改變裝在光纖中的布拉格光柵的光學(xué)特性。這種拉伸可以用來決定一定波長的光是否能通過光纖或者是否能借助于光柵進行反射。借助于拉伸光纖可使該光柵調(diào)到特定波長。
人們知道，拉伸光纖可以改變某些光學(xué)特性，尤其在光纖裝有布拉格光柵的地方。這種光柵包括光纖芯子折射率的一系列周期性變化，能有效地把某些波長的光沿著光纖反射回來，同時允許其它波長通過。
人們已經(jīng)提出，借助于拉伸或者縱向壓縮光纖中含有光柵的部分來改變布拉格光柵的反射特性。在1991.4.16日授權(quán)給Morey等人的5007705號美國專利以及1995.11.21日也是授權(quán)給Morey等人的5469520號美國專利中討論了用來拉伸的各種方法在這些現(xiàn)有技術(shù)的專利中所提出的拉伸方法包括；a)把光纖在光柵兩側(cè)的部分接合到支座上的位置上，而制造該支座的材料的膨脹系數(shù)大于光纖的膨脹系數(shù)，然后改變該支座的溫度；b)使用機電裝置，尤其是使用壓電裝置或者使用大量的這種裝置來拉伸光纖，或者繞著壓電材料的圓筒纏繞光纖，而把可變電壓施加到該圓筒上；及c)給光纖涂覆對電或者磁或者聲場敏感的金屬如鎳，并且把光纖暴露在這種場中，改變所述場，從而拉伸光纖。
這些方法具有以下缺點它們不能對光纖產(chǎn)生精確的拉伸量，因此不能可靠地改變通過光柵或者借助于光柵進行反射的光的特定波長。人們認為具有這樣的設(shè)備是理想的該設(shè)備改變光纖在精確邊界之間的部分的長度，所述邊界最好可調(diào)。這種設(shè)備可以在兩個狀態(tài)之間切換光柵。例如，在雙穩(wěn)態(tài)設(shè)備中，從布拉格光柵中回射的光可以在兩個波長之間轉(zhuǎn)換，這可以決定是否允許數(shù)據(jù)沿著快速流量通道傳輸或者是否可以回射和繞行。
某些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的另一個缺點是在工作時，這些設(shè)備中的一些具有明顯的滯后損失，因此損失了能量。
根據(jù)本發(fā)明，通過受控拉伸光纖的長度從而改變光纖的光學(xué)特性的設(shè)備包括一個基座；第一光纖固定裝置，它固定安裝在基座上并且可以牢固地固定住光纖的第一部分；一個桿部分，它在一支點處連接到所述基座上；第二光纖固定裝置，它連接到上述桿部分上并且可以隨之移動，它可以牢固地固定住光纖的第二部分，使得光纖的中間段可以在第一和第二固定裝置之間保持拉緊；在第一和第二預(yù)定位置之間移動所述桿部分的裝置，使得當桿部分在第一和第二位置之間移動時，光纖的中間段被拉伸。該裝置最好是電磁裝置。
在光纖具有布拉格光柵的地方，第一和第二光纖固定裝置當然設(shè)置在光纖在布拉格光柵兩側(cè)的部分處。
所述桿最好提供相當大的機械效能，使得借助于可調(diào)整的止動件來控制的桿外端運動在第二固定裝置，即，可移動光纖固定裝置處產(chǎn)生小得多的移動量。最好，桿部分在支點和電磁裝置之間的長度至少是支點和第二光纖固定裝置之間的距離的10倍。
可以借助于撓性連接部分來提供所述支點，該撓性連接部分與桿部分和所述基座的一部分成一個整體；這確保了在支點處沒有竄動并且所述運動基本上沒有摩擦，能量損失非常小。還有，缺少支承表面意味著這種結(jié)構(gòu)的壽命長。最好，借助于磁性鎖緊裝置使桿部分可釋放地保持在第一或者第二位置上，這些位置由可調(diào)的止動件來確定。
現(xiàn)在參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中

圖1a和1b示出了處于交替位置的本發(fā)明示意圖2是光纖拉伸器的優(yōu)選實施例的平面視圖；圖3是同一拉伸器沿圖2的線3-3的側(cè)視圖；圖4是同一實施例的透視圖；及圖5是同一實施例的基座和連接到它上面的桿臂的透視圖。
圖1概略地示出了拉伸器，該拉伸器包括金屬固定基座10，該基座10上有支承體10a，后者借助于薄金屬腹板或撓性連接部分12成一體地連接到具有桿臂14a的桿部分14上?；?0還支撐著固定的光纖固定裝置16，如一工作臺，光纖F的一部分接合到該光纖固定裝置上。第二可移動光纖固定裝置18呈臂的形式，它可以與桿部分14一起移動并且有效地形成了桿部分14的一部分，第二可移動光纖固定裝置18接合到光纖F的第二部分上。固定裝置16和18所固定的部分之間的光纖中間段具有用20來表示的布拉格光柵。這部分光纖在任何時候都保持拉緊，并且當桿臂14a從圖1b的位置移動到圖1a的位置時被拉伸。
桿臂14a的移動借助于線圈22來控制，線圈22安裝在桿臂上，可以在磁軛23所產(chǎn)生的磁場內(nèi)移動。桿的移動量借助于設(shè)置在桿臂外端部分兩側(cè)的可調(diào)止動件24來控制。該桿在接觸止動件的兩個位置上處于雙穩(wěn)態(tài)，并且借助于磁性鎖緊裝置磁性地鎖住，該磁性鎖緊裝置為永磁體26形式，該永磁體26吸引連接到桿臂上的可移動磁體27；調(diào)整永磁體，使它們在任何時候都不與磁體27接觸，從而不影響桿臂的移動范圍。
可以看到，這個設(shè)備提供了雙穩(wěn)態(tài)光纖拉伸器，該拉伸器根據(jù)線圈22所決定的桿位置向布拉格光柵20施加兩個張緊度。
但是，盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施例是一種雙穩(wěn)態(tài)設(shè)備，即一種鎖緊在兩個穩(wěn)定位置中的任何一個上的設(shè)備，但本發(fā)明不局限于雙穩(wěn)態(tài)設(shè)備，合適的鎖緊機構(gòu)可以用來產(chǎn)生三個或者更多的穩(wěn)定狀態(tài)，從而為安裝在光纖中的布拉格光柵或者其它器件提供更加復(fù)雜的轉(zhuǎn)換模式。
圖2到5示出了光纖拉伸器的實用實施例，在該實施例中，所使用的標號與示意圖1a和1b的標號相對應(yīng)。
基座10是剛性的金屬體，該金屬體被制做成用來提供一個具有一直立支座部分32的工作臺部分30，而支座部分32借助于形成支點的撓性連接部分12成一體地連接到桿部分14上。借助于薄金屬腹板來提供該撓性連接部分，而腹板由兩個貼近設(shè)置的圓柱形孔34的鄰近側(cè)限定而成，圓柱形孔34垂直于基座工作臺30的平底面鉆成。因此除了它的腹板連接之外，桿部分14與基座是分開的，從兩個孔34的兩個外側(cè)通到支座部分32的兩端形成有兩個狹縫35、36，包括桿臂14a的桿部分的下側(cè)借助于水平切口38與基座的工作臺部分分開?；糠趾蜅U部分之間的撓性連接部分12允許桿臂基本上無摩擦地移過一小角度，一般大約為1°，而移動該桿只需要較小的力。
直立凸塊40與遠離支座32的基座端部形成一體，該凸塊借助于螺釘41載有固定的第一光纖固定器16。該固定器具有向著支座32延伸的臂16a，該臂終止于工作臺16b，光纖F的一部分接合到其中。在設(shè)備的另一端，從桿部分14的支座端向上延伸的托架42載有第二可移動光纖固定器18的外端，該固定器18具有向著第一光纖固定器延伸的臂18a，并且在它的內(nèi)端具有一個工作臺18b，光纖的另一部分接合到其中。
桿部分14在支點后面(即在與桿臂14a相對的另一側(cè))向后延伸，在向后延伸處它具有一個安裝電磁線圈22的內(nèi)端的凹口，該電磁線圈22可在鋼磁軛23內(nèi)移動。桿部分位于基座10的一側(cè)的上方，同時磁軛23橫向上與基座的縱向中心對準，這些事實意味著線圈非對稱地設(shè)置在磁軛的磁場中，施加到線圈中的電信號導(dǎo)致線圈推動桿部分繞著撓性連接部分12前后運動。
桿臂14a的外端在兩個塊44、45之間延伸，這兩個塊44、45安裝到基座工作臺30上上述臂兩側(cè)的凹口30a內(nèi)。首先，這些塊容納一對相對的可調(diào)止動件24，該對止動件24借助于塊44、45外側(cè)上的螺釘24a可以調(diào)整；其次，這些塊容納一對相對的永磁體26，這些永磁體26與安裝在桿臂上的永磁體27相互作用。這種布置確保了桿臂被偏壓到兩個位置中的一個上，在該位置處，它與兩可調(diào)止動件24中的一個進行接觸；磁體26與中心磁體27保持不接觸。
由于許多因素，這種設(shè)備所提供的拉伸量可以得到精確的控制，這些因素是a)在支點處使用撓性連接部分確保了桿不產(chǎn)生不想要的運動；及b)可以相當精確地調(diào)節(jié)止動件24，借助于相對較長的桿臂14a以及支點和可移動固定器18b上的光纖安裝位置之間的較短距離偏移所產(chǎn)生的機械效能提高了光纖拉伸的精確度。這種機械效能事實上減少了止動件24的設(shè)置中的任何不精確效果。
考慮到b)，最好，可移動固定裝置18b和支點之間的有效桿長度L2一般小于支點和止動件24之間的桿臂長度L1的1/10，因此光纖固定裝置的運動小于桿的外端部運動量的1/10。
可用其它的電磁裝置來移動上述桿，如可在線圈內(nèi)移動的磁體，或者可在線圈內(nèi)移動的線圈。這種裝置和鎖緊裝置可以提供兩個以上的穩(wěn)定位置，從而為光纖提供不止一個的拉伸度。
權(quán)利要求
1．一種通過受控拉伸光纖長度從而改變光纖的光學(xué)特性的設(shè)備，它包括一個基座；第一光纖固定裝置，它固定安裝在所述基座上并且可以牢固地固定住所述光纖的第一部分；一個桿部分，它在一支點處連接到所述基座上；第二光纖固定裝置，它連接到所述桿部分上并且可以隨之移動，它可以牢固地固定住所述光纖的第二部分，使得所述光纖的中間段可以在所述第一和第二固定裝置之間保持拉緊；在第一和第二預(yù)定位置之間移動桿部分的裝置，使得當桿部分在第一和第二位置之間移動時，光纖的中間段被拉伸。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中移動桿部分的所述裝置是電磁裝置。
3．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，它與具有布拉格光柵的光纖結(jié)合，其中所述第一和第二光纖固定裝置設(shè)置在所述布拉格光柵的兩側(cè)。
4．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一第二預(yù)定位置由所述桿部分兩側(cè)的止動裝置來確定。
5．如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述桿部分在支點和止動裝置之間的長度至少是支點和第二光纖固定裝置之間的距離的10倍。
6．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中借助于撓性連接部分來提供所述支點，該撓性連接部分與桿部分和所述基座的一部分形成一個整體。
7．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中借助于磁性鎖緊裝置使所述桿部分可釋放地保持在所述第一或者第二預(yù)定位置上。
8．一種通過受控拉伸光纖長度從而改變光纖的光學(xué)特性的設(shè)備，所述長度中包括布拉格光柵，該設(shè)備包括一個基座；第一光纖固定裝置，它固定安裝在所述基座上并且可以牢固地固定住所述光纖的第一部分；一個桿部分，它在一支點處連接到所述基座上；第二光纖固定裝置，它連接到所述桿部分上并且可以隨之移動，它可以牢固地固定住所述光纖的第二部分，使得包括布拉格光柵的所述光纖的中間段可以在所述第一和第二固定裝置之間保持拉緊；在第一和第二預(yù)定位置之間移動桿部分的裝置，使得當桿部分在第一和第二位置之間移動時，光纖的中間段被拉伸；以及磁性鎖緊裝置，用來可釋放地把桿部分保持在所述第一或者第二位置上；其中，所述預(yù)定位置由所述桿部分兩側(cè)的可調(diào)止動件來提供。
9．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述桿部分在支點和可調(diào)止動件之間的長度至少是支點和光纖第二固定裝置之間的距離的10倍。
10．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中借助于撓性連接部分來提供所述支點，該撓性連接部分與桿部分和所述基座的一部分形成一個整體。
全文摘要
通過受控拉伸光纖段而改變其光學(xué)特性的設(shè)備,包括:第一光纖固定器,固定安裝在基座上并可牢固地固定光纖的第一部分;在一支點處連接到基座上的桿部分;及第二光纖固定器,可移動地連接到桿部分上并可牢固地固定光纖的第二部分,因此光纖的中間段可在所述第一和第一固定裝置間保持拉緊。一電磁系統(tǒng)在第一和第二預(yù)定位置間移動桿部分,使得當桿部分在第一和第二位置間移動時,光纖的中間段被拉伸。光纖的中間段最好包括布拉格光柵。
文檔編號G02F1/01GK1319771SQ0111131
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者喬舒亞·菲利普森, 費利克斯·拉賓斯基, 毛希丁·馬拉 申請人:Jds尤尼費斯公司