Отверждение волокна протяженными излучателями

Отверждение волокна протяженными излучателями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для формирования оптического волокна и, более конкретно, к способам и устройствам для формирования оптического волокна, имеющего улучшенные характеристики.

Уровень техники

Оптические волокна приобрели все возрастающую важную роль в области систем связи, часто заменяя существующие медные провода. Эту форму передачи данных реализуют посыланием светового пучка через оптически прозрачное волокно. Поскольку помехи световому пучку или его частичная потеря во время передачи должны быть сведены к минимуму, чтобы сделать применение оптических волокон успешной технологией систем связи, оптические волокна должны быть защищены об любой окружающей среды, которая будет обусловливать потерю сигнала или искажение сигнала. Один такой способ представляет собой нанесение покрытия. Оптические волокна покрывают для защиты поверхности волокна от повреждения, которое может быть вызвано абразивным износом или водой, для поддержания прочности волокна и для предотвращения потерь при передаче, обусловленных изгибом волокна.

Оптические волокна обычно содержат стеклянную сердцевину, стеклянную оболочку и по меньшей мере два покрытия, то есть первичное (или внутреннее) покрытие и вторичное (или наружное) покрытие. Первичное покрытие, которое наносят непосредственно после формирования волокна, служит в качестве амортизатора для смягчения внешних воздействий и защищает стеклянную сердцевину волокна, когда волокно изгибают, скручивают в кабель или наматывают на бобину. Вторичное покрытие, которое наносят поверх первичного покрытия, действует как жесткий защитный наружный слой, который предотвращает повреждение стеклянного волокна во время обработки и применения. Оба покрытия типично должны быть отверждены (например, облучением ультрафиолетовым светом) до твердого состояния и для сохранения структурной целостности в течение времени службы волокна.

Традиционные способы и производственные процессы для получения оптических волокон в общем включают вытягивание оптического волокна вниз вдоль линейного маршрута (линейной траектории) через технологические стадии. Однако этот способ создает значительные препятствия для усовершенствования и модифицирования производства оптического волокна. Например, оборудование, связанное с линейным производством оптических волокон, обычно выстроено в линию сверху вниз, тем самым делая затруднительным наращивание или модифицирование процесса без увеличения высоты всей системы в целом. В некоторых случаях наращивание линейной производственной системы требует дополнительного строительства для увеличения высоты строительного сооружения (например, где вытяжная башня упирается в потолок или почти доходит до него в существующем здании). Такие препятствия приводят к значительным расходам, чтобы провести модификации или модернизации систем и установок для производства оптического волокна.

Например, затруднительно повысить скорость вытягивания волокна, поскольку волокно проводит меньше времени в УФ-излучателях, которые отверждают покрытие волокна. Однако добавление большего числа излучателей или более крупных излучателей в линейную производственную систему затруднительно. Обычно есть мало места, доступного для добавления дополнительных излучателей (для приспособления к волокну, которое быстрее перемещается через излучатель), без увеличения высоты всей системы в целом. Поскольку увеличение высоты существующей системы может значительно повысить стоимость системы, желательны системы вытягивания волокна, в которых есть свободное пространство для дополнительных излучателей, без необходимости увеличения высоты всей системы.

Сущность изобретения

Один аспект изобретения включает способ получения оптического волокна, который включает способ получения оптического волокна, причем в указанном способе:

(i) вытягивают обнаженное оптическое волокно из заготовки вдоль первого маршрута со скоростью по меньшей мере 10 м/сек; (ii) приводят указанное обнаженное оптическое волокно в контакт с областью флюида (текучей среды) в гидродинамическом подшипнике и перенаправляют указанное обнаженное оптическое волокно вдоль второго маршрута, когда указанное обнаженное оптическое волокно вытягивают вдоль указанной области подушки из текучей среды; (iii) наносят покрытие на обнаженное оптическое волокно; и (iv) облучают указанное покрытое волокно по меньшей мере в одной зоне облучения по меньшей мере до частичного отверждения указанного покрытия, при этом подвергают оптическое волокно воздействию ультрафиолетового света.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут изложены в нижеследующем подробном описании и отчасти будут легко понятными квалифицированным специалистам в этой области технологии из этого описания или выявлены при практической реализации изобретения, как здесь описанного, включая нижеследующее подробное описание, пункты формулы изобретения, а также сопроводительные чертежи.

Должно быть понятно, что как вышеприведенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание представляют варианты осуществления изобретения и предназначены для предоставления общего обзора или базиса для понимания природы и характера изобретения, как оно заявлено. Сопроводительные чертежи включены для обеспечения большего понимания изобретения и введены в это описание и составляют часть такового. Чертежи иллюстрируют разнообразные варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов и действий изобретения.

Краткое описание чертежей

ФИГ. 1 иллюстрирует систему получения оптического волокна;

ФИГ. 2 иллюстрирует вид гидродинамического подшипника в разобранном состоянии для применения в системе получения оптического волокна;

ФИГ. 3 иллюстрирует вид сбоку гидродинамического подшипника, имеющего сужающуюся область, для системы получения оптического волокна;

ФИГ. 4 иллюстрирует увеличенный вид части ФИГ. 3 в области гидродинамического подшипника; и

ФИГ. 5 изображает вид спереди части гидродинамического подшипника.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Теперь будут привлечен(-ны) приведенный(-ные) подробный(-ные) предпочтительный(-ные) вариант(-ты) осуществления изобретения, примеры которого(-рых) иллюстрированы в сопроводительных чертежах.

Изобретение представляет новые систему(-мы) и способ(-бы) получения оптических волокон вдоль нелинейных маршрутов с использованием гидродинамических подшипников. Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны здесь с привлечением чертежей в ФИГУРАХ 1-5, в которых подобные номера позиций обозначают одинаковые или соответствующие элементы на всех чертежах.

Более высокие скорости вытягивания снижают стоимость изготовления оптического волокна. При нанесении покрытия на оптическое волокно при высоких скоростях вытягивания важно получать однородные прочные покрытия, которые могут защищать сердцевину волокна. Однако, когда свежепокрытому волокну не обеспечивают достаточного времени пребывания внутри излучателей (например, когда покрытое волокно слишком быстро вытягивают через облучающие устройства), покрытие волокна может быть недостаточно отверждено, и волокно будет иметь такие дефекты, как отслоение покрытий, неоднородные покрытия, более слабые покрытия или нежелательные изменения оптических параметров волокна. Для борьбы с этими дефектами оптическое волокно облучают в соответствии с изобретением выдерживанием оптического волокна внутри зоны облучения в течение времени, достаточного для отверждения. Одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет увеличить скорость вытягивания и создает более длинную(-ные) зону(-ны) облучения для достаточного отверждения покрытия(-тий) волокна.

Настоящее изобретение включает усовершенствованные способы облучения вытягиваемых оптических волокон для сокращения дефектов, которые связаны с недостаточным отверждением покрытия. Как применяемое здесь, подвергаемое «облучению» покрытое волокно перемещается для облучения, предпочтительно ультрафиолетовым светом, который, по меньшей мере частично, отверждает покрытие. Как будет лучше понятно из нижеследующего описания, способы и устройства согласно настоящему изобретению могут обеспечить возможность с относительно высокой скоростью, большой величиной натяжения формировать вытянутые, легированные оптические стеклянные волокна, имеющие надлежащим образом отвержденные покрытия, по сравнению со способами получения волокон, известными из уровня техники.

Для достижения вышеизложенного, вариант осуществления настоящего изобретения включает систему и способ получения оптического волокна, в которых волокно вытягивают из источника нагретого стекла, и обнаженное оптическое волокно приводят в контакт с областью подушки из текучей среды в гидродинамическом подшипнике, и обнаженное оптическое волокно перенаправляют вдоль по меньшей мере второго маршрута, когда обнаженное оптическое волокно вытягивают через область подушки из текучей среды.

Согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения, представлен способ получения волокна с высокой скоростью, который включает стадии вытягивания оптического волокна из источника нагретого стекла, такого как заготовка оптического волокна, со скоростью вытягивания, большей или равной 10 м/сек, предпочтительно большей или равной 20 м/сек, и еще более предпочтительно большей или равной 30 м/сек, с последующей стадией охлаждения, в которой оптическое волокно охлаждают предпочтительно до температуры менее 100°С, более предпочтительно до менее 80°С.

Как применяемый здесь, термин «зона облучения» имеет отношение к области ниже по потоку относительно вытяжной печи, где покрытое оптическое волокно облучают по меньшей мере для частичного отверждения покрытия(-тий) волокна, например, ультрафиолетовым светом. В предпочтительном варианте осуществления средняя мощность облучения (также называемая здесь как средняя мощность) волокна в зоне облучения может быть менее 400 Вт/см, в том числе менее 300 Вт/см, предпочтительно более 80 Вт/см, например от 110 Вт/см до 280 Вт/см. Например, средняя мощность может составлять 300 Вт/дюйм (около 118 Вт/см) или 500 Вт/дюйм (около 195 Вт/см), или 600 Вт/дюйм (около 240 Вт/см). Термин «ультрафиолетовый свет» означает свет, имеющий длину волны от около 150 нм до около 420 нм.

Фраза «обнаженное оптическое волокно», как применяемое здесь, означает оптическое волокно, непосредственно вытягиваемое из заготовки, и до нанесения защитного покровного слоя на его наружную поверхность (например, перед тем, как обнаженное оптическое волокно будет покрыто материалом на основе полимера). Настоящее изобретение обеспечивает гибкость в отношении возможности проведения обнаженного оптического волокна вдоль нелинейных маршрутов в ходе технологических стадий перед нанесением на него защитного покрытия, тем самым создавая большее вертикальное пространство для дополнительных (или более длинных) излучателей. В дополнение, как здесь обсуждается далее, системы и способы вариантов осуществления настоящего изобретения не только предусматривают нелинейные маршруты, но могут также способствовать охлаждению и дополнительной обработке оптического волокна во время производства.

С привлечением ФИГ. 1 иллюстрирован пример системы 100 для получения оптических волокон. В варианте осуществления, показанном в ФИГ. 1, заготовку 110 помещают в печь 112, и волокно вытягивают из нее для создания обнаженного оптического волокна 114. Заготовка 110 может состоять из любого стекла или материала, пригодного для изготовления оптических волокон. Как только обнаженное оптическое волокно 114 вытягивают из заготовки 110 и выводят из печи 112, обнаженное оптическое волокно 114 контактирует по меньшей мере с одним стационарным гидродинамическим подшипником 116 (показанным на ФИГ. 1 как множество гидродинамических подшипников) и меняет направление перемещения от первого, по существу, вертикального маршрута (Y) на второй маршрут (Z). Второй маршрут (Z) может быть ориентирован приблизительно горизонтально, или перпендикулярно первому маршруту, но гидродинамические подшипники 116 могут перенаправлять оптическое волокно вдоль любого нелинейного маршрута перед нанесением на таковое защитного покрытия. Оптическое волокно 114 может быть направлено по меньшей мере через один стационарный гидродинамический подшипник(-ки) 116 для прохождения через необязательное охлаждающее устройство 118 или может быть охлаждено до желательной температуры стационарным(-ыми) гидродинамическим(-ми) подшипником(-ами) 116. Следует отметить, что необязательное или дополнительное охлаждающее устройство 118 (не показано) может представлять собой любое устройство, известное в технологии для охлаждения оптического волокна. Предпочтительно, охлаждающее устройство 118 заполняют газом, который облегчает охлаждение волокна с более высокой скоростью, чем при охлаждении в воздухе.

Если желательно, необязательный(-ные) дополнительный(-ные) гидродинамический(-кие) подшипник(-ки) может(-гут) быть использован(-ны) для транспорта обнаженного оптического волокна 114 из, по существу, горизонтального маршрута (Z), сформированного группой первого и второго подшипников 116, обратно на, по существу, вертикальный маршрут (Y) (или любой другой третий маршрут). В варианте осуществления, иллюстрированном на ФИГ. 1, оптическое волокно 114 пропускают через три гидродинамических подшипника 116 и затем наносят покрытие и отверждают. Однако может быть также применено меньшее или большее число подшипников 116.

Способ отверждения композиций первичного и вторичного покрытий согласно настоящему изобретению может быть термическим, химическим или индицируется, в зависимости от природы композиции(-ций) покрытия(ий) и применяемого необязательного инициатора полимеризации. Излучение для целей настоящей заявки означает применение инфракрасного, видимого света, излучений атома, актиничного излучения и ультрафиолетовых лучей, а также ионизирующего излучения, такого как рентгеновские лучи, электронный пучок, альфа-лучи, бета-лучи, гамма-лучи и тому подобные. «Отверждение», «отверждаемый» и «отвержденный» для целей настоящей заявки включает частично, в основном или полностью отвержденные покрытия и композиции покрытий, которые могут быть частично, в основном или полностью отверждены. Композиции первичного и вторичного покрытий предпочтительно отверждают облучением, и более предпочтительно ультрафиолетовым излучением (хотя понятно, что как первичное, так и вторичное покрытия могут быть отверждены в совокупности после нанесения обоих покрытий). Если используют ультрафиолетовое (УФ) излучение, то покрытия предпочтительно отверждают при уровне дозы по меньшей мере около 0,2 Дж/см², более предпочтительно от около 0,5 до около 1,0 Дж/см².

Материал для покрытий, обычно применяемый при получении оптических волокон, представляет собой композицию на основе уретан-акрилата, которая способна отверждаться при воздействии ультрафиолетового (UV) света. Этот материал наносят на поверхность волокна в жидком состоянии и затем подвергают воздействию УФ-света для отверждения. Материал для покрытий может быть нанесен одним или более слоями, причем предпочтительным вариантом исполнения является двухслойная система покрытия. Первичное покрытие обычно наносят непосредственно на поверхность волокна, и вторичное покрытие наносят поверх первичного покрытия. В варианте осуществления согласно ФИГ. 1, после того, как волокно покидает последние гидродинамические подшипники 116, его направляют в устройство 120А для нанесения первичного покрытия (то есть первичное покрытие), где на наружную поверхность обнаженного оптического волокна 114 наносят защитный слой 121А первичного покрытия. После выхода из устройства 120А для нанесения первичного покрытия оптическое волокно с влажным защитным слоем 121А (более не являющееся обнаженным) будет отверждено с использованием по меньшей мере одного излучателя 122А, который обычно содержит по меньшей мере один источник УФ-света. Затем волокно 114 пропускают через устройство 120В для нанесения вторичного покрытия, где его покрывают слоем 121В материала вторичного покрытия, который отверждают по меньшей мере в одном излучателе 122В, который подобен излучателю(-лям) 122А.

Волокно может пропущено через многочисленные другие технологические стадии внутри системы (не показаны). Вытяжные устройства 128 (также называемые здесь как система натяжения) используют для создания необходимой величины натяжения оптического волокна, когда его протягивают через всю систему, как показано на ФИГ. 1, и в конечном итоге наматывают на бобину для хранения волокна (не показана).

Могут быть предусмотрены дополнительные традиционные технологические стадии, такие как устройство для бесконтактного измерения диаметра, дополнительное устройство для охлаждения волокна и устройство намотки на бобину. Такие дополнительные технологические стадии являются общеупотребительными и не показаны для ясности.

Когда оптическое волокно 114 транспортируют через гидродинамические подшипники 116 (описываемые здесь далее), область подушки из текучей среды на каждом гидродинамическом подшипнике 116 охлаждает оптическое волокно 114. Например, с привлечением ФИГ. 1, оптическое волокно 114, выходящее из вытяжной печи, может иметь температуру около 1000°С-3000°С при поступлении на гидродинамические подшипники 116. Поскольку в гидродинамическом подшипнике используют движущийся поток текучей среды, который поддерживает оптическое волокно, оптическое волокно охлаждается со скоростью, которая является более высокой, чем если бы волокно охлаждали в неподвижном воздухе при комнатной температуре, таком, какой присутствует непосредственно снаружи вытяжной печи. Чем выше разность температур между оптическим волокном и текучей средой в гидродинамическом подшипнике (которая предпочтительно представляет собой воздух с комнатной температурой), тем больше способность гидродинамического подшипника охлаждать оптическое волокно 114. В еще одном варианте осуществления текучая среда, пропускаемая через гидродинамические подшипники 116, может быть реально охлаждена так, чтобы охлаждать оптическое волокно с еще более высокой скоростью. Текучая среда, связанная с областью подушки из текучей среды, может обеспечивать достаточное охлаждение оптического волокна 114 так, что оно может быть непосредственно направлено в устройство 120 для нанесения покрытия, и защитный слой может быть нанесен на наружную поверхность обнаженного оптического волокна 114 для получения покрытого волокна 121. В одном варианте осуществления область подушки из текучей среды гидродинамического подшипника 116 может включать текучую среду, которая является нереакционноспособной в отношении обнаженного оптического волокна 114 (например, воздух, гелий). Текучая среда позволяет охлаждать оптическое волокно до желательной температуры перед тем, как на волокно наносят покрытие.

В дополнение к выполнению охлаждения, компоновка на ФИГ. 1, в которой используют многочисленные гидродинамические подшипники 116, может обеспечивать лучшую стабильность при изменении направления обнаженного оптического волокна 114 от, по существу, линейного расположения (Y) на, по существу, нелинейное расположение (Y+Z). Без намерения ограничиваться теорией, представляется, что при наличии многочисленных гидродинамических подшипников 116, расположенных по соседству друг с другом, можно более просто контролировать точность, требуемую для перемещения оптического волокна 114 из одной области подушки из текучей среды в следующую. Разумеется, следует понимать, что для получения оптических волокон может быть использовано любое число подшипниковых узлов (обсуждаемых здесь далее), включая один подшипниковый узел, скомпонованных в любом порядке и для создания любого числа желательных маршрутов.

До сих пор были описаны системы и способы получения оптических волокон на нелинейных маршрутах. Как здесь описано, такие системы и способы могут включать применение одного или более подшипниковых узлов. ФИГ. 2 и 3 иллюстрируют вариант исполнения подшипникового узла 216, который может быть использован для получения оптического волокна, как здесь описанного. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 2 и 3, подшипниковый узел 216 (иногда называемый как «гидродинамический подшипник») включает первую пластину 230, вторую пластину 232, внутренний элемент 236 и по меньшей мере одно отверстие 234 по меньшей мере в одной из первой и второй пластин. Первая пластина 230 и вторая пластина 232 могут быть изготовлены из металла и имеют дугообразную наружную поверхность 238, 239 и могут быть расположены на противоположных сторонах относительно друг друга. Первая пластина 230 и вторая пластина 232 соединены крепежными деталями (например, болтами 240) для соединения пластин 230, 232 между собой так, что через подшипниковый узел 216 может быть пропущена текучая среда. Дугообразные наружные поверхности 238, 239 каждой пластины 230, 232 в общем лежат вдоль периметра каждой из соответствующих пластин 230, 232. Каждая из первой пластины 230 и второй пластины 232 имеет соответствующие внутренние 242, 244 и наружные фаски 243, 245, из которых внутренние фаски 242, 244 пластин 230, 232 выставлены на одной линии относительно друг друга. Углубленная часть 247 простирается, по меньшей мере частично, вокруг внутренних фасок 242, 244 либо первой пластины 230, либо второй пластины 232, для создания полости для потока текучей среды. В еще одном варианте осуществления углубленная часть может иметь многообразные конфигурации для создания равномерного потока в опорный канал 250 для волокна, как здесь обсуждается далее.

В иллюстрированном варианте осуществления дугообразные наружные поверхности 238, 239 первой пластины 230 и второй пластины 232 предпочтительно выровнены по одной линии и формируют область между наружными поверхностями 238, 239 обеих из первой пластины 230 и второй пластины 232. Эта область сконфигурирована для принятия оптического волокна таким образом, что оптическое волокно может перемещаться вдоль этой области без вращения подшипникового узла. Этот опорный канал 250 для волокна более ясно иллюстрирован в варианте исполнения, показанном на ФИГ. 4 (обсуждаемом здесь далее). По меньшей мере одно отверстие 234 проходит по меньшей мере через одну из первой пластины 230 и второй пластины 232. Как показано на ФИГ. 2, отверстие 234 первой пластины 230 и второй пластины 232 позволяет подводить текучую среду (например, воздух, гелий или другой желательный газ или жидкость) через подшипниковый узел 216 так, что текучая среда может выходить из подшипникового узла 216 в опорном канале 250 для волокна, который сформирован между первой пластиной 230 и второй пластиной 232 (см. ФИГ. 3 и 4).

В дополнение, как показано в варианте осуществления на ФИГ. 2, подшипниковый узел 216 может включать внутренний элемент 236, размещенный между первой пластиной 230 и второй пластиной 232. Этот внутренний элемент 236 (например, прокладка 237) сконфигурирован так, чтобы способствовать направлению текучей среды к области между наружными поверхностями 238, 239 первой пластины 230 и второй пластины 232 таким образом, что текучая среда выходит из опорного канала 250 для волокна, имея предварительно заданное направление течения. Внутренний элемент 236 находится неподвижно между первой пластиной 230 и второй пластиной 232 для обеспечения зазора между ними. Внутренний элемент 236 направляет текучую среду так, что она выходит из опорного канала 250 для волокна, имея предварительно заданное направление течения. Если желательно, внутренний элемент 236 может включать множество пальцев (не показаны) для дополнительного регулирования потока текучей среды путем подавления нерадиального течения. В дополнение, внутренний элемент 236 служит в качестве уплотнительной детали для обеспечения существенного контакта между первой пластиной 230 и второй пластиной 232. Внутренний элемент также может включать выемки для облегчения входа и выхода оптического волокна (см. ФИГ. 5, описываемую здесь далее).

Как показано на ФИГ. 3, опорный канал 250 для волокна, сформированный между наружными поверхностями 238, 239 первой пластины 230 и второй пластины 232, может быть сужающимся, где текучая среда выходит между первой пластиной 230 и второй пластиной 232. Однако в еще одном варианте осуществления опорный канал 250 для волокна может иметь, например, параллельную форму или обратное сужение. В дополнение, отверстие 260 внутри сужающегося опорного канала 250 для волокна является переменным в зависимости от того, где оптическое волокно 214 позиционировано вертикально. Предпочтительно, отверстие 260 и опорный канал 250 для волокна скомпонованы так, что для конкретных используемых величин натяжения и скоростей вытягивания, и величин расхода потока текучей среды через отверстие 260, оптическое волокно удерживается в секции опорного канала 250 для волокна, которая имеет ширину менее 500, более предпочтительно менее 400, еще более предпочтительно 300 и наиболее предпочтительно менее 200 микрон (мкм) для волокна, имеющего типичный наружный диаметр 125 микрон (125 мкм). Таким образом, волокно предпочтительно остается внутри области канала 250, которая в 1-2 раза превышает диаметр волокна, более предпочтительно в 1-1,75 раза больше диаметра волокна и наиболее предпочтительно в 1-1,5 раза больше диаметра волокна. Предпочтительно, волокно размещено внутри области указанного канала так, что расстояние между наружной стороной волокна и каждой стенкой составляет величину между 0,05 и 0,5 величины диаметра волокна.

ФИГ. 4 представляет увеличенный вид части ФИГ. 3, который более ясно показывает опорный канал 250 для волокна, имеющий область 254 текучей среды, которая контактирует с оптическим волокном 214, когда его транспортируют вдоль гидродинамического подшипникового узла 216, и препятствует существенному контакту оптического волокна с механическими компонентами гидродинамического подшипникового узла 216. Как изображено на ФИГ. 4, текучая среда 254 (например, воздух) выходит из опорного канала 250 для волокна изнутри подшипникового узла 216 и вокруг оптического волокна 214 и создает область текучей среды 254 под оптическим волокном 214, которая проявляется в положительном давлении ниже волокна и тем самым действует на него и создает опору для донной части волокна. Давление может быть оптимизировано таким образом, что волокно 214 позиционируют внутри опорного канала 250 для волокна, сформированного между первой пластиной 230 и второй пластиной 232 гидродинамического подшипникового узла 216. В частности, текучая среда 254, выходящая из подшипникового узла 216 в опорном канале 250 для волокна (то есть под волокном 214), может иметь постоянную величину расхода потока текучей среды, которая может удерживать или поддерживать оптическое волокно 214 в определенном положении внутри этого опорного канала 250 для волокна. В опорном канале 250 для волокна создают давление текучей среды, достаточно высокое для поддерживания оптического волокна 214 и удержания оптического волокна в желательном положении внутри опорного канала 250 для волокна, когда оптическое волокно 214 перемещается через гидродинамический подшипниковый узел 216.

В варианте осуществления, иллюстрированном на ФИГ. 3 и 4, для простоты рассмотрения угол сужения был преувеличен в иллюстрации относительно того, каковой является предпочтительным углом для сужающегося отверстия к опорному каналу 250 для волокна. На самом деле, по меньшей мере каждая одна из обеих противолежащих поверхностей, и предпочтительно обе таковых, опорного канала 250 для волокна наклонена предпочтительно на угол более 0 и менее 10 градусов, более предпочтительно между 0,3 и 7 градусами и наиболее предпочтительно между 0,4 и 3 градусами, так что ширина 260 верхней, или наружной, части опорного канала 250 для волокна является большей, чем ширина 260 донной, или внутренней, части 237 опорного канала 250 для волокна. Например, в таком варианте осуществления первая пластина 230 и вторая пластина 232, формирующие область, могут быть наклонены на угол -0,6° и +0,6° соответственно. Альтернативно, опорный канал 250 для волокна может иметь любую глубину, ширину или угол сужения. Благодаря применению сужающегося опорного канала 250 для волокна и нагнетания текучей среды в паз, образованный опорным каналом 250 для волокна, таким образом, что текучая среда поступает в сужающуюся внутреннюю часть опорного канала 250 для волокна и выходит из более широкой области опорного канала 250 для волокна, подушка из текучей среды, пропускаемой через опорный канал 250 для волокна, будет побуждать волокно самопроизвольно располагаться внутри глубокой части опорного канала 250 для волокна. Например, для данного потока текучей среды, если величина натяжения волокна возрастает, волокно будет перемещаться вниз в опорный канал 250 для волокна до тех пор, пока зазоры между волокном 214 и стенками опорного канала для волокна не станут достаточно малыми, чтобы давление в области 237 повысилось для надлежащего противодействия новой повышенной величине натяжения. Если же величина натяжения волокна снижается, волокно будет перемещаться вверх внутри канала 250, пока зазоры между волокном 214 и стенками опорного канала для волокна не станут достаточно большими, чтобы давление в области 237 было достаточно малым для надлежащего противодействия новой, более низкой величине натяжения. Сужение опорного канала 250 для волокна тем самым позволяет каналу 250 действовать в более широком диапазоне величин натяжения. В противном случае, если бы канал 250, как показано, не был сужающимся, и величина натяжения уменьшалась, волокно перемещалось бы вверх и выходило бы из опорного канала 250 для волокна.

Предпочтительно, волокно располагается в области опорного канала 250 для волокна, которая примерно в 1-2 раза превышает диаметр волокна, более предпочтительно примерно в 1-1,75 раза больше диаметра волокна, наиболее предпочтительно примерно в 1-1,5 раза больше диаметра волокна. При расположении волокна в такой относительно узкой области в опорном канале 250 волокно будет самоцентрироваться во время работы благодаря эффекту Бернулли. Например, когда волокно приближается к одной из противолежащих поверхностей опорного канала 250 для волокна, скорость воздуха будет возрастать вблизи одной поверхности и снижаться вблизи другой. Согласно эффекту Бернулли, повышение скорости текучей среды происходит одновременно со снижением давления. В результате более высокое давление, обусловленное пониженной скоростью течения текучей среды вблизи одной поверхности, будет понуждать волокно возвращаться в центр опорного канала 250. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления волокно центрируется внутри опорного канала 250 для волокна по меньшей мере в основном вследствие эффекта Бернулли благодаря потоку текучей среды, который проходит вокруг волокна и вне опорного канала 250 для волокна во время вытягивания волокна. Примечательно, что такое центрирование происходит без привлечения любого потока текучей среды, который воздействовал бы на волокно сбоку, например, не используются никакие струи текучей среды, которые исходили бы из боковых стенок опорного канала 250 для волокна. Скорость потока текучей среды, проходящего через паз, предпочтительно корректируют для поддержания волокна так, что волокно располагается полностью внутри сужающейся части паза. В описываемом в данный момент варианте осуществления, поскольку волокно располагается в области опорного канала 250 для волокна, ширина которой примерно в 1-2 раза больше диаметра волокна, волокно поддерживается разностью давлений, которая существует ниже волокна 214 (предпочтительнее, нежели аэродинамическим сопротивлением, которое также могло бы быть использовано для поддерживания волокна, если бы таковое было выбрано). При поддержке волокна во взвешенном состоянии внутри опорного канала 250 для волокна благодаря разности давлений текучей среды могут быть использованы гораздо меньшие величины расхода текучей среды, чем если бы для поддерживания волокна во взвешенном состоянии применяли аэродинамическое сопротивление.

В иллюстрируемом варианте осуществления течение текучей среды предпочтительно создает одиночный поток текучей среды, который поступает в опорный канал 250 для волокна через самую узкую внутреннюю часть опорного канала 250 для волокна и выходит через более широкую наружную часть опорного канала 250 для волокна. Таким образом, волокно может быть позиционировано полностью внутри паза, сформированного опорным каналом 250 для волокна так, что волокно всплывает между самой узкой и самой широкой частью паза. Применением сужающегося опорного канала 250 для волокна и нагнетанием потока текучей среды через область опорного канала 250 этим путем можно удерживать волокно в области указанного паза, сформированного опорным каналом 250 для волокна, в котором паз имеет ширину, которая на величину от 10 до 150, более предпочтительно от 15 до 100 и наиболее предпочтительно примерно на 24-70 микрон (мкм) больше, чем диаметр волокна, направляемого через опорный канал 250 для волокна. Во время процесса вытягивания волокна волокно предпочтительно также удерживается внутри области канала так, что расстояние между наружной стороной волокна и каждой стенкой составляет между 0,05 и 0,5 величины диаметра волокна.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления опорный канал 250 для волокна оснащен средством для снижения давления под волокном, когда волокно перемещается наружу, не зависящим от источника потока текучей среды. Такое средство для сброса давления может быть организовано в форме сужающейся конструкции канала, как описано выше. Дополнительные средства для снижения давления представлены в Патентной Заявке США с серийным № 60/861587, полное описание которой включено здесь ссылкой во всей своей полноте.

Описанные здесь гидродинамические подшипники позволяют волокну перемещаться вдоль области подушки из текучей среды так, чтобы предотвращать или, по существу, предотвращать реальный механический контакт между оптическим волокном и подшипниковым узлом, например волокно перемещается внутри опорного канала 250 для волокна без контактирования с обеими пластинами 230 или 232. Кроме того, благодаря размеру и конфигурации области, гидродинамический подшипник способен поддерживать волокно внутри области без механического контакта в пределах диапазона величин натяжения без активного регулирования потока текучей среды.

С привлечением ФИГ. 3 и 4, поток текучей среды может быть важным для предотвращения перемещения оптического волокна 214 в сторону дна опорного канала 250 для волокна и контактирования с прокладкой 237 или со сторонами опорного канала 250 для волокна. Это в особенности важно, когда оптическое волокно все еще является обнаженным, с тем, чтобы качество волокна не ухудшилось вследствие механического контакта с подшипниковым узлом. Более того, представляется, что чем ближе оптическое волокно 214 располагается ко дну опорного канала 250 для волокна, тем более высокое давление потребуется внутри опорного канала 250 для волокна, чтобы поддерживать оптическое волокно 214 в желательном положении. Как очевидно, сужение стенок канала будет создавать более узкие зазоры между сторонами канала и волокном, обеспечивая это необходимое высокое давление.

Другие факторы, обусловливающие положение волокна внутри опорного канала 250 для волокна, включают величину натяжения. Например, волокно, вытягиваемое с величиной натяжения 200 г, будет всплывать ниже внутри опорного канала 250 для волокна, чем волокно, вытягиваемое с величиной натяжения 100 г, при такой же величине расхода потока текучей среды. В этом плане важно, чтобы текучая среда, выходящая из области гидродинамического подшипника, была достаточной для поддерживания оптического волокна в желательном положении для конкретной скорости вы