CN102096145B - 多芯偏振保持光纤及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多芯偏振保持光纤及其制造方法。其中，该多芯偏振保持光纤包括：纯石英包层、五个纤芯、两个应力硼棒和两个圆孔。在多芯偏振保持光纤的横截面上，其中一个纤芯位于圆心，其余四个纤芯位于同一圆周且均匀分布。两个应力硼棒和两个圆孔位于同一圆周且交替分布。本发明能够实现每一个纤芯都具有良好的偏振保持特性，进而使得光纤在满足大容量传输同时具有优异的光传输质量。

Description

多芯偏振保持光纤及其制造方法

技术领域

本发明涉及偏振保持光纤，尤其涉及一种多芯偏振保持光纤及其制造方法。

背景技术

保偏光纤是80年代发展起来的一种特种光纤，由于其具有优异的保偏特性，所以其应用极其广泛，主要包括高精度光纤陀螺、复用相干通信、偏振传感以及光纤激光器等领域。保偏光纤包括应力型双折射保偏光纤、几何型保偏光纤以及波导型保偏光纤。应力型双折射保偏光纤主要有熊猫型保偏光纤、椭圆包层型保偏光纤以及领结型保偏光纤，这类光纤主要是在光纤的包层中加入具有高膨胀系数的应力区挤压纤芯使光纤产生双折射效应。几何型保偏光纤主要有椭圆芯子保偏光纤，这种光纤主要是利用椭圆型的纤芯产生几何不对称性产生双折射效应。波导结构致偏的有边坑型保偏光纤和边通道型保偏光纤等。

近年来，随着相干组束技术的发展，多芯光纤具有越来越高实用价值。而通常意义上的多芯光纤是指一组轴向平行的多个光纤芯置于普通的光纤包层之中所构成的光纤，这种多芯光纤是通过将光导入多个纤芯中进行传输，每个纤芯具有普通单芯光纤的传输特性，但是基本上都不具备偏振保持特性。随着多波长光纤激光器、大功率光纤激光器中使用多芯光纤的报道也越来越多，因此为了提高多芯光纤的传输质量，具有保偏特性的多芯光纤具有极为现实的意义。

发明内容

本发明提供了一种多芯偏振保持光纤及其制造方法，基于本发明能够实现每一个纤芯都具有良好的偏振保持特性，进而使得光纤在满足大容量传输同时具有优异的光传输质量。

一方面，本发明公开了一种多芯偏振保持光纤，包括：纯石英包层、五个纤芯、两个应力硼棒和两个圆孔；其中，所述五个纤芯分别为第一纤芯、第二纤芯、第三纤芯、第四纤芯和第五纤芯；所述两个应力硼棒分别为第一应力硼棒和第二应力硼棒；所述两个圆孔分别为第一圆孔和第二圆孔；并且，在多芯偏振保持光纤的横截面上，所述第一纤芯位于横截面圆心，所述第二纤芯、第三纤芯、第四纤芯和第五纤芯依次设置于同一圆周，且均匀分布；所述第一应力硼棒设置于所述第一纤芯与所述第二纤芯之间；所述第一圆孔设置于所述第一纤芯与所述第三纤芯之间；所述第二应力硼棒设置于所述第一纤芯与所述第四纤芯之间；所述第二圆孔设置于所述第一纤芯与所述第五纤芯之间；并且，所述两个应力硼棒和两个圆孔设置于同一圆周。

另外，本发明还公开了一种多芯偏振保持光纤的制造方法，包括如下步骤：制备带芯预制棒，采用纯石英管对制备的所述带芯预制棒进行套棒，增加纯石英包层厚度；在预制棒上打孔，制成带孔预制棒；所打孔的轴线与预制棒的中轴平行；所打的孔包括四个纤芯孔、两个应力硼棒孔和两个圆孔；四个纤芯孔包括第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四纤芯孔和第五纤芯孔；在多芯偏振保持光纤的横截面上，所述第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四纤芯孔和第五纤芯孔依次设置于同一圆周，且均匀分布；所述第一应力硼棒孔设置于所述圆心与所述第二纤芯孔之间；所述第一圆孔设置于横截面圆心与所述第三纤芯孔之间；所述第二应力硼棒孔设置于横截面圆心与所述第四纤芯孔之间；所述第二圆孔设置于横截面圆心与所述第五纤芯孔之间；并且，所述两个应力硼棒孔和两个圆孔设置于同一圆周；制备芯棒和应力硼棒，将纤芯棒和应力硼棒按需要截段，长度相同；将所述带孔预制棒、芯棒和应力硼棒用去离子水进行清洗，用氢氟酸浸泡5-10分钟，然后再用去离子水清洗并用惰性气体吹干；将芯棒置入纤芯孔中，将两个硼棒置入应力硼棒孔中，对预制棒进行熔缩处理，并将一端烧结后，拉制成丝。

上述制造方法，优选所述制备带芯预制棒进一步为：基于MCVD法制备带芯预制棒

本发明还公开了一种多芯偏振保持光纤的制造方法，包括如下步骤：选用纯石英棒作为预制棒，采用纯石英管对制备的所述带芯预制棒进行套棒，增加纯石英包层厚度；在预制棒上打孔，制成带孔预制棒；所打孔的方向与预制棒的中轴线平行；所打的孔包括五个纤芯孔、两个应力硼棒孔和两个圆孔；在多芯偏振保持光纤的横截面上，第一纤芯孔位于横截面圆心，第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四纤芯孔和第五纤芯孔依次设置于同一圆周，且均匀分布；所述第一应力硼棒孔设置于所述第一纤芯孔与所述第二纤芯孔之间；所述第一圆孔设置于所述第一纤芯孔与所述第三纤芯孔之间；所述第二应力硼棒孔设置于所述第一纤芯孔与所述第四纤芯孔之间；所述第二圆孔设置于所述第一纤芯孔与所述第五纤芯孔之间；并且，所述两个应力硼棒孔和两个圆孔设置于同一圆周；制备芯棒和应力硼棒，将纤芯棒和应力硼棒按需要截段，长度相同；将所述带孔预制棒、芯棒和应力硼棒用去离子水进行清洗，用氢氟酸浸泡5-10分钟，然后再用去离子水清洗并用惰性气体吹干；将芯棒置入纤芯孔中，将两个硼棒置入应力硼棒孔中，对预制棒进行熔缩处理，并将一端烧结后，拉制成丝。

本发明多芯偏振保持光纤具有五个纤芯，其中一个纤芯置于光纤轴心，其余四个纤芯以轴心纤芯为对称中心置于光纤中。同时在处于光纤轴心的纤芯与另外四个纤芯中间对称分布硼棒和圆孔，保证了五个纤芯均具有优异的偏振特性；因此，本发明的多芯偏振保持光纤兼具容量大和传输的特性高的品质。

附图说明

图1为本发明多芯偏振保持光纤实施例的结构示意图；

图2为本发明多芯偏振保持光纤实施例中，端面的结构示意图；

图3为本发明多芯偏振保持光纤制造方法第一实施例中，带芯预制棒的结构示意图；

图4为基于图3所述的实施例，打孔分布示意图；

图5为本发明多芯偏振保持光纤制造方法第二实施例中，纯石英棒的结构示意图；

图6为基于图5所述的实施例，打孔分布示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。多芯偏振保持光纤实施例

参照图1和图2。该多芯偏振保持光纤实施例中，包括：纯石英包层6、五个纤芯、两个应力硼棒和两个圆孔；其中，五个纤芯分别为第一纤芯1、第二纤芯2、第三纤芯3、第四纤芯4和第五纤芯5；两个应力硼棒分别为第一应力硼棒7和第二应力硼棒8；两个圆孔分别为第一圆孔9和第二圆孔10；并且，在多芯偏振保持光纤的横截面上，第一纤芯1位于圆心，第二纤芯2、第三纤芯3、第四纤芯4和第五纤芯5依次设置于同一圆周，且均匀分布；第一应力硼棒7设置于第一纤芯1与第二纤芯2之间；第一圆孔9设置于第一纤芯1与第三纤芯3之间；第二应力硼棒8设置于第一纤芯1与第四纤芯4之间；第二圆孔10设置于第一纤芯1与第五纤芯5之间；并且，两个应力硼棒和两个圆孔设置于同一圆周。

本实施例中，五个纤芯中的一个置于在光纤轴心，其余四个纤芯以轴心纤芯为对称中心置于光纤中。同时在处于光纤轴心的纤芯与另外四个纤芯中间对称分布硼棒和圆孔，保证了五个纤芯均具有优异的偏振特性，进而使本实施例多芯偏振保持光纤兼具容量大和传输的特性高的品质。

多芯偏振保持光纤制造方法实施例

实施例1

参照图3和图4。在该多芯偏振保持光纤的制造方法中，包括如下步骤：制备带芯预制棒，例如，可以使用MCVD(改进的化学气相沉积)法，采用纯石英管对制备的带芯预制棒进行套棒，增加纯石英包层厚度；在预制棒上打孔，制成带孔预制棒6；所打孔的方向与预制棒的中轴线平行；所打的孔包括四个圆形纤芯孔、两个圆形应力硼棒孔和两个圆孔；四个纤芯孔包括第二纤芯孔2a、第三纤芯孔3a、第四纤芯孔4a和第五纤芯孔5a；在多芯偏振保持光纤的横截面上，第二纤芯孔2a、第三纤芯孔3a、第四纤芯孔4a和第五纤芯孔5a依次设置于同一圆周，且均匀分布；第一应力硼棒孔7a设置于横截面圆心处的纤芯1与第二纤芯孔2a之间；第一圆孔9设置于横截面圆心处的纤芯1与第三纤芯孔3a之间；第二应力硼棒孔8a设置于横截面圆心处的纤芯1与第四纤芯孔4a之间；第二圆孔10设置于横截面圆心处的纤芯1与第五纤芯孔5a之间；并且，两个应力硼棒孔和两个圆孔设置于同一圆周；制备芯棒和应力硼棒，将纤芯棒和应力硼棒按需要截段，长度相同；将带孔预制棒、芯棒和应力硼棒用去离子水进行清洗，用氢氟酸浸泡5-10分钟，然后再用去离子水清洗并用惰性气体吹干；将芯棒置入纤芯孔中，将两个硼棒置入应力硼棒孔中，对预制棒进行熔缩处理，并将一端烧结后，拉制成丝。

换句话说，该实施时，首先使用MCVD法制作带芯预制棒，在纤芯1沉积时可以按需要进行各种掺杂。在第一次的预制棒制作完成后，再进行两次套棒，使预制棒的纯石英包层的变得更厚。在预制棒6做好以后，以预制棒的纤芯1为参考，对称地打四个圆孔(7a、8a、9和10)，四个圆孔直径相同，且与纤芯1的中心的距离严格相等。再在打好的四个圆孔外，再打四个直径较小圆孔2a、3a、4a和5a，这四个小圆孔(2a、3a、4a和5a)的圆心分别于之前打的圆孔(7a、9、8a和10)的圆心、纤芯1的中心在一条直线上。四个圆孔(7a、8a)的直径与第一应力硼棒7和第二应力硼棒8相同。四个小圆孔(2a、3a、4a和5a)的直径与第二纤芯2、第三纤芯3、第四纤芯4和第五纤芯5的直径相同。制备芯棒和应力硼棒后，将打好孔的预制棒、应力硼棒和芯棒用去离子水严格清洗，再放入氢氟酸中浸泡5-10分钟拿出，用去离子水再次严格清洗，最后用高纯惰性气体吹干。将清洗好的掺硼棒与芯棒置入预制棒相应的孔中，将棒的一头烧结，然后拉制成丝。

实施例2

参照图5和图6。该多芯偏振保持光纤的制造方法实施例中，包括如下步骤：选用纯石英棒作为预制棒，采用纯石英管对制备的所述带芯预制棒进行套棒，增加纯石英包层厚度；在预制棒上打孔，制成带孔预制棒6；所打孔的方向与预制棒的中轴线平行；所打的孔包括五个纤芯孔、两个应力硼棒孔和两个圆孔；在多芯偏振保持光纤的横截面上，第一纤芯孔1a位于横截面圆心，第二纤芯孔2a、第三纤芯孔3a、第四纤芯孔4a和第五纤芯孔5a依次设置于同一圆周，且均匀分布；第一应力硼棒孔7a设置于第一纤芯孔1a与第二纤芯2a孔之间；第一圆孔9设置于第一纤芯孔1a与第三纤芯孔3a之间；第二应力硼棒孔8a设置于第一纤芯孔1a与第四纤芯孔4a之间；第二圆孔10设置于第一纤芯孔1a与第五纤芯孔5a之间；并且，两个应力硼棒孔和两个圆孔设置于同一圆周；制备芯棒和应力硼棒，将纤芯棒和应力硼棒按需要截段，长度相同；将带孔预制棒、芯棒和应力硼棒用去离子水进行清洗，用氢氟酸浸泡5-10分钟，然后再用去离子水清洗并用惰性气体吹干；将芯棒置入纤芯孔中，将两个硼棒置入应力硼棒孔中，对预制棒进行熔缩处理，并将一端烧结后，拉制成丝。

换句换说，本实施例首先选用纯石英棒作为基棒，再选用两个纯石英管作为套管，同时备好应力硼棒与芯棒，首先对纯石英棒、纯石英套管、硼棒和芯棒用去离子水进行严格清洗，再放入氢氟酸中浸泡5-10分钟拿出，用去离子水再次严格清洗，最后用惰性气体吹干，硼棒与芯棒放好待用。将清洗好的纯石英棒进行套棒，使纯石英棒横截面变粗。对制作好的纯石英预制棒打孔。参照图6，首先，在纯石英棒横截面中心沿轴线打一个芯孔1a，孔中心与棒的中心严格重合。然后打四个圆应力孔(7a、9、8a和10)，这四个孔以轴心孔对称地分布。再在打好的四个圆孔外再打四个直径较小圆孔2a、3a、4a和5a，这四个小圆芯孔分别与之前打的圆应力孔、位于轴心处的芯孔1a在一条直线上。四个圆应力孔(7a、9、8a和10)内径与应力硼棒外径径相同；直径较小圆孔2a、3a、4a和5a的内径与纤芯(2、3、4和5)的外径保持一致。将打好孔的预制棒、应力硼棒、芯棒用去离子水严格清洗，再放入氢氟酸中浸泡5-10分钟拿出，用去离子水再次严格清洗，最后用高纯惰性气体吹干。将清洗好的掺硼棒与芯棒置入预制棒相应的孔中，将棒的一头烧结，然后拉制成丝。

以上对本发明所提供的一种多芯偏振保持光纤及其制造方法进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种多芯偏振保持光纤，其特征在于，包括：纯石英包层、五个纤芯、两个应力硼棒和两个圆孔；其中，

所述五个纤芯分别为第一纤芯、第二纤芯、第三纤芯、第四纤芯和第五纤芯；所述两个应力硼棒分别为第一应力硼棒和第二应力硼棒；所述两个圆孔分别为第一圆孔和第二圆孔；并且，

在多芯偏振保持光纤的横截面上，所述第一纤芯位于圆心，所述第二纤芯、第三纤芯、第四纤芯和第五纤芯依次设置于同一圆周，且均匀分布；

所述第一应力硼棒设置于所述第一纤芯与所述第二纤芯之间；所述第一圆孔设置于所述第一纤芯与所述第三纤芯之间；所述第二应力硼棒设置于所述第一纤芯与所述第四纤芯之间；所述第二圆孔设置于所述第一纤芯与所述第五纤芯之间；并且，所述两个应力硼棒和两个圆孔设置于同一圆周。

2.一种多芯偏振保持光纤的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备带芯预制棒，采用纯石英管对制备的所述带芯预制棒进行套棒，增加纯石英包层厚度；

在预制棒上打孔，制成带孔预制棒；所打孔的方向与预制棒的中轴线平行；所打的孔包括四个纤芯孔、两个应力硼棒孔和两个圆孔；四个纤芯孔包括第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四纤芯孔和第五纤芯孔，两个应力硼棒孔分别为第一应力硼棒孔和第二应力硼棒孔，两个圆孔分别为第一圆孔和第二圆孔；在带孔预制棒的横截面上，所述第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四

纤芯孔和第五纤芯孔依次设置于同一圆周，且均匀分布；所述第一应力硼棒孔设置于所述横截面圆心与所述第二纤芯孔之间；所述第一圆孔设置于横截面圆心与所述第三纤芯孔之间；所述第二应力硼棒孔设置于横截面圆心与所述第四纤芯孔之间；所述第二圆孔设置于横截面圆心与所述第五纤芯孔之间；并且，所述两个应力硼棒孔和两个圆孔设置于同一圆周；

制备芯棒和应力硼棒，将芯棒和应力硼棒按需要截段，长度相同；

将所述带孔预制棒、芯棒和应力硼棒用去离子水进行清洗，用氢氟酸浸泡5-10分钟，然后再用去离子水清洗并用惰性气体吹干；

将芯棒置入纤芯孔中，将两个硼棒置入应力硼棒孔中，对预制棒进行熔缩处理，并将一端烧结后，拉制成丝。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述制备带芯预制棒进一步为：基于MCVD法制备带芯预制棒。

4.一种多芯偏振保持光纤的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

选用纯石英棒作为预制棒，采用纯石英管对制备的所述带芯预制棒进行套棒，增加纯石英包层厚度；

在预制棒上打孔，制成带孔预制棒；所打孔的轴线与预制棒的中轴平行；所打的孔包括五个纤芯孔、两个应力硼棒孔和两个圆孔，五个纤芯孔分别为第一纤芯孔、第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四纤芯孔和第五纤芯孔，两个应力硼棒孔分别为第一应力硼棒孔和第二应力硼棒孔，两个圆孔分别为第一圆孔和第二圆孔；在带孔预制棒的横截面上，第一纤芯孔位于横截面圆心，第二纤芯孔、第三纤芯孔、第四纤芯孔和第五纤芯孔依次设置于同一圆周，且均匀分布；所述第一应力硼棒孔设置于所述第一纤芯孔与所述第二纤芯孔之间；所述第一圆孔设置于所述第一纤芯孔与所述第三纤芯孔之间；所述第二应力硼棒孔设置于所述第一纤芯孔与所述第四纤芯孔之间；所述第二圆孔设置于所述第一纤芯孔与所述第五纤芯孔之间；并且，所述两个应力硼棒孔和两个圆孔设置于同一圆周；

制备芯棒和应力硼棒，将芯棒和应力硼棒按需要截段，长度相同；

将所述带孔预制棒、芯棒和应力硼棒用去离子水进行清洗，用氢氟酸浸泡5-10分钟，然后再用去离子水清洗并用惰性气体吹干；

将芯棒置入纤芯孔中，将两个硼棒置入应力硼棒孔中，对预制棒进行熔缩处理，并将一端烧结后，拉制成丝。

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