CN103253860A - 一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法，包括以下步骤：采用MCVD工艺制作带有应力区的待加工预制棒；将待加工预制棒固定在磨床上，将外径磨至合适的尺寸，得到光纤预制棒芯棒；将石英棒端面钻三个孔，得到石英外套件；将芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纤预制棒；将光纤预制棒固定在拉丝塔上拉成椭圆应力区型保偏光纤。椭圆应力区型保偏光纤的横截面结构由外到内依次是外包层（1）、应力区（2）、内包层（3）和芯层（4），其特征在于：应力区（2）为椭圆形，椭圆度都在2.5:1以上。本发明所具有的优点是：外套件为高纯石英，成本相对较低，降低了生产成本；工艺流程简单，重复性较高，圆孔内表面光洁度高、对称性好，提高了加工效率，保偏光纤的光学性能与可靠性得到显著提高。

Description

一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法
技术领域
本发明涉及一种椭圆应力区型保偏光纤的制造技术领域，特别是一种超细径的保偏光纤，其光纤外径仅为40μm。 
背景技术
保偏光纤对于线偏振光具有很强的偏振保持能力，主要用于偏振光干涉型角度转动测量中，其典型应用是用于制造光纤陀螺、光纤水听器及相干光通信系统中。随着国内外对光纤陀螺仪研究的深入，小型化是光纤陀螺仪的一个重要的发展方向。陀螺仪小型化的首要问题就是减小光纤环圈的体积，在光纤环圈长度不变的情况下，只能通过减少光纤直径来减少光纤环圈的体积。此外，由于光纤直径的减少还可以在相同长度下减少环圈缠绕的层数，这对于提高光纤环圈的温度性能也具有积极的意义。 
目前，常用的保偏光纤根据应力区的不同分为熊猫型、领结型和椭圆型。理论研究表明，椭圆应力区型保偏光纤在制作超细光纤方面具有明显的优势，原因在于应力区减小对于椭圆应力区型保偏光纤的双折射效应影响不大，较容易达到高双折射，满足光纤陀螺仪的要求，因此，椭圆应力区型保偏光纤是光纤陀螺仪小型化首先要解决的问题。 
椭圆应力层型保偏光纤的制作方法有多种。一种是在线一步成型法，即在MCVD车床上通过沉积和塌缩，再适当辅以刻蚀就一次成型一支预制棒，然后上塔拉制成保偏光纤，过程相对简单，但工艺复杂，如中国专利“一”字型保偏光纤及其生产方法，公开号为CN1632629A，公开了“一”字型保偏光纤及其生产方法；中国专利椭圆茄克型(即椭圆包层型)光纤预制棒和保偏光纤的结构和制造方法，公开号为CN1410375A，公开了椭圆茄克型光纤预制棒和保偏光纤的结构和制造方法；第二种就是冷加工法，即在MCVD车窗上通过沉积和塌缩，制成一带应力区的结构对称的预制棒，然后在预制棒两边对称切去适当的石英部分，然后在拉丝塔上拉成光纤，此方法需要进行冷加工，如果处理不好，会影响光纤强度，并且该法费时、废料，成本高，如美国专利Polarization Controlling Optical Fiber Preform and Fabrication Methods，专利号为US 2006/0191295A1；第三种是压缩-拼片法，即在MCVD车窗上通过沉积和塌缩，制成一带应力区的结构对称的预制棒，然后将预制棒压成椭圆状，再在两边拼上适当的石英片一块拉丝，此法操作难度大，成品率低，如中国专利棒型保偏光纤，专利号为200820108679.6。相对于专利号201010209155.8提出的一种保偏光纤的制造方法——拼片套管法，本发明工艺更具有工艺简单、一致性高的优点。  
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法，用以满足小型化光纤陀螺对超细直径保偏光纤的需求。 
为解决上述技术问题，本发明提供了一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法，包括以下步骤： 
（1）利用MCVD工艺制作带有应力区的待加工的光纤预制棒；
（2）将所述待加工的光纤预制棒固定在磨床上，将其外径磨至合适的尺寸并进行抛光，得到光纤预制棒芯棒；
（3）将圆形石英棒固定在钻床上，在中心对称钻出三个圆孔，然后将相邻两孔的隔断打通，只留一部分凸出，并进行抛光，得到石英外套件；
（4）将光纤预制棒芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纤预制棒；
（5）将所述正式的光纤预制棒拉制成椭圆应力区型保偏光纤。
本发明采用打孔组合式的方法制作光纤预制棒，采用该方法加工的光纤预制棒，具有工艺简单、易于产品化的优点，并且利用该方法制作光纤有利于提高保偏光纤的产能。 
 附图说明
图1是本发明实施例中的带有应力区的光纤预制棒；
图2是本发明实施例中的加工后的光纤预制棒芯棒；
图3是本发明实施例中的石英外套件；
图4是本发明实施例中的保偏光纤制造流程图；
图5是本发明实施例中的光纤预制棒的拉丝过程示意图。
附图标记： 
外包层5，应力层6，内包层7，棒芯8，石英棒9，开孔区10。
  
具体实施方式
本发明提供了一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。 
本发明实施例涉及一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法，包括以下步骤： 
（1）利用MCVD工艺制作带有应力区的待加工的光纤预制棒，外径10~15mm，应力区直径为5~8mm；
（2）将所述待加工的光纤预制棒固定在磨床上，将其外径磨至合适的尺寸并进行抛光，得到光纤预制棒芯棒，外径为7~10mm；
（3）将圆形石英棒固定在钻床上，在中心对称钻出三个圆孔，然后将相邻两孔的隔断打通，只留一部分凸出，并进行抛光，得到石英外套件，外径为20~30mm，中心孔径的尺寸为7~10±0.1mm，两侧孔径尺寸为5~7±0.1mm；
（4）将光纤预制棒芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纤预制棒；
（5）将所述正式的光纤预制棒在拉丝塔上拉制成椭圆应力区型保偏光纤，拉丝温度2000±20℃，光纤外径为42±2μm。
下面，以两个具体实例进行详细说明： 
第一实施例：
（1）利用MCVD车床制作带有应力区的待加工的光纤预制棒，预制棒外径为10mm，应力区直径为5mm；
（2）将待加工的光纤预制棒固定在磨床上，将外径磨至8mm，然后进行抛光，抛至 
Figure DEST_PATH_RE-DEST_PATH_IMAGE002
mm；
（3）将外径为20mm、长200mm的石英棒固定在钻床上，在中心钻出一个尺寸为mm的圆孔，两侧钻出尺寸为5±0.1mm的圆孔；
（4）将预制棒芯棒插入石英外套件中心孔，并固定，得到正式预制棒；
（5）将正式预制棒固定在拉丝塔上，在2000℃的温度拉成椭圆应力区型保偏光纤，外径40μm。
  
第二实施例：
（1）利用MCVD车床制作带有应力区的待加工的光纤预制棒，预制棒外径为15mm，应力区直径为8mm；
（2）将待加工的光纤预制棒固定在磨床上，将外径磨至10mm，然后进行抛光，抛至
Figure DEST_PATH_RE-DEST_PATH_IMAGE006
mm；
（3）将外径为30mm、长200mm的石英棒固定在钻床上，在中心钻出一个尺寸为mm的圆孔，两侧钻出尺寸为7±0.1mm的圆孔；
（4）将预制棒芯棒插入石英外套件中心孔，并固定，得到正式预制棒；
（5）将正式预制棒固定在拉丝塔上，在2000℃的温度拉成椭圆应力区型保偏光纤，外径40μm。
  
由上述实施例可以看出，本发明采用打孔组合式的方法制作光纤预制棒，采用该方法加工的光纤预制棒，具有工艺简单、易于产品化的优点，并且利用该方法制作光纤有利于提高保偏光纤的产能。

Claims (7)

1.一种椭圆应力区型保偏光纤的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）利用MCVD工艺制作带有应力区的待加工的光纤预制棒；
（2）将所述待加工的光纤预制棒固定在磨床上，将其外径磨至合适的尺寸并进行抛光，得到光纤预制棒芯棒；
（3）将圆形石英棒固定在钻床上，在中心对称钻出三个圆孔，然后将相邻两孔的隔断打通，只留一部分凸出，并进行抛光，得到石英外套件；
（4）将光纤预制棒芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纤预制棒；
（5）将所述正式的光纤预制棒拉制成椭圆应力区型保偏光纤。
2.如权利要求1所述的待加工的光纤预制棒，其特征在于，其外径为10~15±1mm，应力区直径为5~8±0.5mm。
3.如权利要求1所述的光纤预制棒芯棒，其特征在于，其外径为7~10±0.5mm。
4.如权利要求1所述的石英外套件，其特征在于其外径为20~30±1mm，中心孔径的尺寸为7~10±0.1mm，两侧孔径尺寸为5~7±0.1mm。
5.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于，将所述的正式预制棒在拉丝塔上拉制成保偏光纤。
6.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于，将所述的正式预制棒在拉丝塔上加热到2000±20℃，使其熔融软化后，拉制成保偏光纤。
7.如权利要求5或6所述的光纤制造方法，其特征在于，保偏光纤的应力区为椭圆形，保偏光纤的外径为40±2μm。
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