CN111505762B - 一种高精度保偏光纤及其制备方法 - Google Patents

一种高精度保偏光纤及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度保偏光纤及其制备方法，其由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴。在室温下光纤芯层快轴方向具有压应力，光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于17MPa，芯层慢轴方向具有张应力，且光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于12MPa。其制备方法包括步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤。本发明通过拉丝过程中的张力和强制冷却速率控制，将拉丝过程中的残余应力的一部分留存于光纤中，合理调节保偏光纤快轴、慢轴方向的压、张应力值，从而优化双折射效应，改善了保偏光纤的精度。

Description

一种高精度保偏光纤及其制备方法
技术领域
本发明属于传感光纤领域，更具体地，涉及一种高精度保偏光纤。
背景技术
在传感和控制领域，需要对磁场、温度、应力、惯性等物理量进行测量和控制，因此研制了多种光纤传感器。其中应用最深入的是光纤陀螺，其优势在于，启动时间短、结构简单、重量轻、没有活动元件、环境适应能力强，克服了环形激光陀螺的锁定现象，而且不需要防机械抖动措施，光纤陀螺成为实现载体姿态和轨迹控制关键技术的核心装置。另外，光纤水听器用于惯导和声纳，在军事上具有极高的应用价值。光纤陀螺和水听器其中的敏感元件都是保偏光纤器件，因此保偏光纤的特性决定了传感器的性能。
保偏光纤(Polarization Maintaining Optical Fiber，偏振保持光纤，简称保偏光纤)是一种在实现光的单模传输特性的同时保持其线偏振状态的特种光纤。保偏光纤在单模光纤中人为地引入双折射，造成单模光纤的纤芯不同方向存在有效折射率差，增大HE11 x和HE11 y模式的传播常数差别，进而实现光纤的偏振保持特性。
常用的保偏光纤为应力型保偏光纤，其优点是双折射系数足够高，缺点是容易受到温度的扰动，影响了保偏光纤的精度。而传感器件向着高敏感度和高精度方向发展，要求器件在具有敏感性、稳定性的同时，提高其精度。现有技术无法兼顾这些性能，为解决此问题，因此本发明提出一种高精度保偏光纤产品及其制造方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高精度保偏光纤及其制备方法，其目的在于精确的控制熊猫型保偏光纤在快轴和慢轴方向上的应力分布，从而使得保偏光纤在400到680nm、850nm、1310nm和1550nm波长下，具有良好的衰减和优良的消光比性能，从而使得传感器件兼顾保偏光纤的敏感性和稳定性，提高其精度，由此解决现有的保偏光纤在由于衰减过大或消光比性能不佳，导致传感器件敏感性或稳定性较低，最终导致传感器的精度不高的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高精度保偏光纤，为熊猫型保偏光纤，由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴。在室温下光纤芯层快轴方向具有压应力，光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于17MPa，芯层慢轴方向具有张应力，且光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于12MPa。
优选地，所述高精度保偏光纤，其所述光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于30MPa，优选30MPa到50MPa；所述光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于19MPa，优选19MPa到35MPa，更优选所述保偏光纤应力区在慢轴方向上的张应力绝对值最大值为25MPa到35MPa。
按照本发明的另一个方面，提供了一种高精度保偏光纤，由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴；所述保偏光纤在沿慢轴方向张应力分布满足以下关系：
在慢轴上与光纤中心的距离为x处的张应力f，芯层半径为r1，包层半径为r0，由下式表示的慢轴张应力值F为1MPa·μm-1以上且40MPa·μm-1以下；
Figure BDA0002505718080000031
优选的F值为3MPa·μm-1以上且35MPa·μm-1以下
更优选的F值为10MPa·μm-1以上且30MPa·μm-1以下。
优选地，所述高精度保偏光纤，其所述石英包层折射率为n0，芯层折射率为n1，芯层与石英包层的相对折射率差Δ10的取值范围是0.3％～1.5％，优选Δ10处于0.35％～0.6％，其中：
Figure BDA0002505718080000032
优选地，所述高精度保偏光纤，其芯层掺有锗，其摩尔含量百分比为2到15mol％，优选3到6mol％；优选其芯层还掺有氟，且氟的含量小于锗含量的10％；其应力区掺有硼，以B2O3计其摩尔含量百分比为1到35mol％，优选3％～25％，更优选10％～23％，再优选15％～21％。
优选地，所述高精度保偏光纤，其截止波长小于1530nm，或者小于1295nm，或者小于830nm。
优选地，所述高精度保偏光纤，其保偏光纤石英包层直径为d0；
当124.0μm≤d0≤126.0μm时，所述保偏光纤具有内、外双涂层结构，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：170.0μm≤d4≤205.0μm，235.0μm≤d5≤250.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：115.0μm≤d4≤135.0μm，150.0μm≤d5≤170.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：134.0μm≤d≤180.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa，优选杨氏模量为80Mpa～350Mpa，更优选为80Mpa～230Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：70.0μm≤d4≤90.0μm，90.0μm≤d5≤120.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：90.0μm≤d≤120.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa，优选杨氏模量为80Mpa～350Mpa，更优选为80Mpa～230Mpa；
当38.0μm≤d0≤42.0μm时，所述保偏光纤具有单涂层结构，所述涂层的直径d满足：70.0μm≤d≤100.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa，优选杨氏模量为80Mpa～350Mpa，更优选为80Mpa～230Mpa。按照本发明的另一个方面提供了所述保偏光纤的制备方法，其包括以下步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝速率在100米/分钟以上；光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过强制冷却，冷却速率1550℃/s到5800℃/s，优选1550℃/s到4000℃/s，更优选1550℃/s到3000℃/s。
按照本发明的另一个方面提供了所述保偏光纤的制备方法，其包括以下步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝过程中，未经涂覆的裸光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为11MPa至75MPa，优选15MPa至45MPa，更优选20MPa至35MPa。
按照本发明的另一个方面提供了所述保偏光纤的制备方法，其包括以下步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明设计了一种新的保偏光纤的组成结构，通过拉丝过程中的张力和强制冷却速率控制，将拉丝过程中的残余应力的一部分留存于光纤中，合理调节保偏光纤快轴、慢轴方向的压、张应力值，从而优化双折射效应，改善了保偏光纤的精度。精确控制光纤的快轴、慢轴应力结构，使得保偏光纤能够满足850nm、1310nm和1550nm多型光纤陀螺的绕制。
当工作波长为850nm时，保偏光纤衰减小于4.0dB/km，消光比高于20dB/km；
当工作波长为1310nm时，保偏光纤衰减小于0.6dB/km，消光比高于26dB/km；
当工作波长为1550nm时，保偏光纤衰减小于0.8dB/km，消光比高于24dB/km；
优选方案，配合光纤结构设计，当光纤包层直径从125μm演化至80μm，甚至是60μm或40μm时，实验显示光纤性能对慢轴方向的张应力更为敏感，张应力偏小则消光比不够高，张应力偏大则精度降低且衰减增加；本发明通过限定芯层、应力区的掺杂，解决了衰减偏大和精度偏低的问题。本发明不仅具有良好的衰减和优良的消光比，而且在-55℃～85℃下，所述保偏光纤每公里衰减变化量小于0.2dB，全温消光比变化量小于3dB。
附图说明
图1为本发明实施例提供的保偏光纤截面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的保偏光纤快轴方向应力分布示意图；
图3为本发明实施例提供的保偏光纤慢轴方向应力分布示意图；
图中：1为芯层；2为石英包层；3为应力区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的高精度保偏光纤，为熊猫型保偏光纤，如图1所示，由内而外依次设置有芯层和石英包层，为单涂层结构或双涂层结构，石英包层外侧由内到外依次设有内涂层和外涂层；其包层直径为d0
所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面中对称轴所在的轴线为快轴，应力区中心连线为慢轴，在室温下光纤芯层快轴方向具有压应力，光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于17MPa，芯层慢轴方向具有张应力，且光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于12MPa。优选地，所述光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于30MPa，不超过50MPa；所述光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于19MPa，不超过35MPa，优选所述保偏光纤应力区在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于25MPa。
所述保偏光纤在沿慢轴方向张应力分布满足以下关系：
在慢轴上与光纤中心的距离为x处的张应力f，芯层半径为r1，包层半径为r0，由下式表示的慢轴张应力值F为1MPa·μm-1以上且40MPa·μm-1以下；
Figure BDA0002505718080000061
优选的F值为3MPa·μm-1以上且35MPa·μm-1以下
更优选的F值为10MPa·μm-1以上且30MPa·μm-1以下。
所述石英包层折射率为n0，芯层折射率为n1，芯层与石英包层的相对折射率差Δ10的取值范围是0.3％～1.5％，优选Δ10处于0.35％～0.6％，其中：
Figure BDA0002505718080000062
Figure BDA0002505718080000063
所述芯层掺有锗，其摩尔含量百分比为2到15mol％，优选3到6mol％；优选其芯层还掺有氟，且氟的含量小于锗含量的10％；其应力区掺有硼，以B2O3计其摩尔含量百分比为1到35mol％，优选3％～25％，更优选10％～23％，再优选15％～21％。
所述涂层结构如下：
当124.0μm≤d0≤126.0μm时，所述保偏光纤具有内、外双涂层结构，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：170.0μm≤d4≤205.0μm，235.0μm≤d5≤250.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：115.0μm≤d4≤135.0μm，150.0μm≤d5≤170.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：134.0μm≤d≤160.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa，优选杨氏模量为80Mpa～350Mpa，更优选为80Mpa～230Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：70.0μm≤d4≤90.0μm，90.0μm≤d5≤120.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：95.0μm≤d≤120.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa，优选杨氏模量为80Mpa～350Mpa，更优选为80Mpa～230Mpa；
当38.0μm≤d0≤42.0μm时，所述保偏光纤具有单涂层结构，所述涂层的直径d满足：73.0μm≤d≤87.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa，优选杨氏模量为80Mpa～350Mpa，更优选为80Mpa～230Mpa。
所述保偏光纤其截止波长小于1530nm，或者小于1295nm，或者小于830nm。
本发明提供的高精度保偏光纤的制备方法，包括以下步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；其中：
拉丝步骤：拉丝速率在100米/分钟以上；在拉丝过程中，光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为11MPa至75MPa，优选15MPa至45MPa，更优选20MPa至35MPa。
冷却步骤：光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过强制冷却，冷却速率1550℃/s到5800℃/s，优选1550℃/s到4000℃/s，更优选1550℃/s到3000℃/s。
在拉丝冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa。这些残余应力增加了光纤的双折射系数，对保偏光纤的保振保持性能是有益，从而提高保偏光纤的精度。残余应力的测试方法为，将同一批次光纤，取样进行热处理。其中一个热处理程序是，从将光纤以每分钟小于10℃的升温速率从常温缓慢升温至1100℃，保持30分钟，再缓慢降温至常温，降温速率小于10℃每分钟，更优地，小于10℃每分钟。将经过热处理与未经热处理的光纤，用FSA-100型热应力分析仪进行应力测量并比对，可测出残余应力的差值。
经测试，本发明提供的高精度保偏光纤：
当工作波长为850nm时，保偏光纤衰减小于4.0dB/km，消光比高于20dB/km，所述保偏光纤的截止波长小于830nm；
当工作波长为1310nm时，保偏光纤衰减小于0.6dB/km，消光比高于26dB/km，所述保偏光纤的截止波长小于1295nm；
当工作波长为1550nm时，保偏光纤衰减小于0.8dB/km，消光比高于24dB/km，所述保偏光纤的截止波长小于1530nm；
在-55℃～85℃下，所述保偏光纤1550nm的每公里全温衰减变化量小于0.2dB，全温消光比变化量小于3dB。
以下为实施例：
参见图1所示，本发明的一个实施例提供了一种保偏光纤，为熊猫型结构。该光纤具有慢轴和快轴，沿光纤的慢轴所在的直径方向，该保偏光纤包括由内而外依次设置的掺有锗的芯层1和基本为纯石英的包层2，在慢轴方向上的石英包层中还设有两个掺有硼的应力区3；两个应力区3的圆心位于慢轴上且对称分布于光纤纤层1的两侧；应力区3与纤芯1之间存在间隔，该间隔为石英包层的一部分。
参见图1所示，石英包层2直径为d0，内涂层和外涂层直径分别为d4和d5；
当石英包层2典型直径为125μm时，d0的取值范围为124.0μm≤d0≤126.0μm，且170.0μm≤d4≤205.0μm，235.0μm≤d5≤250.0μm。
当石英包层2典型直径为80μm时，d0的取值范围为79.0μm≤d0≤81.0μm。单涂层结构中，134.0μm≤d≤140.0μm，该单层外涂层的杨氏模量为80Mpa～750Mpa。双涂层结构中，115.0μm≤d4≤135.0μm，162.0μm≤d5≤170.0μm。
当石英包层2典型直径为60μm时，d0的取值范围为58.0μm≤d0≤62.0μm，此时光纤既可以采用双涂层结构，也可以采用单涂层结构。双涂层结构中，且70.0μm≤d4≤90.0μm，98.0μm≤d5≤110.0μm；单涂层结构中，只涂覆一层涂层即外涂层，涂层直径为d，且90.0μm≤d5≤110.0μm，该单层外涂层的杨氏模量为80Mpa～750Mpa。
当石英包层2的典型直径为40μm时，d0的取值范围为38.0μm≤d0≤42.0μm，且77.0μm≤d≤83.0μm，此时光纤多采用单层涂层结构，即只涂覆一层涂层，涂层直径为d，且70.0μm≤d5≤100.0μm，该单层外涂层的杨氏模量为80Mpa～350Mpa。
下面结合具体的实施例和附图对本发明做出进一步详细的说明。
实施例1
第一批次包层直径d0典型值为125μm的保偏光纤，通过PCVD、MCVD、VAD等方法制备芯棒，用PCVD、MCVD、化学合成法等方法制成应力区，打孔组装成保偏光纤预制棒，在1700℃～2300℃的高温下，将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝速率在100米/分钟以上；光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过干冰吹扫强制冷却，冷却速率1550℃/s到4000℃/s。拉丝过程中，光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为11MPa至45MPa，该拉丝张力等于拉丝过程中祼光纤承受的拉力与光纤截面积的比值。冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa，这种残余应力可以通过对光纤的热处理去除，但是在拉丝过程中刻意保留一部分这种残余应力，对增加保偏光纤的双折射效应有利。
Figure BDA0002505718080000101
Figure BDA0002505718080000111
实施例2
第二批次包层直径d0典型值为80μm的保偏光纤，通过PCVD、MCVD、VAD等方法制备芯棒，用PCVD、MCVD、化学合成法等方法制成应力区，堆积法组装成保偏光纤预制棒，在1700℃～2300℃的高温下，将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝速率在100米/分钟以上；光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过氦气强制冷却，冷却速率1550℃/s到3000℃/s。拉丝过程中，光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为11MPa至45MPa，该拉丝张力等于拉丝过程中祼光纤承受的拉力与光纤截面积的比值。冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa，这种残余应力可以通过对光纤的热处理去除，但是在拉丝过程中刻意保留一部分这种残余应力，对增加保偏光纤的双折射效应有利。
Figure BDA0002505718080000112
Figure BDA0002505718080000121
实施例3
第三批次包层直径d0典型值为60μm的保偏光纤，通过PCVD、MCVD、VAD等方法制备芯棒，用PCVD、MCVD、化学合成法等方法制成应力区，打孔法组装成保偏光纤预制棒，在1700℃～2300℃的高温下，将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝速率在200米/分钟以上；光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过氦气强制冷却，冷却速率1550℃/s到5800℃/s。拉丝过程中，光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为20MPa至75MPa，该拉丝张力等于拉丝过程中祼光纤承受的拉力与光纤截面积的比值。冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa，这种残余应力可以通过对光纤的热处理去除，但是在拉丝过程中刻意保留一部分这种残余应力，对增加保偏光纤的双折射效应有利。
Figure BDA0002505718080000122
Figure BDA0002505718080000131
实施例4
第4批次包层直径d0典型值为40μm的保偏光纤，通过PCVD、MCVD、VAD等方法制备芯棒，用PCVD、MCVD、化学合成法等方法制成应力区，打孔法组装成保偏光纤预制棒，在1700℃～2300℃的高温下，将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝速率在100米/分钟以上；光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过氦气强制冷却，冷却速率1550℃/s以上。拉丝过程中，光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为20MPa以上，该拉丝张力等于拉丝过程中祼光纤承受的拉力与光纤截面积的比值。冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa，这种残余应力可以通过对光纤的热处理去除，但是在拉丝过程中刻意保留一部分这种残余应力，对增加保偏光纤的双折射效应有利。
Figure BDA0002505718080000141
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种高精度保偏光纤，其特征在于，为熊猫型保偏光纤，由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴；在室温下光纤芯层快轴方向具有压应力，光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于17MPa，芯层慢轴方向具有张应力，且光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于12MPa。
2.如权利要求1所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于30MPa；所述光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于19MPa。
3.如权利要求2所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值在30MPa到50MPa之间。
4.如权利要求2所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值在19MPa到35MPa之间。
5.如权利要求1所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述保偏光纤应力区在慢轴方向上的张应力绝对值最大值为25MPa到35MPa。
6.一种高精度保偏光纤，其特征在于，由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴；所述保偏光纤在沿慢轴方向张应力分布满足以下关系：
在慢轴上与光纤中心的距离为x处的张应力f，芯层半径为r1，包层半径为r0，由下式表示的慢轴张应力值F为1MPa·μm-1以上且40MPa·μm-1以下；
Figure FDA0003626881240000011
7.如权利要求6所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述F值为3MPa·μm-1以上且35MPa·μm-1以下。
8.如权利要求7所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述F值为10MPa·μm-1以上且30MPa·μm-1以下。
9.如权利要求1至8任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述石英包层折射率为n0，芯层折射率为n1，芯层与石英包层的相对折射率差Δ10的取值范围是0.3％～1.5％，其中：
Figure FDA0003626881240000021
10.如权利要求1至8任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，其芯层掺有锗，其摩尔含量百分比为2到15mol％。
11.如权利要求10所述的高精度保偏光纤，其特征在于，芯层掺有锗的摩尔含量百分比为3到6mol％。
12.如权利要求1至8任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，其芯层还掺有氟，且氟的含量小于锗含量的10％。
13.如权利要求1至8任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，其应力区掺有硼，以B2O3计其摩尔含量百分比为1到35mol％。
14.如权利要求13所述的高精度保偏光纤，其特征在于，以B2O3计其摩尔含量百分比为3％～25％。
15.如权利要求14所述的高精度保偏光纤，其特征在于，以B2O3计其摩尔含量百分比为10％～23％。
16.如权利要求15所述的高精度保偏光纤，其特征在于，以B2O3计其摩尔含量百分比为15％～21％。
17.如权利要求1至8任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，其截止波长小于1530nm，或者小于1295nm，或者小于830nm。
18.如权利要求1至8任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述保偏光纤石英包层直径为d0；
当124.0μm≤d0≤126.0μm时，所述保偏光纤具有内、外双涂层结构，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：170.0μm≤d4≤205.0μm，235.0μm≤d5≤250.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：115.0μm≤d4≤135.0μm，150.0μm≤d5≤170.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：134.0μm≤d≤180.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：70.0μm≤d4≤90.0μm，90.0μm≤d5≤120.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：90.0μm≤d≤120.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa；
当38.0μm≤d0≤42.0μm时，所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层的直径d满足：70.0μm≤d≤100.0μm；所述涂层杨氏模量为80Mpa～750Mpa。
19.如权利要求18所述的高精度保偏光纤，其特征在于，当124.0μm≤d0≤126.0μm时，所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层杨氏模量为80Mpa～350Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层杨氏模量为80Mpa～350Mpa；
当38.0μm≤d0≤42.0μm时，所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层杨氏模量为80Mpa～350Mpa。
20.如权利要求19所述的高精度保偏光纤，其特征在于，当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层杨氏模量为80Mpa～230Mpa；
当58.0μm≤d0≤62.0μm且所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层杨氏模量为80Mpa～230Mpa；
当38.0μm≤d0≤42.0μm时，所述保偏光纤具有单涂层结构时，所述涂层杨氏模量为80Mpa～230Mpa。
21.如权利要求1至20任意一项所述的保偏光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝速率在100米/分钟以上；光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过强制冷却，冷却速率1550℃/s到5800℃/s；
将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；拉丝过程中，未经涂覆的裸光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为11MPa至75MPa；
将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤；冷却过程中，光纤的应力区和包层由粘弹态转化为固态，由拉丝张力造成的快轴方向包层残余应力大于5MPa。
22.如权利要求21所述的保偏光纤的制备方法，其特征在于，光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过强制冷却的冷却速率1550℃/s到4000℃/s。
23.如权利要求22所述的保偏光纤的制备方法，其特征在于，光纤从拉丝炉到达收线装置过程中经过强制冷却的冷却速率1550℃/s到3000℃/s。
24.如权利要求21所述的保偏光纤的制备方法，其特征在于，未经涂覆的裸光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为15MPa至45MPa。
25.如权利要求24所述的保偏光纤的制备方法，其特征在于，未经涂覆的裸光纤在粘弹态下承受的沿光纤运动方向的张力为20MPa至35MPa。
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