CN111559857A - 一种一字型保偏光纤预制棒及一字型保偏光纤制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一字型保偏光纤预制棒，包括芯棒、应力棒、纯石英棒以及外包层纯石英套管，芯棒、应力棒以及纯石英棒均打磨成直径为d1、d2、d3的圆柱形棒。芯棒、应力棒以及纯石英棒排列放置于外包层纯石英套管内组装成一字型保偏光纤预制棒。本发明还涉及一种一字型保偏光纤的制造方法。本发明单根棒拉制光纤长度长，制备的光纤具备应力作用区面积小且参数均匀等特点，并且本发明涉及的制作方法简单。

Description

一种一字型保偏光纤预制棒及一字型保偏光纤制造方法

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种一字型保偏光纤预制棒及一字型保偏光纤制造方法。

背景技术

保偏光纤传输线偏振光，在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对待测物理量的高精度测量。目前国际上大规模商用的保偏光纤主要有熊猫型、椭圆茄克型、领结型以及椭圆形型。其中，前三种属于应力至偏型，后一种属于几何形状至偏型。

在前三种中应力至偏型保偏光纤当中，领结型保偏光纤相对于熊猫熊保偏光纤有着较小的应力区面积，从而表现出更好的环境适应性，即有更好的温度稳定性，从而更适合应用于高精度的光纤陀螺之中，而“一”字型保偏光纤实际上就是一种类领结型保偏光纤。

现有技术当中，中国专利文献CN1632629A公开了一种“一”字型保偏光纤及其生产方法，使用管内沉积法，依次沉积外包层、应力区，内包层以及芯区。其中，在应力区沉积结束后进行定向刻蚀，即保持基管不再转动，在基管内通有含氟的腐蚀性气体，在基管外用一束火头或两边对烧的两束火头沿基管的轴向来回移动，使得该处的被刻蚀，但不完全刻透并留有一定的厚度。经过后续的塌缩工序，形成“一”字型保偏光纤预制棒。该发明存在的主要局限在于应力区形状由火焰刻蚀形成，批次之间一致性难以保证；其次是由于使用管内沉积法一次成型制备“一”字型保偏光纤预制棒，由于火焰能量的局限性限制了管径大小，制备的“一”字型保偏光纤预制棒过小，单根棒拉制长度少，光纤轴向均匀性难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种一种一字型保偏光纤预制棒及一字型保偏光纤制造方法，可以解决现有“一”字型保偏光纤在生产过程中因为采取管内沉积及定向刻蚀法造成的单根棒拉丝长度少，光纤轴向均匀性以及批次一致性差的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种一字型保偏光纤预制棒，包括芯棒、应力棒、纯石英棒及外包层纯石英套管，所述的芯棒、应力棒以及纯石英棒打磨成圆柱形，芯棒、应力棒以及纯石英棒直径d1＝d2＝d3，外包层纯石英套管内径为d0。

按上述方案，所述的芯棒、应力棒以及纯石英棒排列成正六边形，放置于外包层纯石英套管内。

按上述方案，所述的芯棒数量为1根，放置于外包层纯石英套管正中心，应力棒数量为n1，排列成3列，紧密排列于芯棒，纯石英棒数量为n2，与芯棒，应力棒排列成一个正六边形。n1，n2满足关系式(n1/3+1)*d1＝d0，n1+n2+31＝11(d0/d1)。

按上述方案，所述的应力区长度a＝d0＝(n1/3+1)*d1,应力区宽度b＝3d1，a/b比值大小在3～8之间。

优选的，所述的芯棒数量为1，应力棒数量n1为30，纯石英棒数量n2为60，a/b的比值为11/3。

本发明提供一种一字型保偏光纤的制造方法，包含以下步骤：

(1)制作一根芯棒，将芯棒打磨成横截面直径为d1的圆柱形；

(2)制作应力棒，将应力棒打磨或者延伸成横截面直径为d2的圆柱形；

(3)将纯石英棒打磨或者延伸成横截面直径为d3的圆柱形；

(4)将上述打磨好的芯棒、应力棒、纯石英棒清洗干净，并排列成正六边形放置于纯石英套管内，形成“一”字型保偏光纤预制棒；

(5)将“一”字型保偏光纤预制棒拉制细成石英光纤，拉制时，拉制时，将预制棒尾端连接相同外径，壁厚约2～5mm的玻璃延长管，玻璃管另一端密封，同时对“一”字型保偏光纤预制棒抽真空，真空度大小为0～200mBar，拉制的石英光纤外面涂覆两层丙烯酸树脂光纤涂料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明所涉及的一字型保偏光纤预制棒，棒径可达80mm以上，单根棒拉制光纤长度长，光纤的轴向均匀性更好。

2)本发明所涉及的一字型保偏光纤预制棒所生产的“一”字型保偏光纤，其应力作用区为一字型，应力作用区的面积小，具有良好的温度适应性，且该应力区形状通过机械加工的方式获得，控制精度高，批次一致性好。

3)本发明提供的一种一字保偏光纤制造方法，其工艺流程简单，实现程度高性。

附图说明

图1为本发明实施例的光棒横截面示意图。

图2为本发明实施例的光纤横截面示意图。

其中：1.芯棒，2.应力棒，3.纯石英棒，4.纯石英套管，5.纤芯，6应力区，7.外包层。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

根据本发明的“一”字型保偏光纤预制棒的第一实施例具有一种截面结构，如图1所示。在被示意的实施例中，“一”字型保偏光纤预制棒，包括1根芯棒1、30根应力棒2、60根纯石英棒3以及外包层纯石英套管4。芯棒、应力棒以及纯石英棒均打磨成圆柱形。芯棒中心与外包层纯石英套管重合，应力棒排列成三列，紧密排列成3列，芯棒、应力棒及纯石英棒排列成正六边形，并放置于纯石英套管内，形成“一”字型保偏光纤预制棒。

利用上述“一”字型保偏光纤预制棒制备“一”字型保偏光纤包括以下步骤：

步骤(1)：制作一根芯棒，将芯棒打磨成横截面直径为d1的圆柱形；

步骤(2)：制作应力棒，将应力棒打磨或者延伸成横截面直径为d2的圆柱形，共30根；

步骤(3)：将纯石英棒打磨或者延伸成横截面直径为d3的圆柱形，共60根；

步骤(4)：将上述打磨好的芯棒、应力棒、纯石英棒清洗干净，并排列成正六边形，其中应力棒共三层，上中下各10根，芯棒位于中间一层的应力棒中心位置，纯石英棒位于应力层上下两侧，每侧各30根，按照上述方式排列的芯棒、应力棒和纯石英棒放置于纯石英套管内，形成一字型保偏光纤预制棒；

步骤(5)：将一字型保偏光纤预制棒拉制细成石英光纤，拉制时，拉制时，将预制棒尾端连接相同外径，壁厚约2～5mm的玻璃延长管，玻璃管另一端密封，同时对一字型保偏光纤预制棒抽真空，真空度大小为0～200mBar，拉制的石英光纤外面涂覆两层丙烯酸树脂光纤涂料。

拉制的光纤断面图如图2所示，纤芯5位于外包层7正中心，应力区6对称分布在纤芯5的两侧。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种一字型保偏光纤预制棒，包括芯棒(1)、若干应力棒(2)、若干纯石英棒(3)及外包层纯石英套管(4)，其特征在于：所述芯棒(1)、若干应力棒(2)、若干纯石英棒(3)在纯石英套管(4)内排列成正多边形，芯棒(1)位于正多边形的中心位置，若干应力棒(2)构成应力区。

2.根据权利要求1所述的一种一字型保偏光纤预制棒，其特征在于：所述的芯棒(1)、应力棒(2)以及纯石英棒(3)打磨成圆柱形，芯棒、应力棒以及纯石英棒直径d1＝d2＝d3，外包层纯石英套管内径为d0。

3.根据权利要求1所述的一种一字型保偏光纤预制棒，其特征在于：所述芯棒(1)、应力棒(2)以及纯石英棒(3)排列成正六边形。

4.根据权利要求2所述的一种一字型保偏光纤预制棒，其特征在于：所述芯棒(1)数量为1根，位于纯石英套管(4)中心，应力棒(2)数量为n1，排列成3列，芯棒位于中间一层的应力棒中心位置，纯石英棒(3)数量为n2，纯石英棒位于应力层上下两侧对称分布，按照上述方式排列的芯棒、应力棒和纯石英棒放置于纯石英套管内。

5.根据权利要求4所述的一种一字型保偏光纤预制棒，其特征在于：所述应力棒(2)数量n1满足关系式(n1/3+1)*d1＝d0，纯石英棒(3)数量n2满足关系式n1+n2+31＝11(d0/d1)。

6.根据权利要求4所述的一种一字型保偏光纤预制棒，其特征在于：所述应力区长度a＝d0＝(n1/3+1)*d1,应力区宽度b＝3d1，a/b比值大小在3～8之间。

7.一种如权利要求6所述的一字型保偏光纤的制造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)制作一根芯棒，将芯棒打磨成横截面直径为d1的圆柱形；

2)制作数量为n1的应力棒，将应力棒打磨或者延伸成横截面直径为d2的圆柱形；

3)将数量为n2的纯石英棒打磨或者延伸成横截面直径为d3的圆柱形；

4)将上述打磨好的芯棒、应力棒、纯石英棒清洗干净，并排列成正六边形放置于纯石英套管内，形成一字型保偏光纤预制棒；

5)将一字型保偏光纤预制棒拉制细成石英光纤，拉制时，同时对一字型保偏光纤预制棒抽真空，真空度大小为0～200mBar，拉制的石英光纤外面涂覆两层丙烯酸树脂光纤涂料。

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