CN113698091A - 椭圆芯保偏光纤预制棒、椭圆芯保偏光纤及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，包含：准备一根石英棒，沿石英棒轴心对称形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的N个孔，N≥2；对石英棒进行清洗，在孔的内壁进行芯层沉积；对沉积后的石英棒进行塌缩，制成一根实心椭圆芯棒；根据实际需要，可在实心椭圆芯棒外围套装石英套管，进行熔缩和拉伸处理，得到椭圆芯保偏光纤预制棒。本发明还公开了一种利用所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺的椭圆芯保偏光纤制造工艺，一种由所述所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤预制棒，一种由所述椭圆芯保偏光纤制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤。本发明相对现有工艺，工序简单，椭圆芯长短轴比例精准可控，精度高，稳定性好，能获得较高的双折射。

Description

椭圆芯保偏光纤预制棒、椭圆芯保偏光纤及其制造工艺

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺。以及，一种利用所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺的椭圆芯保偏光纤制造工艺，一种由所述所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤预制棒，一种由所述椭圆芯保偏光纤制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤。

以解决利用传统工艺做的椭圆芯保偏光纤双折射低及一致性差的问题。

背景技术

保偏光纤的种类很多，典型的有熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤、椭圆包层型保偏光纤、椭圆芯保偏光纤、光子晶体保偏光纤等。目前，在国内应用最广泛且技术最成熟的保偏光纤就是熊猫型保偏光纤。这种保偏光纤的生产工艺比较稳定，而且基本性能一致。

但是，不同结构的光纤具有不同的优缺点，前述这些保偏光纤总的来说可以分为

两大类，一种是应力型保偏光纤，前面所述的熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤、椭圆包层型保偏光纤就属于应力型保偏光纤；另一种是非应力型光纤，前面所述的椭圆芯保偏光纤、光子晶体保偏光纤就属于非应力型保偏光纤。

不同的应用场景对光纤性能的影响也是不一样的，单单从光纤电流传感器和光纤

陀螺的应用角度来分析，总体的发展趋势基本是：(1)从大应力区型光纤向小应力区型光纤发展；(2)由于非应力型光纤具有更好的温度稳定性，故从应力型光纤向非应力型光纤发展。

对于椭圆芯保偏光纤，从表面上看，它是因几何双折射而实现保偏特性的，但是实质上其既有几何双折射，也有一些应力双折射，毕竟椭圆芯的材料和光纤包层材料不一样。目前椭圆芯保偏光纤的最大问题就是它的线双折射相对比较低(即拍长较长)，只能用于低精度光纤陀螺。椭圆芯保偏光纤的线双折射低主要是由其生产工艺决定的，现在通常的生产流程如图1所示，具体如下：

1)准备合适参数的圆形预制棒，如图1中A所示；

2)对圆形预制棒进行侧向研磨和抛光，使其外形类似椭圆，如图1中B所示；

3)对研磨抛光过的预制棒进行高温熔融，使其外形呈圆形，而原来的圆形纤芯变成椭圆形，如图1中C所示；

4)拉丝形成椭圆芯保偏光纤。

在上述工艺中，机械加工程序复杂，加工工艺难度大，在实际生产过程中很难控制纤芯长短轴的比例，加工出来的光纤拍长长，即双折射较差。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明所要解决的技术问题是提供一种相对现有工艺工序简单，加工工艺长短轴比例精准可控，双折射较好的椭圆芯保偏光纤预制棒工艺。

相应的，本发明还提供了一种利用所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺的椭圆芯保偏光纤制造工艺，一种由所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤预制棒，一种由所述椭圆芯保偏光纤制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤。

为解决上述技术问题，本发明提供第一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，包含以下步骤：

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的N个孔，N≥2；即，各孔并列排布，各孔圆心在同一直线上，形成以石英棒轴心为中心的对称结构；

步骤二，对石英棒清洗后加热延伸拉细至所需尺寸，再进行芯层沉积；

步骤三，沉积完成后再进行缩棒得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

为解决上述技术问题，本发明提供第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，包含以下步骤：

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的N个孔，N≥2；即，各孔并列排布且相交，各孔圆心在同一直线上，形成以石英棒轴心为中心的对称结构；

步骤二，对石英棒进行清洗，在孔的内壁进行芯层沉积；

步骤三，对沉积后的石英棒进行塌缩，制成一根实心椭圆芯棒；

步骤四，在实心椭圆芯棒外围套装石英套管进行熔缩和拉伸处理，得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

可选择的，进一步改进所述的第一种或第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，N＝3，打孔深度和石英棒长度相等。

可选择的，进一步改进所述的第一种或第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，任意径向剖面上石英棒圆心和所有贯穿孔的圆心均位于同一条直线上，且相邻孔的圆心距小于两者半径之和。

可选择的，进一步改进所述的第一种或第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，通过控制所打孔的圆心距控制椭圆芯椭圆度，椭圆芯的长短轴之比范围为2：1到6：1。

可选择的，进一步改进所述的第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，椭圆芯棒包层的圆形外表面和石英套管的内表面相切。

为解决上述技术问题，本发明提供一种由上述第一种或第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤预制棒。

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用上述第一种或第二种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺的椭圆芯保偏光纤制造工艺，还包括以下步骤：

将椭圆芯保偏光纤预制棒进行拉丝，拉制成所需尺寸的裸光纤，并在裸光纤表面涂敷上内层和外层涂料，获得椭圆芯保偏光纤。

为解决上述技术问题，本发明提供一种由所述椭圆芯保偏光纤制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤。

本发明通过在石英棒轴心对称形成两两并排相交贯穿整根石英棒的孔，这些孔并列形成类椭圆结构，对石英棒清洗后加热延伸拉细至所需尺寸，再进行芯层沉积；沉积完成后再进行缩棒得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

或，通过在石英棒轴心对称形成两两并排相交贯穿整根石英棒的孔，这些孔并列形成类椭圆结构，对石英棒进行清洗，在孔的内壁进行芯层沉积；对沉积后的石英棒进行塌缩，制成一根实心椭圆芯棒；在实心椭圆芯棒外围套装石英套管进行熔缩和拉伸处理，得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

相对现有技术，本发明的工艺简单，两两并排相交贯穿整根石英棒的孔构成类椭圆结构时，能通过控制孔与孔之间的圆心距离，以及芯层在孔内沉积的厚度，进而控制椭圆芯的长短轴之比。相对现有工艺，本发明工序简单，椭圆芯长短轴比例精准可控，精度高，稳定性好，能获得较好的双折射。

附图说明

本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有椭圆芯保偏光纤生产工艺结构示意图；

图2为本发明中间结构示意图，其显示在石英棒上形成2个孔，并进行沉积。

图3为本发明椭圆芯保偏光纤预制棒实施例二的横截面结构示意图，其中在石英棒上形成3个孔，并进行沉积；

图4为本发明塌缩完成后的椭圆芯保偏光纤预制棒的横截面结构示意图；

图5为本发明椭圆芯保偏光纤预制棒外围套上石英套管以后，最终得到的椭圆芯保偏光纤的横截面结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。

实施例一；

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心对称形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的两个孔；

步骤二，对石英棒清洗后加热延伸拉细至所需尺寸，再进行芯层沉积；

步骤三，参考图4所示，沉积完成后再进行缩棒得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

参考图2所示，示例性的选择石英棒的直径40mm，长度400mm，在石英棒钻孔机上打出2个直径10mm的孔，打孔深度400mm，其中孔1的圆心b、孔2的圆心c、石英棒圆心d位于同一条直线上，石英棒和孔1的圆心距bd等于石英棒和孔2的圆心距cd，均为4mm，孔1和孔2的圆心距为8mm。

实施例二；

本发明提供一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，包含以下步骤：

步骤一，参考图2所示，准备一根石英棒，沿石英棒轴心形成贯穿整根石英棒的两个并排相交的两个孔；

步骤二，对石英棒进行清洗，在孔的内壁进行芯层沉积；

步骤三，参考图4所示，对沉积后的石英棒进行塌缩，制成一根实心椭圆芯棒；

步骤四，在实心椭圆芯棒外围套装石英套管，使椭圆芯棒包层的圆形外表面和石英套管的内表面相切，然后进行熔缩和拉伸处理，得到椭圆芯保偏光纤预制棒；

参考图2所示，示例性的选择石英棒的直径40mm，长度400mm，在石英棒钻孔机上打出2个直径10mm的孔，打孔深度400mm，其中孔1的圆心b、孔2的圆心c、石英棒圆心d位于同一条直线上，石英棒和孔1的圆心距bd等于石英棒和孔2的圆心距cd，均为4mm，孔1和孔2的圆心距为8mm。

实施例三；

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心对称形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的三个孔；

步骤二，对石英棒清洗后加热延伸拉细至所需尺寸，再进行芯层沉积；

步骤三，参考图4所示，沉积完成后再进行缩棒得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

参考图3所示，示例性的选择石英棒的直径40mm、长度400mm的石英棒，在石英棒钻孔机上打出3个直径10mm的孔，打孔深度400mm，其中孔1的圆心b、孔2的圆心c、孔3的圆心a、石英棒的圆心d位于同一条直线上，且石英棒的圆心d和孔3的圆心a重叠，孔1和孔3的圆心距ab等于孔2和孔3的圆心距ac，均为8mm。

实施例四；

本发明提供一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，包含以下步骤：

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心对称形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的三个孔；

步骤二，对石英棒进行清洗，在孔的内壁进行芯层沉积；

步骤三，参考图4所示，对沉积后的石英棒进行塌缩，制成一根实心椭圆芯棒；

步骤四，在实心椭圆芯棒外围套装石英套管，使椭圆芯棒包层的圆形外表面和石英套管的内表面相切，然后进行熔缩和拉伸处理，得到椭圆芯保偏光纤预制棒；

参考图3所示，示例性的选择石英棒的直径40mm、长度400mm的石英棒，在石英棒钻孔机上打出3个直径10mm的孔，打孔深度400mm，其中孔1的圆心b、孔2的圆心c、孔3的圆心a、石英棒的圆心d位于同一条直线上，且石英棒的圆心d和孔3的圆心a重叠，孔1和孔3的圆心距ab等于孔2和孔3的圆心距ac，均为8mm。

可选择的，进一步改进上述第一实施例或第二实施例，相同部分不再赘述，任意径向剖面上石英棒圆心和所有贯穿孔的圆心均位于同一条直线上，且相邻孔的圆心距小于两者半径之和。

实施例五；

在上述实施例一～实施例四基础上进行进一步改进，相同部分不再赘述，通过控制所打孔的圆心距控制椭圆芯椭圆度，椭圆芯的长短轴之比范围为2：1到6：1。

实施例六；

在上述实施例二或实施例四基础上进行进一步改进，相同部分不再赘述，使椭圆芯棒包层的圆形外表面和石英套管的内表面相切。

实施例七；

本发明提供一种由实施例一～实施例六任意一项所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤预制棒。

实施例八；

本发明提供一种利用实施例一～实施例六任意一项所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺的椭圆芯保偏光纤制造工艺，还包括以下步骤：

将椭圆芯保偏光纤预制棒进行拉丝，拉制成所需尺寸的裸光纤，并在裸光纤表面涂敷上内层和外层涂料，获得椭圆芯保偏光纤。

实施例九；

参考图5所示，本发明提供一种由实施例八所述椭圆芯保偏光纤制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (9)

1.一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心对称形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的N个孔，N≥2；

步骤二，对石英棒清洗后加热延伸拉细至所需尺寸，再进行芯层沉积；

步骤三，沉积完成后再进行缩棒得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

2.一种椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一，准备一根石英棒，沿石英棒轴心对称形成贯穿整根石英棒，且两两并排相交的N个孔，N≥2；

步骤二，对石英棒进行清洗，在孔的内壁进行芯层沉积；

步骤三，对沉积后的石英棒进行塌缩，制成一根实心椭圆芯棒；

步骤四，在实心椭圆芯棒外围套装石英套管进行熔缩和拉伸处理，得到椭圆芯保偏光纤预制棒。

3.根据权利要求1或2所述的椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，其特征在于：N＝3，打孔深度和石英棒长度相等。

4.根据权利要求1或2所述的椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，其特征在于：任意径向剖面上石英棒圆心和所有贯穿孔的圆心均位于同一条直线上，且相邻孔的圆心距小于两者半径之和。

5.根据权利要求1或2所述的椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，其特征在于：通过控制所打孔的圆心距控制椭圆芯椭圆度，椭圆芯的长短轴之比范围为2：1到6：1。

6.根据权利要求2所述的椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺，其特征在于：椭圆芯棒包层的圆形外表面和石英套管的内表面相切。

7.一种由权利要求1或2所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤预制棒。

8.一种利用权利要求1或2所述椭圆芯保偏光纤预制棒制造工艺的椭圆芯保偏光纤制造工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

将椭圆芯保偏光纤预制棒进行拉丝，拉制成所需尺寸的裸光纤，并在裸光纤表面涂敷上内层和外层涂料，获得椭圆芯保偏光纤。

9.一种由权利要求8所述椭圆芯保偏光纤制造工艺制造的椭圆芯保偏光纤。

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