CN1301973A - 熊猫保偏光纤的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤制作方法,特别涉及一种熊猫保偏光纤的制备方法。依次包括如下步骤:①单模芯片的制备;②掺B₂O₃应力棒的制备;③预制棒的制备;④用拉线机将预制棒拉成光纤。其优越性在于:1、制备工艺特殊;2、本方法同样适用于研制折射率匹配型熊猫光纤和熊猫单偏振光纤;3、依本方法制成的熊猫光纤性能优良达到九十年代国际产品水平。

Description

熊猫保偏光纤的制备方法

本发明属于光纤制作方法，特别涉及一种熊猫保偏光纤的制备方法。

熊猫保偏光纤具有其他保偏光纤无可比拟的诸多优点，因而成为当今研制干涉型光纤传感器(光纤螺等)，光纤元器件的主体部件。因此，科学技术先进的国家都在试图发展此项及其相关高技术，但是由于此光纤的研制工艺复杂，技术难度大，所以仅日本、美国有优等商品出售。为提高加工精度，减少误差，日本采用VAD法制备φ50mm直径的大予制棒(单模)。用MCVD工艺制备掺B₂O₃(≥15％)的应力棒，经超声打孔、研磨、抛光等精细加工，最后组装成熊猫型保偏光纤予制棒。经拉丝，制成熊猫光纤。由于他们的设备先进，经验丰富，研制的保偏光纤性能最佳。(损耗，(2dB/Km，拍长，≤3.0mm，消光比：优于25dB(1Km)，工作波长1.3μm)。但是这种超声打孔法，则需要一台超声打孔机(价值24万元人民币)、内孔研磨抛光机、应力棒滚圈机，大拉丝机(可拉φ40-50mm大棒)各一台，造价昂贵，目前我国尚无单位具备这些条件。

本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种造价低且可确保光纤质量的制备熊猫保偏光纤的工艺方法，即套管组合法。

如上构思，本发明的技术方案是：

一种熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

①单模芯片的制备，用MCVD工艺制备出单模母棒，然后将其研磨，精细抛光成片状，即单模芯片；

②掺B₂O₃应力棒的制备，用MCVD工艺制备出两个应力棒，然后将其研磨，精细抛光成“凸”字形截面；

③预制棒的制备：将单模芯片和两个掺B₂O₃的应力棒装入高纯石英管内，单模芯片置入石英管的中心，两个应力棒相对于单模芯片对称放置，且两应力棒的中心与芯片的中心为一条直线；

④用拉线机将预制棒拉成光纤。

将单模芯片和两个掺B₂O₃的应力棒装入高纯石英管后，所留的隙缝可用石英棒或石英丝填充。

掺B₂O₃的应力棒其截面也可研磨，精细抛光成半圆形。

单模芯片的中心与石英管外套管的中心偏差要小于3.0mm。

本发明的基本原理是：熊猫光纤是把应力区设在纤芯两侧，并形成局部对称结构。应力施加区(SAP)在光纤径向沿全长度产生足够大的热膨胀应力：S≈Δa·ΔT·E(Δa：热膨胀系数之差，ΔT：室温至材料软化点温差；E：杨氏模量)。从而使两个垂直偏振模的传播常数之差(Δβ=βx-βy)增大，甚至一个模处于截止状态，使模间耦合不复存在。足够大的模双折射(B·Δβ/K,K=2π/λ)可使保偏光纤的拍长( Lb1.3=λ/B)缩短到≤3mm。消光比优于25dB(1公里)，使光在光纤中传输的偏振态保持不变。

本发明的优越性在于：

1、制备工艺特殊，所需设备较简单、兼价，只要有平面研磨，抛光设备、一台读数显微镜和一台高8-12m(可拉φ25-27mm)的拉丝机。就可制做熊猫光纤。只要严格操作(研磨、抛光及组装)就可以制成高质量的产品。

2、本方法同样适用于研制折射率匹配型熊猫光纤和熊猫单偏振光纤。具有研制周期短，见效快，成本低的特点。

3、依本方法制成的熊猫光纤性能优良达到九十年代国际产品水平。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为单模芯示意图。

图2为单模芯片截面图。

图3为掺B₂O₃应力棒示意图。

图4为掺B₂O₃应力棒截面图。

图5为石英填充丝示意图。

图6为高纯石英管示意图。

图7为熊猫光纤予制棒的剖面结构图。

如图所示，用套管组合法制备熊猫光纤，依次包括如下步骤：

1、单模母棒的制备，此棒用MCVD工艺制备出，其几何及光学参数如下表：截长  外径    芯径  损耗  截止波长  数值孔径  模场直径  注mm    (φ)    (2a) (1.3μm) (λc)      NA        (1.3)

   mm      mm   dB/Km  (73μm测)              MFD

                          μm                 μm80    14    1.0    ≤1.2    1.05    0.15    6.8    圆正～    ～    ～               ～      ～      ～    度平120   15    1.25            1.25    0.19    7.5    直度

                                      (73μm测)均合格单模母棒根据上表数据严格筛选后，经研磨、精细抛光成片状，即单模芯片1。用读数显微镜进行检测。

2、掺B₂O₃应力棒2的制备，此棒也是用MCVD工艺制备出，它是决定制成光纤的保偏性能优劣的关键部件。其外径φ10.5-12mm，截长80-120mm，其主要参数为应力区(SAP)直径6.0-6.8mm，圆正度(5％，应力区(SAP)掺B₂O₃浓度≥15mol％,SAP直径与棒径比t/b0.4-0.65。其掺杂浓度则由P104测其棒掺B₂O₃(芯)部分，由折射率凹陷值加以确定，要求在-0.0075～-0.0095之间。对其掺B₂O₃部分圆正度有严格要求，优于90％则可选用将此棒研磨，精细抛光完成“凸”字形截面。然后用读数显微镜进行检测。

3、光纤予制棒的制备，将上述单模芯片和两个掺B₂O₃的应力棒装入高纯石英管3内，单模芯片置于石英管的中心，两个应力棒相对于单模芯片对称放置，且两应力棒的中心与芯片的中心为一条直线，管内间隙用石英棒4或石英丝填充，形成均匀坚实结构。该予制棒的参数如下：外径  芯径  应力区  应力区  SAP    对称  芯中心至  SAP   A、B×           (SAp)   (SAP)  掺B₂O₃SAP    SAP间   直径  端外长度         直径    圆正度  浓度  浓度差  距与芯  与棒  径差

                  偏差                 半径比 半径比2b×L1  2a    t        ％      ρ    4ρ     r/s    t/b    ％mm     mm   mm               mol％ mol％24-26  1.0  6.0       ＜5     ≥15  ＜0.5    2.0    0.40  ＜0.5×     ～    ～                              ～      ～100-1501.25 6.8                              3.5    0.65注：外包层与纤芯同心度偏差＜1.5％。

4、用拉丝机将予制棒经拉成光纤。用此工艺生产合格的熊猫形保偏光纤90余公里。

上述掺B₂O₃的应力棒，也可研磨、精细抛光成半圆形，这样在装入石英管后无需使用石英棒或石英丝填充。

Claims (4)

1、一种熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

①单模芯片的制备，用MCVD工艺制备出单模母棒，然后将其研磨，精细抛光成片状，即单模芯片；

②掺B₂O₃应力棒的制备，用MCVD工艺制备出两个应力棒，然后将其研磨，精细抛光成“凸”字形截面；

③预制棒的制备：将单模芯片和两个掺B₂O₃的应力棒装入高纯石英管内，单模芯片置入石英管的中心，两个应力棒相对于单模芯片对称放置，且两应力棒的中心与芯片的中心为一条直线；

④用拉线机将预制棒拉成光纤。

2、根据权利要求1所述的熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，将单模芯片和两个掺B₂O₃的应力棒装入高纯石英管后，所留的隙缝可用石英棒或石英丝填充。

3、根据权利要求1所述的熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，掺B₂O₃的应力棒其截面也可研磨，精细抛光成半圆形。

4、根据权利要求1所述的熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，单模芯片的中心与石英管外套管的中心偏差要小于3.0mm。

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