CN1376935A - 加工椭圆芯光纤的方法和加工这种光纤用的预加工成形品 - Google Patents

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Abstract

公开了一种加工椭圆芯光纤的方法,其中,对在圆形外敷层中央有一个圆形芯的原始成形品进行处理,使其外表层变平,形成预加工成形品,加热拉伸预加工成形品成为椭圆芯光纤。根据本发明,使用根据椭圆芯光纤的尺寸预先得到相关性,可以对用来加工具有需要的特定尺寸的椭圆芯光纤的预加工成形品的形式进行设计。如果对这样设计出的预加工成形品加热拉伸,则可以方便可靠地加工出具有需要的特定尺寸的椭圆芯光纤。

Description

加工椭圆芯光纤的方法和 加工这种光纤用的预加工成形品
技术领域
本发明涉及一种加工具有需要尺寸的椭圆芯光纤的方法以及在这种方法中使用的一种原始成形品。
背景技术
椭圆芯光纤又称偏振保持光纤。
之所以研制椭圆芯光纤，是因为普通的单模光纤可能会在模变换和偏振状态中被干扰，被微弱的扰动(如：温度、压力、振动等)所影响，因此在光的传播过程中不可能稳定保持其相位信息和偏振状态。
需要的单模光纤的固有交叉偏振模间的传播恒定差Δβ＝βχ-βγ为0，但是由于实际的光纤芯不是真正的圆形并且不是均匀拉伸的，所以该值不是为0的。
由于天然双折射原因就产生这样的问题：在以微小的速度差在光纤中传播的X轴方向的偏振模和Y轴方向的偏振模之间可能发生模变换。
因此，需要将两正交偏振模间的传播恒定差加大以降低模变换发生的可能性，从而防止偏振状态被微弱的扰动所干扰，改进单模光纤的性能。这就是偏振保持光纤。
加工这种用作偏振保持光纤的椭圆芯光纤的方法，通常包含这些步骤：顺着与原始成形品中心线距离相等的两平行弦对其外表层进行研磨，以加工出预加工成形品，然后加热拉伸预加工成形品，其中，原始成形品在剖面为圆形的外敷层中央有一个圆形芯(参见JP，6-235838，A)。
在这种方法中，如果顺着与其中心线距离相等两平行弦研磨原始成形品，然后加热拉伸，则光纤就可以从熔化的预成形品的端部旋转成形。
在这种情况下，熔化的部分，由于作用于光纤表面的表面张力，研磨过的外敷层平行部分相对于圆弧部分膨胀，使得光纤剖面形状从总体上成为圆形。这样，圆形芯就变形为椭圆形，从而得到了椭圆芯光纤。
偏振保持光纤不要求最后的椭圆芯有需要的特定尺寸，说得绝对些，它只要求芯是椭圆形而不是圆形就可以了。
既然只要求偏振保持光纤增大其固有正交偏振模间的传播恒定差，那么在光纤加工时就不必保持椭圆芯的长半轴与短半轴的比值为任何特定值。只要求在稳定的条件下，使用尺寸稳定的原始成形品，通过研磨获得椭圆芯形状稳定的椭圆芯光纤。
发明目的
近来有人提出，使用一种分级的椭圆芯光纤作为场分布变换光纤来减少在半导体激光器和光纤连接时的损失。
场分布变换光纤用于将剖面为椭圆形点的光束转换为剖面为圆形点的光束，从而将半导体激光器中纵向和横向传播角上的光束差别引入圆形芯光纤。在光纤中，椭圆芯的尺寸必须严加控制以适应所使用的半导体激光器中点光束的横纵比。
然而，即使只顺着与原始成形品中心线距离相等的两平行弦对其进行研磨，并且加热拉伸，按照上述传统方法，也无法控制椭圆芯获得需要的尺寸。
因此在传统方法中，除了从各种不同条件下生产的尺寸各异的椭圆芯光纤中挑选具有需要的特定椭圆芯尺寸的光纤外，别无他法；并且，如果找不到适合半导体激光器特性的合适尺寸椭圆芯光纤，就只能采用那些与需要尺寸接近的，在这种情况下，光损失就不能有效降低。
而且，在传统方法中，即使设法加工出具有需要尺寸的椭圆芯光纤，预加工成形品的形式也无法确定。要确定预加工成形品的形式以获得需要尺寸的椭圆芯光纤，必须加工出各种形状的预成形品以用于试验加工椭圆芯光纤，用以测量各自的尺寸，而这些试验及存在的误差会造成严重的浪费。
本发明的目的就是解决上述这些问题，并且确保能可靠方便地加工具有需要尺寸的椭圆芯光纤。
发明内容
为解决这些问题，本发明提出了一种加工椭圆芯光纤的方法，其中，对在圆形外敷层中央有一个圆形芯的原始成形品进行处理，使其外表层变平，形成预加工成形品，加热拉伸预加工成形品成为椭圆芯光纤，该方法的特征在于，根据预加工成形品的横纵比与椭圆芯的横纵比之间的相关性，求出预加工成形品的横纵比，以求得椭圆芯光纤的椭圆芯的需要的横纵比，所述相关性是针对预加工成形品的材料及其受热拉伸的条件而求出的；根据预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，求出原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，以求得需要的椭圆芯芯面积/(芯+外敷层)面积比值，所述相关性是用芯半径/外敷层半径比值作为一个参数求出的；对具有所求得芯半径/外敷层半径比值的原始成形品进行处理形成具有所述横纵比的预加工成形品。
如上所述，按照这种方法要包括这些步骤：对在圆形外敷层中央有一个圆形芯的原始成形品进行处理，以得到预加工成形品，加热拉伸预加工成形品，从熔化的预加工成形品的端部旋转成形光纤。由于作用于熔化光纤的表面张力，熔化的平面部分就会相对于圆弧部分膨胀，从而使得外敷层剖面从总体上看成为圆形，相应地，圆形芯则变形为椭圆形，这样椭圆芯光纤就加工成了。因此，加工出的椭圆芯光纤的椭圆芯的横纵比随预加工成形品的横纵比而变化。也就是说在两者之间存在着特定的相关性。
另一方面，当将具有特定芯半径/外敷层半径比值的原始成形品处理成预加工成形品时，预加工成形品的芯面积/(芯+外敷层)面积比值会随横纵比而变化，也就是说，它们之间存在着特定的相关性。更进一步讲，可以认为在旋转成形前后，芯面积/(芯+外敷层)面积比值基本上保持不变。
相应地，用芯半径/外敷层半径比值作为一个参数，根据预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，可以求出原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，以求得需要的椭圆芯光纤芯面积/(芯+外敷层)面积比值。
因此，要加工具有需要的芯面积/(芯+外敷层)面积比值和需要的椭圆芯的横纵比的椭圆芯光纤，首先，根据预加工成形品的横纵比与椭圆芯光纤椭圆芯的横纵比之间的相关性，可以求出预加工成形品的横纵比，以求得需要的椭圆芯横纵比，其次，用原始成形品芯半径/外敷层半径比值作为一个参数，根据预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，可以求出要加工成预加工成形品的原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，其中，预加工成形品的芯面积/(芯+外敷层)面积比值等于需要的椭圆芯光纤芯面积/(芯+外敷层)面积比值。这样，用于加工具有需要的芯面积/(芯+外敷层)面积比值，且其椭圆芯具有需要的横纵比的椭圆芯光纤的原始成形品就可以确定了。此外，从原始成形品加工得来的预加工成形品的尺寸也就可以确定了。
在材料和加热拉伸预加工成形品的条件相同时，可以认为上述相关性(即，预加工成形品的横纵比与椭圆芯光纤椭圆芯的横纵比之间的相关性，用原始成形品芯半径/外敷层半径比值作为参数求出的预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性)保持一致，尽管在材料和拉伸条件不同时是这些相关性不同的。
因此，本发明提出一种特定的方法来实现上述原理。在该方法中，针对预加工成形品的材料及其受热拉伸的条件，用原始成形品芯半径/外敷层半径比值作为参数求出预加工成形品的横纵比与椭圆芯光纤椭圆芯的横纵比之间的相关性，以及预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，并事先存储起来；所存储的相关性用来获得预加工成形品的横纵比，以求得需要的椭圆芯横纵比，以及获得原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，以求得需要的椭圆芯光纤芯面积/(芯+外敷层)面积比值。
本发明在上述方法中同时提出，各个相关性以公式或图表的形式存储在相应数值推导装置存储器，例如计算机中。
本发明在上述方法中同时提出，加热拉伸预加工成形品的条件是：加热温度为2000到2300℃，拉伸速度为10-100米/分钟。
本发明在上述方法中同时提出，预加工成形品的横纵比与椭圆芯光纤的椭圆芯的横纵比之间的相关性可以用下式表述：
r/x＝(a/b)1/n
其中，r/x表示预加工成形品的横纵比，r为外敷层半径，x为研磨平行部分的宽度的一半，a/b表示椭圆芯的横纵比，a为长半轴，b为短半轴，n为1.6至2.4之间的某一选定数值。
本发明在上述方法中同时提出，得到预加工成形品的方法是，顺着平行的两条弦研磨原始成形品外敷层的外表层，其中平行弦线与原始成形品中心线的距离相等。
预加工成形品的芯半径/外敷层半径比值用关于要加工的椭圆芯光纤的外敷层半径以及椭圆芯的长半轴和短半轴的下列公式表达：
c/r＝[ab(π-2θ+2cosθsinθ)/(πf2)]1/2
其中，对于椭圆芯光纤，f为外敷层半径，a为长半轴，b为短半轴，对于原始成形品，c为芯半径，r为外敷层半径，x为被研磨成平行部分的宽度的一半，θ＝arccos(x/r)。
此外，在本发明中，预加工成形品可以通过将两端面弦线两端对应的角磨成平面或曲面获得。
在本发明的上述方法中，预加工成形品也可以通过将原始成形品外敷层的外表层研磨成一种椭圆形式获得。
本发明还提出了一种用来加工椭圆芯光纤的预加工成形品，用来加工椭圆芯光纤，加工步骤包括对在圆形外敷层中央有一个圆形芯的原始成形品进行处理，使其外表层变平，形成预加工成形品，加热拉伸预加工成形品成为椭圆芯光纤，所述预加工成形品的特征在于，根据与椭圆芯光纤椭圆芯横纵比的相关性求出预加工成形品的横纵比；用芯半径/外敷层半径比值作为一个参数，根据预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，求出要加工成预加工成形品的原始成形品的芯半径/外敷层半径比值。
本发明同时提出，对于所述预加工成形品，预加工成形品横纵比与椭圆芯光纤的椭圆芯的横纵比之间的相关性用下列公式表达：
r/x＝(a/b)1/n
其中，r/x是预加工成形品的横纵比，r是外敷层半径，x是被研磨成平行部分的宽度的一半，a/b是椭圆芯的横纵比，a是长半轴，b是短半轴，n是在1.6到2.4范围中选择的一个值。
附图说明
通过参考附图，可以使得本领域的技术人员更好地了解本发明的各个目的和优点，其中：
图1是一个剖面图，示意说明了预加工成形品的一个示例，即本发明加工方法中使用的预加工成形品。
图2是一个剖面图，示意说明了根据本发明的加工方法所加工的椭圆芯光纤的一个示例。
图3为一表格，表示出本发明的加工方法中使用的各种不同尺寸的预加工成形品以及用这些预加工成形的加工的椭圆芯光纤的例子。
图4表示根据图3的加工示例，预加工成形品的横纵比与从其加工出的椭圆芯光纤之横纵比的相关性。
图5为Δ1.5％GI椭圆芯光纤的曲线图，表示每个预加工成形品的横纵比的倒数与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，其中以原始成形品芯半径/外敷层半径比值作为参数。
图6为Δ2.0％GI椭圆芯光纤的曲线图，表示每个预加工成形品横纵比的倒数与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，其中以原始成形品芯半径/外敷层半径比值作为参数。
图7为一表格，表示预定的椭圆芯光纤的尺寸参数和用于加工光纤的预加工成形品的尺寸参数。
图8为一表格，表示加工的Δ1.5％椭圆芯光纤的尺寸参数。
图9是一个剖面图，示意说明了用于本发明的加工方法的另一个预加工成形品举例。
图10是一个剖面图，示意说明了用于本发明的加工方法的又一个预加工成形品举例。
具体实施方式
下面结合附图说明完成本发明的背景和模式。
图1是一个剖面图，示意说明了本发明中使用的预加工成形品，图2是一个剖面图，示意说明了通过加热后拉伸预加工成形品所加工的椭圆形芯光纤。
图1中所示的预加工成形品1的一个示例是，具有位于原始成形品圆形外敷层2中央的分级圆形芯3，且其外表层被顺着平行的两条弦4研磨掉，其中原始成形品圆形外敷层2在图中以点划线表示，弦线4与原始成形品中心线CL的距离为x。符号r表示原始成形品或预加工成形品1的外敷层的半径；c表示光纤芯的半径；x表示被研磨的平行部分的宽度的一半(两条平行弦线之间距离的一半)。
像这样的预加工成形品1加热后被拉伸，以从被熔化的预加工成形品的一端旋转成形加工出光纤，由于作用在外敷层熔化部分的表面上表面张力，被研磨的表面相对于圆弧膨胀，使得外敷层6的剖面从整体上变为圆形，相应地，在预加工成形品1中曾经为圆形的圆形芯3则变为椭圆形，从而在外敷层6的中心形成了椭圆芯7。
符号f表示处于这种状态的椭圆芯光纤的外敷层6的半径；a表示椭圆芯7的长半轴；b表示短半轴。
图3所示为通过拉伸尺寸各不相同的预加工成形品1试验加工椭圆芯光纤的各个值。图4中，以各个预加工成形品1的横纵比，即外敷层半径r与平行部分宽度一半x的比r/x为横轴，以每个椭圆芯7的横纵比，即椭圆长半轴a与短半轴b的比a/b为纵坐标，表明了所加工的椭圆芯的测量值与与上述两者的关系。
在上述试验加工过程中，加热拉伸预加工成形品的条件是，加热温度2000到2300℃，拉伸速度为10到100米/分钟。
从结果得出，椭圆芯7的横纵比(a/b)与预加工成形品1的横纵比(r/x)二者间的相关性可以用下面的公式表示：
(a/b)＝(r/x)n
如图4中所示，在试验加工的结果中可以看出，n可以是1.6到2.4范围内的任何一个值。值n视不同的光纤材料以及加热拉伸时的条件而不同，对于相同拉伸条件下的同一种材料，可以把n当成常量。
上述可见，在试验加工的上述条件下，可以看出，如果是加工一种椭圆芯具有需要的横纵比的椭圆芯光纤，则通过下面的相关性可以求出预加工成形品1的横纵比：
r/x＝(a/b)1/n                             (1)
其中，n如上所述，是1.6到2.4范围内的一个值，结合光纤材料和加热后拉伸的条件选择该值。
图5和6显示了预加工成形品的横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积的相关性，图中，对于加工直径为125μm的椭圆芯光纤5的情形，以各预加工成形品横纵比的倒数(x/r)作为横坐标，芯面积/(芯+外敷层)面积这一比值作为纵坐标，以芯半径/外敷层半径这一比值作为一个参数。理论上，这些相关性可以通过下面将要进行说明的计算获得。图5和图6分别显示了具有Δ1.5％和Δ2.0％的分级(GI)椭圆芯光纤。
如图5和图6中所示，通过对具有某芯半径/外敷层半径比值的原始成形品进行处理得到了预加工成形品1，从中可以看出，芯面积/(芯+外敷层)面积比值随横纵比变化，或者说，二者间存在一种特定关系。另外，如前文所述，由于可以将芯面积/(芯+外敷层)面积比值看成在进行所述旋转成形前后基本保持不变，如图5和图6所示，根据预加工成形品1的横纵比和芯面积/(芯+外敷层)面积比值二者间的相关性，可以求出预加工成形品1的芯半径/外敷层半径比值，将所得的芯半径/外敷层半径比值作为一个参数，从而求出椭圆芯光纤的所需要的芯面积/(芯+外敷层)面积比值。
下面将用公式来说明上述关系。
在图1中，如果垂直于预加工成形品1的弦线4之一的半径与经过弦线4的端点的半径之间的夹角为θ，预加工成形品1的剖面面积Sp，光纤芯的剖面面积的Sc，要加工的椭圆芯光纤5的剖面面积Sf，以及椭圆芯的剖面面积Sc可以分别用下列公式表示：
Sp＝r2(π-2θ+2cosθsinθ)                   (3)
Sc＝θc2                                     (4)
Sf＝πf2                                     (5)
Sab＝πab                                     (6)
另外，如果如上文所述，假设芯面积/(芯+外敷层)面积比值在旋转成形前后保持不变，则存在下列公式。
Sc/Sp＝Sab/Sf                                 (2)
根据公式(2)到(6)，可以将预加工成形品的芯半径/外敷层半径比值(c/r)写成下面的公式。
c/r＝[ab(π-2θ+2cosθsinθ)/(πf2)]1/2     (7)
(其中θ＝arccos(x/r))
如上所述，在加工具有需要的芯面积/(芯+外敷层)面积比值并且其椭圆芯具有需要的横纵比的椭圆芯光纤时，首先，根据预加工成形品的横纵比(r/x)与椭圆芯光纤5的椭圆芯7的横纵比(a/b)间的相关性(如图4所示)，可以得到公式(1)，根据公式1，可以求出预加工成形品1的横纵比，从而求出所需要的椭圆芯的横纵比，接着，根据图5和图6或公式(7)所示的预加工成形品1的横纵比和芯面积/(芯+外敷层)面积比值二者间的相关性，可以求出要加工成具有所述横纵比的预加工成形品的原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，以及芯面积/(芯+外敷层)面积比值，该值等于所需要的椭圆芯光纤5的芯面积/(芯+外敷层)面积比值。这样，可以确定加工椭圆芯光纤5的原始成形品，所要加工的椭圆芯光纤5具有需要的芯面积/(芯+外敷层)面积比值，并且其椭圆芯7具有需要的横纵比，此外，用所述原始成形品所获得的预加工成形品1的尺寸可以是确定的。
在上文中，假设在进行旋转成形前后芯面积/(芯+外敷层)面积比值保持不变。但是，如果在某些条件下，芯面积/(芯+外敷层)面积比值发生了变化，则可以将在所述某些条件下芯面积/(芯+外敷层)面积比值的变化率具体考虑进预加工成形品的尺寸中。
现在说明上述指定预加工成形品1的尺寸的一个示例步骤。
图7所示为椭圆芯光纤5的预定尺寸参数以及用来加工椭圆芯光纤5的预加工成形品1的尺寸参数。如表中所示，在此示例加工过程中，对于每个椭圆芯光纤5，得到的是基于公式(2)右边求出的芯面积/(芯+外敷层)面积比值以及芯面积/(芯+外敷层)面积比值/0.9的值。前一个芯面积/(芯+外敷层)面积比值对应的情况是，在进行所述的旋转成形加工前后，芯面积/(芯+外敷层)面积比值不发生变化，后一个芯面积/(芯+外敷层)面积比值对应的情况是，进行旋转成形后与旋转成形前相比，芯面积/(芯+外敷层)面积比值减少了10％。此外，对于预加工成形品1，求出横纵比的倒数作为所述公式(1)中的倒数。此时，选定并设置所述值n为2.0。
首先，对于预定尺寸参数范围内的Δ1.5％或Δ2.0％的椭圆芯光纤，通过求椭圆芯5的横纵比(a/b＝3.47)的公式(1)的倒数，求出预加工成形品1的横纵比的倒数(x/r＝0.537)。接着，在图5或图6中，从芯半径/外敷层半径比值的一个范围内选择一个原始成形品，即横纵比倒数(x/r＝0.537)所对应的垂直线与所述芯面积/(芯+外敷层)面积比值以及芯面积/(芯+外敷层)面积比值/0.9所对应的两条水平线相交所形成垂线上的一段范围。就是说，对于Δ1.5％椭圆芯光纤，从图5中选择芯面积/(芯+外敷层)面积比值＝16/125的原始成形品，通过研磨使其具有推导出的横纵比，即，r/x＝(x/r)-1＝1.86。对于Δ2.0％的椭圆芯光纤，从图6中选择芯面积/(芯+外敷层)面积比值＝19/125的原始成形品，通过研磨使其具有推导出的横纵比，从而形成预加工成形品。
在上述示例过程中，形成预加工成形品的原始成形品的芯半径/外敷层半径比值是从逐渐变化的预先算好的比值中选择的。
但是，在下面的示例中，原始成形品的芯半径/外敷层半径比值则是直接从公式(7)求出的。
作为另一个例子，要加工的椭圆芯光纤为：外敷层半径f＝62.5μm，椭圆芯长半轴a＝19.8μm，短半轴b＝5.4μm，且横纵比a/b＝3.67，选择并设定值n为2.15，与所述公式(1)中同样拉伸条件下同样材料的值相对应。
经研磨的平行部分间宽度的一半x与外敷层半径r的比值，即预加工成形品横纵比的倒数从公式(1)求出如下。
X/r＝0.5464
芯半径/外敷层半径比值从公式(7)求出如下。
C/r＝0.1343
根据这些值，可以看出，如果预加工成形品1的外敷层半径r＝11.47，则要求所用的预加工成形品的芯半径c＝1.54mm，经研磨的平行部分间宽度的一半x＝6.27mm。
根据上述方法，当通过旋转成形得到的预加工成形品1的外敷层半径f＝62.5μm时，所得到的椭圆芯光纤为：椭圆芯的长半轴a为19.7μm，椭圆芯的短半轴b为5.4μm，横纵比a/b为3.65，如图8中所示。
就是说，图8所示为用上述预加工成形品试验加工得到的Δ1.5％椭圆芯光纤的结果。从该试验加工的结果可以看出，椭圆芯5的横纵比(a/b＝3.65)相对于预定横纵比(a/b＝3.67)误差仅为0.5％，而预加工成形品的芯面积/(芯+外敷层)面积比值(＝0.02736)与椭圆芯光纤的比值(＝0.02735)几乎相等。
上述表明，所得到的椭圆芯光纤的尺寸与预定尺寸几乎相等，因此，证明了能够按设计获得椭圆芯光纤。
获得上述预加工成形品的方法是：顺着平行的两条弦4研磨原始成形品圆形外敷层2的外表层，其中弦线4与原始成形品中心线的距离相等。也可以如图9和图10所示来形成预加工成形品。
获得图9中所示的预加工成形品的方法是，像图1中所示的那样，顺着平行的两条弦4研磨原始成形品圆形外敷层2的外表层，其中弦线4与原始成形品中心线的距离相等，然后分别在两条弦线4的两端切出对应的倒角，以形成平面8。举另外一个例子，通过切出倒角所形成的平面8也可以是类似柱面那样的曲面。
图10中所示的预加工成形品将原始成形品外敷层的外表层切成了椭圆形。
无论采用上述哪一种预加工成形品，使用满足拉伸预加工成形品条件的光纤材料进行的若干次加工试验的结果，都可以作为根据计算预加工成形品的横纵比与椭圆芯光纤的椭圆芯横纵比的相关性，以及预加工成形品的横纵比和成形品芯面积/(芯+外敷层)面积比值与芯半径/外敷层半径比值的相关性，并将它们作为参数存储起来。接着，根据所存储的各个相关性，可以求出预加工成形品的横纵比以及原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，前者用来计算需要的椭圆芯的横纵比，后者用来计算椭圆芯光纤的芯面积/(芯+外敷层)面积比值。
这里，各个相关性可以用函数表达式的形式或表格的形式存储。
上文详细描述的椭圆芯光纤可以使用本发明的加工方法加工，可以用作场分布转换光纤，从而将半导体激光的平面激光束引入具有上述圆形芯的单模光纤，但也可以作为其它应用中具有椭圆芯的椭圆芯光纤使用。
工业实用性
如上所述，本发明提供了一种加工椭圆芯光纤的方法，包括下列步骤：处理原始成形品的外表层得到预加工成形品，所述原始成形品圆形芯位于圆形外敷层的中央；加热后拉伸预加工成形品。根据本方法，使用根据椭圆芯光纤的尺寸预先得到相关性，可以对用来加工具有需要的特定尺寸的椭圆芯光纤的预加工成形品的形式进行设计。如果对这样设计出的预加工成形品加热拉伸，则可以方便可靠地加工出具有需要的特定尺寸的椭圆芯光纤。

Claims (12)

1.一种加工椭圆芯光纤的方法，其中，对在圆形外敷层中央有一个圆形芯的原始成形品进行处理，使其外表层变平，形成预加工成形品，加热拉伸预加工成形品成为椭圆芯光纤，该方法的特征在于，根据预加工成形品的横纵比与椭圆芯的横纵比之间的相关性，求出预加工成形品的横纵比，以求得需要的椭圆芯光纤椭圆芯的横纵比，所述相关性是针对预加工成形品的材料及其受热拉伸的条件而求出的；根据预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，求出原始成形品的芯半径/外敷层半径比值，以求得需要的椭圆芯光纤芯面积/(芯+外敷层)面积比值，所述相关性是用芯半径/外敷层半径比值作为一个参数求出的；对具有所求得芯半径/外敷层半径比值的原始成形品进行处理形成具有所述横纵比的预加工成形品。
2.根据权利要求1的一种加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，用芯半径/外敷层半径比值作为参数而得出的预加工成形品的横纵比与椭圆芯光纤的椭圆芯的横纵比之间的相关性，以及预加工成形品的横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，针对预加工成形品的材料及其受热拉伸的条件而求出，并事先存储起来；所存储的相关性用来获得预加工成形品的横纵比，用来得到需要的椭圆芯横纵比，而原始成形品的芯半径/外敷层半径比值则用来取得需要的椭圆芯光纤的芯面积/(芯+外敷层)面积比值。
3.根据权利要求2的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，各个相关性被存储为函数表达式。
4.根据权利要求2的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，各个相关性被存储为表格。
5.根据权利要求1到4中任何一个的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，加热拉伸预加工成形品的条件是，加热温度为2000到2300℃，拉伸速度为10到100米/分钟。
6.根据权利要求1到5中任何一个的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，预加工成形品横纵比与椭圆芯光纤的椭圆芯的横纵比之间的相关性用下列公式表达：
r/x＝(a/b)1/n
其中，r/x是预加工成形品的横纵比，r是外敷层半径，x是被研磨成平行部分的宽度的一半，a/b是椭圆芯的横纵比，a是长半轴，b是短半轴，n是在1.6到2.4范围中选择的一个值。
7.根据权利要求1到6中任何一个的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，得到预加工成形品的方法是，顺着平行的两条弦研磨原始成形品圆形外敷层的外表层，其中平行弦线与原始成形品中心线的距离相等。
8.根据权利要求7的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，原始成形品的芯半径/外敷层半径比值用关于要加工的椭圆芯光纤的外敷层半径以及椭圆芯的长半轴和短半轴的下列公式表达：
c/r＝[ab(π-2θ+2cosθsinθ)/(πf2)]1/2
其中，对于椭圆芯光纤，f为外敷层半径，a为长半轴，b为短半轴，对于原始成形品：c为芯半径，r为外敷层半径，x为被研磨成平行部分的宽度的一半，θ＝arccos(x/r)。
9.根据权利要求1到6中任何一个的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，得到预加工成形品的方法是，顺着平行的两条弦研磨原始成形品圆形外敷层的外表层，其中平行弦线与原始成形品中心线的距离相等，预加工成形品两端面弦线两端的角被磨成平面或曲面的。
10.根据权利要求1到6中任何一个的加工椭圆芯光纤的方法，其特征在于，得到预加工成形品的方法是，将原始成形品外敷层的外表层研磨成一种椭圆形式。
11.一种用来加工椭圆芯光纤的预加工成形品，用来加工椭圆芯光纤，加工步骤包括对在圆形外敷层中央有一个圆形芯的原始成形品进行处理，使其外表层变平，形成预加工成形品，加热拉伸预加工成形品成为椭圆芯光纤，所述预加工成形品的特征在于，根据与椭圆芯光纤椭圆芯横纵比的相关性求出预加工成形品的横纵比；用芯半径/外敷层半径比值作为一个参数，根据预加工成形品横纵比与芯面积/(芯+外敷层)面积比值之间的相关性，求出要加工成预加工成形品的原始成形品的芯半径/外敷层半径比值。
12.根据权利要求11的用来加工椭圆芯光纤的预加工成形品，其特征在于，预加工成形品横纵比与椭圆芯光纤的椭圆芯的横纵比之间的相关性用下列公式表达：
r/x＝(a/b)1/n
其中，r/x是预加工成形品的横纵比，r是外敷层半径，x是被研磨成平行部分的宽度的一半，a/b是椭圆芯的横纵比，a是长半轴，b是短半轴，n是在1.6到2.4范围中选择的一个值。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102782539A (zh) * 2010-10-22 2012-11-14 Ipg光子公司 具有不对称芯的光纤及其制造方法
CN106077947A (zh) * 2016-07-05 2016-11-09 温州大学 一种斜锥圆台的等速椭圆轨迹激光精密加工方法
CN106597602A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 武汉长盈通光电技术有限公司 一种微结构椭圆悬挂芯保偏光纤及其制作方法
CN107417090A (zh) * 2017-05-29 2017-12-01 江苏法尔胜光子有限公司 一种椭圆芯保偏光纤的制造方法
CN113548797A (zh) * 2021-07-02 2021-10-26 哈尔滨工程大学 一种椭圆芯光纤的制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9031099B2 (en) * 2013-04-19 2015-05-12 Ipg Photonics Corporation Fiber with asymmetrical core and method for manufacturing same
US10359563B2 (en) 2015-03-20 2019-07-23 Corning Incorporated Few-mode optical fiber
CN116046028B (zh) * 2023-03-31 2023-06-16 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 一种光纤陀螺环圈的制造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL193330C (nl) * 1978-01-13 1999-06-02 Western Electric Co Optische golfleider en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.
US4354736A (en) * 1980-06-18 1982-10-19 International Telephone And Telegraph Corporation Stress-induced birefringent single mode optical fiber and a method of fabricating the same
US4717225A (en) * 1984-10-11 1988-01-05 Litton Systems, Inc. Form polarizing fibers and method of fabrication
CA1320634C (en) * 1988-05-27 1993-07-27 Hiroshi Kajioka Method of producing elliptic core type polarization-maintaining optical fiber
US5067793A (en) * 1989-08-16 1991-11-26 U.S. Philips Corporation Polarization-maintaining single-mode optical fibre and method of making same
JP2616087B2 (ja) * 1990-01-24 1997-06-04 日立電線株式会社 楕円コア型偏波面保存光ファイバの製造方法
JPH0439605A (ja) * 1990-06-05 1992-02-10 Hitachi Cable Ltd 楕円コア型偏波面保存光ファイバ及び光ファイバ偏光子
JPH04317432A (ja) * 1991-04-16 1992-11-09 Hitachi Cable Ltd 楕円コア型偏波面保存光ファイバの製造法
JP3088828B2 (ja) * 1992-03-16 2000-09-18 古河電気工業株式会社 導波路型光デバイス接続用光ファイバ
JPH06235838A (ja) * 1993-02-12 1994-08-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 偏波面保存光ファイバの製法
JP2000509162A (ja) * 1996-04-23 2000-07-18 コーニング インコーポレイテッド アスペクト比が軸方向に減少している楕円形コアファイバおよびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102782539A (zh) * 2010-10-22 2012-11-14 Ipg光子公司 具有不对称芯的光纤及其制造方法
CN106597602A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 武汉长盈通光电技术有限公司 一种微结构椭圆悬挂芯保偏光纤及其制作方法
CN106077947A (zh) * 2016-07-05 2016-11-09 温州大学 一种斜锥圆台的等速椭圆轨迹激光精密加工方法
CN107417090A (zh) * 2017-05-29 2017-12-01 江苏法尔胜光子有限公司 一种椭圆芯保偏光纤的制造方法
CN113548797A (zh) * 2021-07-02 2021-10-26 哈尔滨工程大学 一种椭圆芯光纤的制备方法

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