RU2164698C2

RU2164698C2 - Method for producing single-mode optical fiber

Info

Publication number: RU2164698C2
Application number: RU98120798A
Authority: RU
Inventors: А.М. Курбатов
Original assignee: Курбатов Александр Михайлович
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: fiber optics. SUBSTANCE: method involves cutting semi-circular slots, 1-2 mm deep, on outer surface of cylindrical blank, placing the latter in first quartz conduit, fusing first conduit with blank, etching internal holes of blank in etching solution for the first time, installing loaded rods in internal holes of blank, fusing them with blank to form solid cylindrical rod, and drawing out optical fiber. Prior to cutting the slots two diametrically opposite sides of blank are subjected to surface grinding throughout entire length of blank with planar surface width being 1-2 mm and with equal distance maintained between grinding surface and center of light conductor at blank ends. First etching is effected to bring diameter of internal holes to 2-2.5 mm whereupon blank is stretched to diameter smaller than or equal to 9.7 mm. Then blank is etched for the second time to diameter smaller than or equal to 3 mm. Solid cylindrical rod is placed in second quartz conduit. EFFECT: facilitated manufacture; reduced cost. 12 dwg

Description

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконных линиях связи, а также при конструировании датчиков физических величин (волоконных датчиков давления, температуры, гироскопов и т.д.). The invention relates to the field of fiber optics and can be used in fiber communication lines, as well as in the design of sensors of physical quantities (fiber sensors of pressure, temperature, gyroscopes, etc.).

Известен способ получения одномодового волоконного световода, сохраняющего поляризацию излучения [1]. В известном способе вначале MCVD-методом изготавливают исходную цилиндрическую заготовку световода, содержащую круглую сердцевину, отражающую оболочку и внешнюю защитную кварцевую оболочку, образованную опорной кварцевой трубой. Затем с двух диаметрально противоположных сторон этой заготовки прорезают два паза полукруглой формы на глубину 1 - 2 мм, после чего заготовку помещают внутрь опорной кварцевой трубы и сплавляют их на тепломеханическом станке. После сплавления прорезанные пазы превращаются в два сквозных отверстия, которые проходят по всей длине вновь полученной заготовки. После этого заготовку помещают в травильный раствор с целью формирования полученных отверстий большего диаметра. Затем в растравленные отверстия вставляют два нагружающих стержня, состоящих из материала, обладающего температурным коэффициентом линейного расширения большим, чем соответствующий коэффициент кварцевого стекла, из которого состоят опорные трубы, используемые для изготовления заготовки и ее последующего "жакетирования". После этого полученную таким образом cборную заготовку сплавляют на тепломеханическом станке с последующей вытяжкой световода из заготовки на установке вытяжки световодов или сразу проводят вытяжку из сборной заготовки световода без предварительного сплавления на тепломеханическом станке. A known method of obtaining a single-mode fiber waveguide that preserves the polarization of radiation [1]. In the known method, the initial cylindrical fiber preform is prepared by the MCVD method, comprising a round core, a reflective sheath and an external protective quartz sheath formed by a supporting quartz tube. Then, from two diametrically opposite sides of this preform, two grooves of a semicircular shape are cut to a depth of 1 - 2 mm, after which the preform is placed inside the supporting quartz tube and fused with a heat-mechanical machine. After fusion, the slotted grooves turn into two through holes that extend along the entire length of the newly obtained workpiece. After that, the workpiece is placed in the etching solution in order to form the resulting holes of larger diameter. Then, two loading rods are inserted into the etched openings, consisting of a material having a temperature coefficient of linear expansion greater than the corresponding coefficient of silica glass, from which the support pipes are used, which are used to manufacture the preform and its subsequent “jacketing”. After that, the prefabricated billet thus obtained is fused on a heat-mechanical machine, followed by drawing the fiber from the billet at the fiber-optic hood installation, or it is immediately drawn from the prefabricated fiber billet without preliminary fusion on the thermo-mechanical machine.

Одним из недостатков известного способа изготовления одномодового волоконного световода является то обстоятельство, что при нарезании пазов на цилиндрической поверхности исходной заготовки очень часто образуются сколы на границе поверхности заготовки и пазов, а также из-за несоосности расположения жилы в заготовке расстояние внутренней поверхности пазов находятся на неодинаковом расстоянии до центра световедущей жилы. Наличие сколов при нарезании пазов приводит затем к образованию раковины на внутренней поверхности отверстий при их травлении в растворе, а это в свою очередь приводит к образованию воздушных полостей в световоде "PANDA", которые существенно ухудшают технические характеристики световода. Неодинаковость расстояния внутренней поверхности пазов до центра световедущей жилы приводит к нарушению симметрии расположения нагружающих стержней относительно световедущей жилы, что также ухудшает технические характеристики световода "PANDA". One of the disadvantages of the known method of manufacturing a single-mode fiber is the fact that when cutting grooves on the cylindrical surface of the original preform, chips are often formed at the boundary between the surface of the preform and the grooves, and also due to the misalignment of the core in the preform, the distance of the inner surface of the grooves is not the same distance to the center of the light guide. The presence of chips during groove cutting then leads to the formation of a shell on the inner surface of the holes when they are etched in the solution, and this in turn leads to the formation of air cavities in the PANDA fiber, which significantly degrade the technical characteristics of the fiber. The unequal distance of the inner surface of the grooves to the center of the light guide core leads to a violation of the symmetry of the location of the loading rods relative to the light guide core, which also degrades the technical characteristics of the PANDA fiber.

Другими недостатками известного способа изготовления одномодового волоконного световода является то, что при предварительном сплавлении сборной заготовки с вставленными внутрь нагружающими стержнями и последующей вытяжки из нее световода не удается достигнуть нужной величины двулучепреломления в световоде "PAVDA" из-за того, что разница в температурных коэффициентах линейного расширения материала нагружающего стержня и чистого кварцевого стекла, из которого состоит заготовка, является недостаточной для достижения нужной величины двулучепреломления. Увеличение легирования кварцевого стекла нагружающего стержня с целью повышения температурного коэффициента линейного расширения приводит к растрескиванию заготовки при сплавлении ее с нагружающими стержнями. При вытяжке световода из сборной заготовки без предварительного сплавления ее с нагружающими стержнями возможно получение нужной величины двулучепреломления в световоде "PANDA", но при вытяжке световода таким образом внутри световода очень большая вероятность образования воздушных пузырьков на границе нагружающий стержень - внутренняя поверхность растравленных отверстий в заготовке, что приводит к возникновению межмодовой поляризационной связи мод излучения, что в свою очередь приводит к значительному ухудшению свойств световода, сохранять линейное состояние поляризации распространяющегося по нему излучения. Таким образом, из-за образования при вытяжке световода из заготовки воздушных пузырьков уменьшается количество выхода годных для использования световодов, что в конечном счете увеличивает их цену. Other disadvantages of the known method of manufacturing a single-mode fiber waveguide are that during preliminary fusion of the prefabricated workpiece with loading rods inserted inside and subsequent drawing of the fiber from it, it is not possible to achieve the desired birefringence in the PAVDA fiber due to the difference in the linear temperature coefficients the expansion of the material of the loading rod and the pure quartz glass of which the billet is composed is insufficient to achieve the desired value of two refraction. An increase in the doping of quartz glass of the loading rod in order to increase the temperature coefficient of linear expansion leads to cracking of the workpiece when it is fused with the loading rods. When a fiber is drawn from a prefabricated workpiece without first being fused with the loading rods, it is possible to obtain the desired birefringence in the PANDA fiber, but when the fiber is drawn in this way inside the fiber, there is a very high probability of air bubbles forming at the boundary of the loading rod - the inner surface of the etched holes in the billet, which leads to the appearance of intermode polarization coupling of radiation modes, which in turn leads to a significant deterioration in the properties of the fiber, Wounding linear polarization state of radiation propagating thereon. Thus, due to the formation of air bubbles during drawing of the fiber from the workpiece, the amount of yield of usable fibers decreases, which ultimately increases their price.

Целью данного изобретения является повышение технологичности изготовления световодов "PANDA", что в конечном счете приводит к снижению их стоимости при производстве за счет увеличения процента выхода световодов, обладающих заданными эксплуатационными характеристиками. The aim of this invention is to improve the manufacturability of the manufacture of PANDA optical fibers, which ultimately leads to a decrease in their cost in production by increasing the percentage of output of optical fibers with specified operational characteristics.

Указанная цель достигается тем, что перед нарезанием пазов осуществляют плоскую шлифовку двух диаметрально противоположных сторон заготовки по всей ее длине с шириной плоской поверхности 1 - 2 мм и одинаковым расстоянием от плоскости шлифовки до центра световедущей жилы на концах заготовки, первое травление осуществляют до получения диаметра внутренних отверстий 2 - 2,5 мм, после чего производят перетяжку заготовки до получения ее диаметра ≅9,7 мм, затем производят второе травление отверстий в заготовке до диаметра ≅3 мм, после чего заготовку, сплавленную с нагружающими стержнями в сплошной цилиндрический стержень, помещают во вторую кварцевую трубу с внутренним диаметром, равным диаметру заготовки. This goal is achieved by the fact that before cutting the grooves, flat grinding of two diametrically opposite sides of the workpiece is carried out along its entire length with a width of a flat surface of 1 - 2 mm and the same distance from the grinding plane to the center of the light guide core at the ends of the workpiece, the first etching is carried out until the inner diameter is obtained holes 2 - 2.5 mm, after which the workpiece is constricted to obtain a diameter of ≅9.7 mm, then a second etching of the holes in the workpiece is made to a diameter of ≅3 mm, after which the workpiece A fused alloy with loading rods into a continuous cylindrical rod is placed in a second quartz tube with an inner diameter equal to the diameter of the workpiece.

Снижение стоимости при производстве световодов "PANDA", обладающих заданными эксплуатационными характеристиками, происходит за счет уменьшения бракованных заготовок из-за растрескивания при предварительном сплавлении заготовок с нагружающими стержнями за счет того, что вероятность растрескивания заготовки при сплавлении ее с нагружающими стержнями диаметром ≅3 мм практически равна нулю. Снижение стоимости световодов достигается также за счет повышения процента выхода световодов, обладающих заданными характеристиками по сохранению линейного состояния поляризации оптического излучения, за счет повышения симметрии расположения нагружающих стержней относительно световедущей жилы и исключения раковины при травлении сквозных отверстий из-за вновь введенной перед нарезанием пазов в заготовке операции плоской шлифовки заготовки с двух диаметрально противоположных сторон. Снижение стоимости одномодовых световодов, предназначенных для работ в диапазоне длин волн 0,6 - 1,6 мкм и имеющих апертуру в диапазоне 0,12 - 0,23 достигается за счет изготовления универсальных заготовок, с апертурами в указанном выше диапазоне, а выбор рабочей длины световода происходит за счет соответствующего выбора внешнего диаметра второй кварцевой трубы, в которую помещается сплавленная с нагружающими стержнями в сплошной стержень заготовка перед вытяжкой световода. Таким образом, для изготовления одномодового световода с заданной апертурой на рабочие длины волн в диапазоне 0,6 мкм÷1,6 мкм требуется изготовление не целого ряда исходных заготовок, а одной универсальной заготовки с фиксированными геометрическими параметрами. Подбор нужной рабочей длины волны излучения для одномодового световода в этом случае осуществляется с помощью подбора внешнего диаметра второй кварцевой трубы, что на практике значительно сокращает затраты на изготовление одномодовых световодов. Кроме того, вторая труба при вытяжке световода повышает прочность, что также приводит к увеличению процента выхода годных световодов. The reduction in cost in the production of PANDA optical fibers with specified operational characteristics occurs due to a decrease in defective workpieces due to cracking during pre-fusion of workpieces with loading rods due to the fact that the probability of cracking of a workpiece when fused with loading rods with a diameter of ≅3 mm is practically equal to zero. Reducing the cost of optical fibers is also achieved by increasing the percentage of output of optical fibers having specified characteristics for maintaining the linear state of polarization of optical radiation, by increasing the symmetry of the location of the loading rods relative to the light guide core and eliminating the shell when etching through holes due to re-introduced grooves in the preform before cutting flat grinding operations of the workpiece from two diametrically opposite sides. Reducing the cost of single-mode optical fibers intended for work in the wavelength range of 0.6 - 1.6 μm and having an aperture in the range of 0.12 - 0.23 is achieved by manufacturing universal blanks with apertures in the above range, and the choice of working length the optical fiber is due to the appropriate choice of the outer diameter of the second quartz tube, into which the workpiece fused with the loading rods into the solid rod is placed before the optical fiber is drawn. Thus, for the manufacture of a single-mode fiber with a given aperture for operating wavelengths in the range of 0.6 μm ÷ 1.6 μm, it is required to produce not a whole series of initial billets, but one universal billet with fixed geometric parameters. The selection of the required working radiation wavelength for a single-mode fiber in this case is carried out by selecting the external diameter of the second quartz tube, which in practice significantly reduces the cost of manufacturing single-mode fibers. In addition, the second pipe when drawing the fiber increases the strength, which also leads to an increase in the percentage of suitable fiber.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1,3 - 12 показана последовательность технологических операций при изготовлении световода "PANDA"; на фиг. 2 - конструкция поперечного сечения световода "PANDA". In FIG. 1,3 - 12 shows the sequence of technological operations in the manufacture of the fiber optic "PANDA"; in FIG. 2 is a cross-sectional design of a PANDA fiber.

Световод "PANDA" по предлагаемому способу изготавливается следующим образом. Для изготовления исходной цилиндрической заготовки световода используются стандартные кварцевые трубы с внешним диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 мм. Внутри опорной кварцевой трубы методом парафазного синтеза (MCVD-метод) осуществляют формирование профиля показателя преломления световода путем осаждения слоев кварцевого стекла, содержащего различные химические добавки. Осаждение слоев осуществляется на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы путем нагрева ее с внешней стороны газовой горелкой тепломеханического станка. После осаждения слоев опорная кварцевая труба схлапывается в сплошной цилиндрической стержень 1 (фиг. 1). Этот стержень представляет собой исходную заготовку для световода "PANDA". Исходная заготовка содержит световедущую жилу 2. При использовании стандартных кварцевых труб диаметр исходной заготовки получается по формуле D_заг ^и=12. На фиг. 2 показана конструкция поперечного сечения заготовки для одномодового световода "PANDA" и соотношения, которые определяют геометрические параметры основных элементов ее конструкции. Для расчета конструкции поперечного сечения заготовки световода "PANDA" используют следующие соотношения:

где D_заг ^и - диаметр исходной заготовки;
D_заг ^р - диаметр заготовки для световода "PANDA";
D_ст ^н - диаметр нагружающего стержня;
R_ж - радиус световедущей жилы в исходной заготовке;
Δ- расстояние нагружающего стержня до световедущей жилы;
h - глубина нарезаемых пазов в исходной заготовке.The optical fiber "PANDA" according to the proposed method is manufactured as follows. Standard quartz tubes with an external diameter of 20 mm and a wall thickness of 2 mm are used to make the initial cylindrical billet of the fiber. Inside the supporting quartz tube by the method of paraphase synthesis (MCVD-method), the profile of the refractive index of the fiber is formed by deposition of layers of silica glass containing various chemical additives. The deposition of layers is carried out on the inner surface of the supporting quartz tube by heating it from the outside with a gas burner of a heat-mechanical machine. After deposition of the layers, the supporting quartz tube collapses into a continuous cylindrical rod 1 (Fig. 1). This rod is the original blank for the PANDA fiber. The initial billet contains light guide core 2. When using standard quartz tubes, the diameter of the initial billet is obtained by the formula D _zag ^and = 12. In FIG. Figure 2 shows the cross-sectional design of the preform for the PANDA single-mode fiber and the ratios that determine the geometric parameters of the main elements of its design. To calculate the cross-sectional design of the PANDA optical fiber preform, the following relationships are used:

where D _zag ^and is the diameter of the initial billet;
D _zag ^p is the diameter of the workpiece for the fiber "PANDA";
D _article ⁿ - the diameter of the loading rod;
R _W - the radius of the light guide core in the original workpiece;
Δ is the distance of the loading rod to the light guide core;
h is the depth of the cut grooves in the original workpiece.

Известно, что для достижения максимальной величины двулучепреломления в световоде "PANDA" конструкция заготовки должна иметь следующие параметры 2α = 90^°, Δ = R_ж. Исходя из приведенных выше соотношений для D_заг ^и=12 мм, световедущая жила должна иметь диаметр в исходной заготовке 2R_ж=1,65 мм, а диаметр нагружающих стержней D_ст ^н=7,7 мм.It is known that in order to achieve the maximum birefringence in the PANDA fiber, the preform design must have the following parameters 2α = 90 ^° , Δ = R _w. Based on the above ratios for D _zag ^u = 12 mm, the light guide core should have a diameter in the initial billet of 2R _w = 1.65 mm, and the diameter of the loading rods D _st ⁿ = 7.7 mm.

После изготовления исходной заготовки на ее боковой поверхности с двух диаметрально противоположных сторон на плоскошлифовальном станке алмазным кругом по всей длине заготовки формируют две плоские поверхности 3 (фиг. 3) шириной h₁=1 - 2 мм с обеспечением равного расстояния H этих поверхностей до центра световедущей жилы на концах исходной заготовки. Одинаковое расстояние H плоских поверхностей до центра световедущей жилы необходимо для обеспечения симметричности расположения нагружающих стержней относительно центра световедущей жилы. После формирования по всей длине исходной заготовки плоских поверхностей на их поверхности на плоскошлифовальном станке алмазным кругом по всей длине заготовки прорезают два полукруглых паза шириной и глубиной h=1 - 2 мм. Нарезание паза на плоской поверхности значительно уменьшает количество сколов исходной заготовки на границе заготовка - паз по сравнению с ранее известным случаем нарезания пазов на круглой поверхности исходной заготовки. Наличие сколов на границе заготовка - паз впоследствии приводит к образованию раковин на внутренней поверхности сквозных отверстий заготовки для световода "PANDA" при их травлении, что крайне нежелательно, так как воздушные полости, которые образовываются в световоде "PANDA" из-за наличия этих раковин, приводят к ухудшению прочности световодов "PANDA", а также к ухудшению технических характеристик световодов по сохранению поляризации канализируемого оптического излучения.After manufacturing the original workpiece on its side surface from two diametrically opposite sides on a surface grinding machine, two flat surfaces 3 (Fig. 3) of width h ₁ = 1 - 2 mm are formed with a diamond wheel along the entire length of the workpiece with an equal distance H of these surfaces to the center of the light guide veins at the ends of the initial blank. The same distance H of flat surfaces to the center of the light guide core is necessary to ensure symmetrical arrangement of the loading rods relative to the center of the light guide core. After the formation of flat surfaces along the entire length of the initial blank, on their surface on a surface grinding machine, two semicircular grooves with a width and depth of h = 1 - 2 mm are cut with a diamond wheel along the entire length of the blank. Cutting a groove on a flat surface significantly reduces the number of chips of the original workpiece at the workpiece-groove boundary compared to the previously known case of cutting grooves on the round surface of the original workpiece. The presence of chips at the preform-groove boundary subsequently leads to the formation of shells on the inner surface of the through holes of the preform for the PANDA fiber during etching, which is extremely undesirable since the air cavities that form in the PANDA fiber due to the presence of these shells, lead to a deterioration in the strength of the PANDA optical fibers, as well as to a decrease in the technical characteristics of the optical fibers to preserve the polarization of the channeled optical radiation.

После нарезания пазов заготовку помещают внутрь первой кварцевой трубы и на тепломеханическом станке по изготовлению заготовок сплавляют их (процесс "жакетирования" заготовки). После операции "жакетирования" исходной заготовки с прорезанными в ней пазами вновь полученная заготовка 5 содержит два сквозных отверстия 6. Согласно приведенным выше соотношениям диаметр заготовки со сквозными отверстиями должен иметь значение D_заг ^р=25 мм. В случае, если ширина и глубина прорезанного паза h<1 мм, в процессе "жакетирования" исходной заготовки может произойти полное исчезновение (заплавление) сквозных отверстий. В случае же, если h>2 мм, при "жакетировании" заготовки образовавшиеся сквозные отверстия во вновь полученной заготовке могут иметь неправильную, т.е. некруговую форму, что крайне нежелательно, так как в конечном счете конструкция световода "PANDA" будет отличаться от идеальной. При выборе h в диапазоне h=1 - 2 мм обеспечивается при "жакетировании" исходной заготовки наличие двух сквозных отверстий и за счет действия сил поверхностного натяжения при сплавлении заготовки с кварцевой трубой эти отверстия будут иметь круглую форму.After cutting the grooves, the workpiece is placed inside the first quartz pipe and fused to the workpiece by a thermomechanical machine for the manufacture of workpieces (the process of "jacketing" the workpiece). After the operation of "jacketing" of the original billet with slots cut through it, the newly obtained billet 5 contains two through holes 6. According to the above relations, the diameter of the billet with through holes should have a value of D _zag ^p = 25 mm. If the width and depth of the slotted groove h <1 mm, during the "jacketing" of the initial workpiece, the through holes may completely disappear (melt). In the case, if h> 2 mm, when the blank is "jacketed", the through holes formed in the newly obtained blank may have an incorrect one, i.e. non-circular shape, which is extremely undesirable, since ultimately the design of the PANDA fiber will differ from the ideal one. When h is selected in the range of h = 1 - 2 mm, two through-holes are provided when the “workpiece” is “jacketed”, and due to the action of surface tension forces when the workpiece is fused with a quartz tube, these holes will have a round shape.

После сплавления исходной заготовки с первой кварцевой трубой поверхность образовавшихся сквозных отверстий подвергают травлению с помощью фтористо-водородной кислоты HF. После травления отверстий они имеют диаметр 2 - 2,5 мм, после чего заготовка с помощью тепломеханического станка перетягивается в заготовку 8 (фиг. 7), имеющую диаметр ≅9,7 мм и содержащую световедущую жилу 9 и два сквозных отверстия 10. Предварительное растравливание отверстий до диаметра 2 - 2,5 мм связано с тем, что при перетяжке заготовки с диаметром сквозных отверстий < 2 мм может произойти исчезновение (заплавление) отверстий, а при диаметре сквозных отверстий > 2,5 мм в процессе перетяжки заготовки они могут потерять круговую форму, т.е. выбор диаметра отверстий заготовки в диапазоне значений 2 мм ÷ 2,5 мм обеспечивает их надежное сохранение и при этом их форма остается круговой. After fusion of the initial billet with the first quartz tube, the surface of the through holes formed is etched using hydrofluoric acid HF. After etching the holes, they have a diameter of 2 - 2.5 mm, after which the workpiece is pulled using a thermomechanical machine into the workpiece 8 (Fig. 7), having a diameter of ≅9.7 mm and containing a light guide core 9 and two through holes 10. Preliminary etching holes to a diameter of 2 - 2.5 mm due to the fact that when hauling a workpiece with a diameter of through holes <2 mm, holes may disappear (melting), and if the diameter of through holes> 2.5 mm, they may lose circular form i.e. the choice of the diameter of the workpiece holes in the range of 2 mm ÷ 2.5 mm ensures their reliable preservation and at the same time their shape remains circular.

После перетяжки заготовки внутреннюю поверхность сквозных отверстий вновь подвергают травлению фтороводородной кислотой до получения их диаметра D_отв≅3 мм, после чего в них вставляют стержни 12 (фиг. 9), после чего на тепломеханическом станке заготовка с помещенными в отверстия нагружающими стержнями 12 (фиг. 10) сплавляется в сплошной цилиндрический стержень. Для достижения величины двулучепреломления в световоде "PANDA" на уровне B= 5·10^-4 материал нагружающих стержней должен в достаточной степени отличаться по коэффициенту температурного расширения от чистого кварцевого стекла. Нагружающие стержни, как и исходные заготовки, изготавливаются MCVD-методом, причем материал стержня формируется с помощью осаждения кварцевого стекла, легированного окисью бора, которая значительно увеличивает температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла. При достижении в световедущей жиле световода величины двулучепреломления B=5·10^-4 разница в коэффициентах линейного расширения материала заготовки и нагружающих стержней такова, что практически становится невозможным сплавление заготовки диаметром 25 мм с нагружающими стержнями диаметром D_ст ^н=7,7 мм из-за последующего растрескивания заготовки, сплавленной в сплошной стержень. Вероятность растрескивания заготовки после сплавления уменьшается с уменьшением диаметра нагружающих стержней и практически становится равной нулю при D_ст ^н≅3 мм.After the workpiece is constricted, the inner surface of the through holes is again etched with hydrofluoric acid to obtain their diameter D _ot ≅ 3 mm, after which the rods 12 are inserted into them (Fig. 9), after which the workpiece with the loading rods 12 placed in the openings is placed on the heat-mechanical machine (Fig. . 10) fused into a solid cylindrical rod. To achieve birefringence in the PANDA fiber at B = 5 · 10 ^{-4, the} material of the loading rods should sufficiently differ in thermal expansion coefficient from pure quartz glass. The loading rods, as well as the initial blanks, are made by the MCVD method, and the rod material is formed by the deposition of quartz glass doped with boron oxide, which significantly increases the temperature coefficient of linear expansion of silica glass. When the birefringence reaches B = 5 · 10 ^-4 in the fiber guide, the difference in the linear expansion coefficients of the workpiece material and loading rods is such that it becomes practically impossible to fuse the workpiece with a diameter of 25 mm with loading rods with a diameter D _st ⁿ = 7.7 mm for subsequent cracking of the workpiece fused into a solid rod. The likelihood of cracking the preform after fusion decreases with decreasing diameter of the loading rods and practically becomes zero at D _st ⁿ н3 mm.

Для самых различных применений требуются световоды для работы на длинах волн λ=0.63 мкм;λ=0.85 мкм;λ=1.06 мкм;λ=1.3 мкм;λ=1.55 мкм и в основном двумя стандартными диаметрами кварцевой нити 125 мкм и 80 мкм. Для согласования с различными элементами на основе одномодовых волоконных световодов световоды "PANDA", выполняющие роль линии передачи, должны иметь и различную апертуру

где n₁ - показатель преломления материала световедущей жилы, а n₂ - показатель преломления материала отражающей оболочки. Для изготовления световодов "PANDA", имеющих различную апертуру, необходимо изготовление ряда исходных заготовок со сформированной соответствующим образом разницей показателей преломления между световедущей жилы и отражающей оболочкой. Для изготовления световодов "PANDA" с заданной апертурой, но предназначенных для работы на различных длинах волн достаточно изготовление только одного вида исходной заготовки с фиксированными геометрическими параметрами конструкции поперечного сечения. Для обеспечения работы световода на различных длинах волн сплавленную с нагружающими стержнями заготовку 8 (фиг. 11) помещают во вторую кварцевую трубу 14 с внутренним диаметром, равным диаметру заготовки. В этом случае рабочая длина волны световода будет определяться величиной внешнего диаметра кварцевой трубы. После помещения заготовки внутрь второй кварцевой трубы производят на установке вытяжки световодов вытяжку световода "PANDA", имеющего вид поперечного сечения 15 (фиг. 12). Данные по величине внешнего диаметра второй кварцевой трубы для световодов "PANDA", имеющих различную апертуру и длины волн отсечки для диаметров световодов 125 мкм и 80 мкм приведены в табл. 1, 2 соответственно.For a wide variety of applications, optical fibers are required to operate at wavelengths λ = 0.63 μm; λ = 0.85 μm; λ = 1.06 μm; λ = 1.3 μm; λ = 1.55 μm and basically two standard diameters of quartz filament are 125 μm and 80 μm. For matching with various elements based on single-mode fiber optic fibers, PANDA optical fibers, which act as transmission lines, must also have different apertures

where n ₁ is the refractive index of the light guide core material, and n ₂ is the refractive index of the material of the reflective shell. For the manufacture of PANDA optical fibers having a different aperture, it is necessary to manufacture a number of initial blanks with a correspondingly formed difference in refractive indices between the light guide core and the reflective sheath. For the manufacture of PANDA optical fibers with a given aperture, but designed to operate at different wavelengths, it is sufficient to produce only one type of the initial billet with fixed geometric parameters of the cross-sectional structure. To ensure the operation of the fiber at different wavelengths, the billet 8 fused with the loading rods (Fig. 11) is placed in the second quartz tube 14 with an inner diameter equal to the diameter of the billet. In this case, the working wavelength of the fiber will be determined by the magnitude of the outer diameter of the quartz tube. After placing the workpiece inside the second quartz tube, a PANDA fiber guide is drawn at the installation of an optical fiber hood, having a cross-sectional view 15 (Fig. 12). The data on the outer diameter of the second quartz tube for PANDA fibers having different apertures and cut-off wavelengths for the fiber diameters of 125 μm and 80 μm are given in Table. 1, 2, respectively.

Литература
1. А.М. Курбатов Патент РФ N 2043313, 1995 г.Literature
1. A.M. Kurbatov RF Patent N 2043313, 1995

Claims

A method of manufacturing a single-mode fiber waveguide by making semicircular grooves 1 to 2 mm deep on the outer surface of a cylindrical billet, placing it in the first quartz tube, fusing the first tube with the billet, first etching the inner holes of the preform in the etching solution, installing loading rods in the inner holes workpieces, fusing them with the workpiece into a continuous cylindrical rod and pulling the fiber, characterized in that before cutting the grooves carry out smooth grinding of two diametrically opposite sides of the workpiece along its entire length with a width of a flat surface of 1 - 2 mm and the same distance from the grinding plane to the center of the light guide core at the ends of the workpiece, the first etching is carried out to obtain a diameter of internal holes of 2 - 2.5 mm, after which constrict the workpiece to obtain its diameter ≅ 9.7 mm, then produce a second etching of the holes in the workpiece to a diameter of ≅ 3 mm, while a solid cylindrical rod is placed in a second quartz tube.