RU2396580C1 - Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения - Google Patents
Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396580C1 RU2396580C1 RU2009110343/28A RU2009110343A RU2396580C1 RU 2396580 C1 RU2396580 C1 RU 2396580C1 RU 2009110343/28 A RU2009110343/28 A RU 2009110343/28A RU 2009110343 A RU2009110343 A RU 2009110343A RU 2396580 C1 RU2396580 C1 RU 2396580C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulating
- shells
- core
- quartz glass
- less
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 14
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 13
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 3
- 229940119177 germanium dioxide Drugs 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000012681 fiber drawing Methods 0.000 description 2
- 229940104869 fluorosilicate Drugs 0.000 description 2
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Способ может применяться в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических полей. Способ включает получение методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) цилиндрической заготовки, содержащей осаждаемые на опорную наружную оболочку из кварцевого стекла сердцевину, изолирующую, напрягающую и технологическую оболочки. С диаметрально противоположных сторон заготовки нарезают две канавки, осуществляют высокотемпературное кругление заготовки и вытягивание волокна. Осаждаемые оболочки изготавливают с одинаковым показателем преломления, величина которого меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла. Технологическую оболочку выполняют с эллиптичностью не менее 0,25. Изолирующую и технологическую оболочки легируют фтором. Технический результат заключается в повышении степени сохранения поляризации излучения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих состояние поляризации введенного в них излучения. Такие световоды применяются в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических полей.
Одномодовое оптическое волокно, получаемое предлагаемым способом, имеет в поперечном сечении круглую сердцевину, окруженную изолирующей оболочкой и эллиптическую напрягающую оболочку, которые расположены внутри опорного слоя из кварцевого стекла. Световоды, имеющие такую конструкцию, обладают повышенными свойствами сохранения поляризации света, которая обеспечивается за счет анизотропии радиальных напряжений, обусловленных эллиптической формой напрягающей оболочки.
Оптическое волокно с эллиптической напрягающей оболочкой выгодно отличается от других конструкций световодов, сохраняющих поляризацию излучения, более простой технологией их изготовления с обеспечением высокой производительности и низкой стоимости изделий.
Наиболее распространенный способ получения одномодовых волоконных световодов с эллиптической напрягающей оболочкой ("Single polarization optical fibers. Exposed cladding technique" - Applied Physics Letters, v.33, №9, 1978, p.815) состоит из следующих основных операций:
- изготовление цилиндрической заготовки методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) слоев легкоплавкой напрягающей оболочки и сердцевины внутри трубы из кварцевого стекла;
- обработка цилиндрической заготовки на шлифовальном станке для образования плоскопараллельных поверхностей;
- высокотемпературное крушение заготовки, при котором напрягающая оболочка принимает эллиптичную форму;
- вытяжка волокна.
Такой способ недостаточно экономичен и низкопроизводителен, так как операция абразивной обработки заготовок трудоемка, продолжительна и приводит к значительным потерям дорогостоящей стекломассы. Более того, незначительная стрела прогиба предзаготовки при операции плоскопараллельного шлифования приводит к нарушению соосного расположения сердцевины относительно наружного диаметра заготовки.
Известен усовершенствованный способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, описанный в патенте РФ №2155359, опубликованный 27.08.2000 по индексу МПК G02B 6/17. Способ заключается в получении методом MCVD цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, изолирующую, напрягающую и технологическую оболочки, осажденные на трубу из кварцевого стекла, образующую наружную оболочку, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок шириной 0,3-1 мм, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна. В процессе кругления заготовки круглая низковязкая напрягающая оболочка принимает эллиптическую форму, в то время как сердцевина остается круглой. Такой способ, усовершенствованный по сравнению с предыдущим методом, позволяет снизить потери дорогостоящей стекломассы при абразивной обработке и существенно снижает длительность процесса изготовления заготовок волоконных световодов. Более того, локализованный участок обработки абразивным кругом исключает в отличие от упомянутого выше аналога влияние стрелы прогиба заготовки на нарушение соосного расположения сердцевины, так как на глубину канавки не влияет степень изогнутости заготовки.
Способ получения заготовок волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, описанный в патенте РФ №2155359, принят за прототип предлагаемого изобретения. Недостатком данного способа является ограничение степени сохранения поляризации излучения величиной h параметра, равного 7×10-5 м-1 (при двулучепреломлении, равном 4×10-4) из-за малых оптических потерь света в ортогональной нерабочей моде.
Задача настоящего изобретения состоит в повышении степени сохранения поляризации излучения за счет создания эллиптичной технологической оболочки, расположенной между напрягающей оболочкой и материалом опорной кварцевой трубы. Дополнительным эффектом может быть снижение оптических потерь световодов за счет уменьшения содержания диоксида германия в сердцевине при одновременном снижении величины показателя преломления окружающих ее оболочек.
Поставленная задача решается новым способом изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, заключающимся в получении методом MCVD цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, изолирующую, напрягающую, технологическую оболочки и наружную оболочку, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна, в котором в отличие от прототипа изготавливают осаждаемые оболочки с одинаковым показателем преломления, величина которого меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла, а технологическую оболочку выполняют с эллиптичностью не менее 0,25. При этом содержание диоксида германия в сердцевине не превышает 2 мол.%, а изолирующая и технологическая оболочки содержат фтор. Легирование кварцевого стекла оболочек фтором осуществляют с помощью газа-носителя, предназначенного для подачи паров SiCl4 в реакционную зону, причем предпочтительно используют газообразный SiF4.
Все оболочки кроме наружной, которая получается из опорной кварцевой трубы и на которую наносятся все другие внутренние оболочки, имеют одинаковую величину показателя преломления во избежание возникновения паразитных световодных структур, приводящих к повышенным оптическим потерям и деполяризации излучения. Снижение показателя преломления каждой внутренней осаждаемой оболочки относительно показателя преломления наружной оболочки обеспечивает достаточно высокий уровень числовой апертуры, что необходимо для уменьшения влияния изгиба световода на его оптические потери.
Эллиптичность технологической оболочки обеспечивает увеличение оптических потерь на излучение одной из двух основных ортогональных мод, благодаря чему повышается уровень поляризационной устойчивости рабочей моды.
В новом способе снижается содержание GeO2 в сердцевине до уровня не более 2%, что приводит к снижению оптических потерь на рэлеевское рассеяние.
Для повышения содержания фтора в кварцевом стекле увеличивают давление SiF4 в реакционной зоне, что достигается использованием газообразного тетрафторида кремния вместо кислорода в качестве газа-носителя для транспортировки паров SiCl4.
Совокупность изложенных признаков и анализ отличий от прототипа по существующему уровню техники позволяет сделать вывод о «новизне» и «изобретательском уровне» нового способа.
Способ иллюстрируется чертежами, на которых изображены структуры поперечного сечения заготовки волокна на различных стадиях обработки.
На Фиг.1 показано сечение заготовки с вырезанными канавками прямоугольного сечения, где в опорном слое из кварцевого стекла расположены слои технологической оболочки 1, напрягающей оболочки 2, изолирующей оболочки 3, сердцевины 4, цифрой 5 обозначена наружная оболочка, а цифрой 6 обозначены вырезанные канавки.
На Фиг.2 показано сечение заготовки после кругления, в результате чего напрягающая оболочка 2 и технологическая оболочка 1 принимают эллиптичную форму.
Пример. На внутреннюю поверхность отрезка трубы из кварцевого стекла с наружным диаметром 20 мм, толщиной стенки 2 мм и длиной 1 м методом внутреннего газофазного осаждения наносили слои фторсиликатной технологической оболочки, слои боросиликатной напрягающей оболочки, слои изолирующей фторсиликатной оболочки и слои германосиликатной сердцевины, содержащей 2 мол.% GeO2. В процессе осаждения слоев технологической и изолирующей оболочек в качестве газа носителя для SiCl4 использовали тетрафторид кремния. Показатель преломления оболочек на 0,008 был меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла. Высокотемпературное коллапсирование трубки в штабик за два прохода горелки при 2000°C привело к формированию осажденных слоев в виде концентрических окружностей (Фиг.1). После нарезания канавок 6 шириной 1 мм и глубиной 4 мм (Фиг.1) заготовку подвергли высокотемпературному круглению, в результате чего напрягающая и технологическая оболочка стали эллиптичными с эллиптичностью, соответственно, 0,6 и 0,25. Отношение диаметров изолирующей оболочки и сердцевины находилось в пределах 1,9-2,1.
Из заготовки диаметром 11,5 мм, полученной описанным способом, было получено 2 км анизотропного одномодового световода с диаметром стекловолокна 125 мкм и диаметром двойного полимерного покрытия 250 мкм. Степень сохранения поляризации излучения (h - параметр) рабочей моды на длине волны 1,55 мкм = 1·10-6 м-1, оптические потери=0,7 дБ/км, длина волны отсечки высшей моды = 1,35 мкм.
В контрольном образце световода, изготовленном таким же образом, но с эллиптичностью технологической оболочки 0,15 (за счет увеличения ее толщины в цилиндрической заготовке) степень сохранения поляризации излучения на той же длине волны была хуже: h=5·10-6, а длина волны отсечки и оптические потери остались неизменными.
Вышеизложенные сведения подтверждают очевидную промышленную применимость предлагаемого способа изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения.
Claims (3)
1. Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, заключающийся в получении методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) цилиндрической заготовки, содержащей осаждаемые на опорную наружную оболочку из кварцевого стекла сердцевину, изолирующую, напрягающую и технологическую оболочки, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном крушении заготовки и вытягивании волокна, отличающийся тем, что изготавливают осаждаемые оболочки с одинаковым показателем преломления, величина которого меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла, при этом технологическую оболочку выполняют с эллиптичностью не менее 0,25, а изолирующую и технологическую оболочки легируют фтором.
2. Способ по п,1, отличающийся тем, что легирование изолирующей и технологической оболочек осуществляют с помощью газа-носителя, предназначенного для подачи паров SiCl4 в реакционную зону, причем предпочтительно используют газообразный SiF4.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание диоксида германия в сердцевине не превышает 2 мол.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110343/28A RU2396580C1 (ru) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110343/28A RU2396580C1 (ru) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2396580C1 true RU2396580C1 (ru) | 2010-08-10 |
Family
ID=42699156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009110343/28A RU2396580C1 (ru) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2396580C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764038C1 (ru) * | 2021-05-20 | 2022-01-12 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ изготовления радиационно-стойких волоконных световодов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515461A (en) * | 1994-06-20 | 1996-05-07 | The Regents Of The University Of California | Polarization-independent optical wavelength filter for channel dropping applications |
| RU2155359C2 (ru) * | 1998-07-30 | 2000-08-27 | Ероньян Виктор Артемьевич | Способ изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
| RU2272002C2 (ru) * | 2004-03-03 | 2006-03-20 | Михаил Артемьевич Ероньян | Способ изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
| RU2301782C1 (ru) * | 2005-10-27 | 2007-06-27 | Александр Михайлович Курбатов | Способ изготовления одномодового волоконного световода, сохраняющего поляризацию излучения |
-
2009
- 2009-03-20 RU RU2009110343/28A patent/RU2396580C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515461A (en) * | 1994-06-20 | 1996-05-07 | The Regents Of The University Of California | Polarization-independent optical wavelength filter for channel dropping applications |
| RU2155359C2 (ru) * | 1998-07-30 | 2000-08-27 | Ероньян Виктор Артемьевич | Способ изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
| RU2272002C2 (ru) * | 2004-03-03 | 2006-03-20 | Михаил Артемьевич Ероньян | Способ изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения |
| RU2301782C1 (ru) * | 2005-10-27 | 2007-06-27 | Александр Михайлович Курбатов | Способ изготовления одномодового волоконного световода, сохраняющего поляризацию излучения |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764038C1 (ru) * | 2021-05-20 | 2022-01-12 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ изготовления радиационно-стойких волоконных световодов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113009619B (zh) | 具有氟和氯共掺杂芯区域的低损耗光纤 | |
| CA2008451C (en) | Polarization-maintaining optical fiber | |
| US7900481B2 (en) | Method of making an optical fiber | |
| US9139466B2 (en) | Optical fiber preform, optical fiber, and method of manufacturing optical fiber preform | |
| US10838141B2 (en) | Spun round core fiber | |
| JP4465527B2 (ja) | 微細構造光ファイバ、プリフォーム及び微細構造光ファイバの製造方法 | |
| US8977095B2 (en) | Polarization maintaining optical fibers with intracore stress mechanisms | |
| JP5612654B2 (ja) | ファイバ・レーザおよびファイバ増幅器用の希土類がドープされ有効区域が大きい光ファイバ | |
| JP5896056B2 (ja) | 光ファイバ母材および光ファイバ | |
| JP6310378B2 (ja) | 光ファイバ用シリカガラス母材の製造方法 | |
| JP2012162409A (ja) | 光ファイバ母材製造方法 | |
| CN102385103A (zh) | 光纤、光纤预制体以及制造光纤预制体的方法 | |
| JP2007536580A5 (ru) | ||
| RU2576686C1 (ru) | Mcvd способ изготовления заготовок для одномодовых световодов | |
| JP2009209039A (ja) | フォトニックバンドギャップ光ファイバ | |
| WO2024190234A1 (ja) | マルチコア光ファイバ | |
| RU2396580C1 (ru) | Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения | |
| WO2018138736A2 (en) | Optical fiber draw assembly and fabricated optical fiber thereof | |
| RU2155359C2 (ru) | Способ изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения | |
| RU2511023C1 (ru) | Способ изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов | |
| CN102649621B (zh) | 石英玻璃的制造方法以及光纤 | |
| CN112596151B (zh) | 一种掺铒保偏有源光纤及其制备方法 | |
| RU2764240C1 (ru) | Способ изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов | |
| RU2272002C2 (ru) | Способ изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения | |
| RU2272003C1 (ru) | Способ высокотемпературной химической обработки поверхности стекла |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20140812 |