一種保偏光纖的制備方法，涉及光纖的制備領(lǐng)域，包括步驟：S1.采用PCVD工藝制備保偏芯棒和兩根摻硼應(yīng)力棒，保偏芯棒具有芯子和包層；S2.將保偏芯棒用石英套管在2000℃~2200℃的高溫下熔融并拉細(xì)得到保偏母棒；S3.在保偏母棒的中心線的兩側(cè)，縱向加工一對(duì)對(duì)稱的圓孔，圓孔中心線與保偏母棒中心線平行且位于同一平面；S4.將兩根摻硼應(yīng)力棒分別嵌入兩圓孔中，組合成保偏光纖預(yù)制棒；S5.將保偏光纖預(yù)制棒在熔融狀態(tài)下拉絲成保偏光纖；所述保偏光纖中，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例在2.0~4.0之間。本發(fā)明專利技術(shù)工藝簡便，制作成本低，軸向均勻性好，利于大規(guī)模生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光纖的制備領(lǐng)域，具體來講是。
技術(shù)介紹
偏振保持光纖(PolarizationMaintaining Optical Fiber)簡稱保偏光纖(PMF)，由于將雙折射引入到光纖中，使兼并的HExll與HEyll兩正交模式的傳播常數(shù)差別增大，兩模式耦合幾率減小，從而線偏振光能保持其偏振態(tài)在光纖中進(jìn)行傳輸。隨著光通信系統(tǒng)和光纖傳感等領(lǐng)域幅度調(diào)制向相位、偏振態(tài)調(diào)制的深入發(fā)展，光纖技術(shù)取得了進(jìn)展。保偏光纖所具有的線偏振保持能力，使得保偏光纖在許多與偏振相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域具有使用價(jià)值，如復(fù)用相干通信，光纖陀螺儀，偏振傳感、調(diào)制器等。保偏光纖產(chǎn)品包括幾何雙折射和應(yīng)力雙折射保偏光纖。幾何雙折射實(shí)例是橢 圓芯子保偏光纖，這種保偏光纖的芯子是橢圓形的，利用這種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。而目前的應(yīng)力雙折射保偏光纖，包括熊貓型(panda)、蝴蝶結(jié)型(bow-tie)、橢圓包層(elliptical clad)等。這類光纖的特點(diǎn)在于在光纖的包層中引入了具有高膨脹系數(shù)的應(yīng)力區(qū)擠壓芯子從而產(chǎn)生應(yīng)力雙折射。現(xiàn)有技術(shù)中保偏光纖制備多采用開槽法和打孔法。開槽法是通過對(duì)芯棒側(cè)向開槽，并將摻硼應(yīng)力棒放置于槽中最后進(jìn)行套管組合拉絲，如CN101033112A中介紹的保偏光纖制備方法，開槽法在拉絲過程中，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)容易變形，工藝重復(fù)性差，且需要對(duì)縫隙進(jìn)行填充，過程繁瑣。而打孔法即首先采用PCVD (plasma chemical vapor deposition等離子化學(xué)氣相沉積)工藝制備保偏芯棒和摻硼應(yīng)力棒；然后將保偏芯棒已經(jīng)與合適的套管通過高溫作用形成保偏母棒，通過槍鉆工藝在保偏母棒兩側(cè)對(duì)稱打出兩個(gè)平行孔；然后將摻硼應(yīng)力棒外磨至匹配尺寸；再將兩根外磨后的摻硼應(yīng)力棒嵌入保偏母棒中組合成保偏光纖預(yù)制棒，最后進(jìn)行拉絲即得到保偏光纖。但是傳統(tǒng)的打孔法制備保偏光纖具有下列不足第一由于石英玻璃預(yù)制棒的硬度非常高，打孔的深度和直徑受到限制，打孔深度一般在150_左右，且需要高精度機(jī)械精加工，成本高，同時(shí)對(duì)光纖的強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生一些影響。第二 受到摻硼應(yīng)力棒和孔的尺寸限制，一般打孔組合光纖預(yù)制棒的直徑偏小，單根光棒生產(chǎn)長度在40km以下,這對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)是不利的。第三受到加工精度影響，傳統(tǒng)的打孔法所加工的雙孔后續(xù)需要進(jìn)行拋光處理才能滿足下游工序需求，增加了工序成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供，該工藝簡便，制作成本低，軸向均勻性好，成品率高，利于大規(guī)模生產(chǎn)；制造的保偏光纖強(qiáng)度好、質(zhì)量高。為達(dá)到以上目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是，包括如下步驟S1.采用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝制備保偏芯棒和兩根摻硼應(yīng)力棒，保偏芯棒具有芯子和包層；S2.將所述保偏芯棒用石英套管在2000°C 2200°C的高溫下熔融成實(shí)心棒，并將其拉細(xì)得到保偏母棒，其中保偏芯棒的包層和石英套管高溫熔融后形成保偏母棒的石英包層；S3.將保偏母棒安裝在精密數(shù)控機(jī)床上，采用槍鉆在保偏母棒的中心線的兩側(cè)，即芯子中心線的兩側(cè)，縱向加工一對(duì)對(duì)稱的圓孔，圓孔中心線與保偏母棒中心線平行且位于同一平面上；S4.將所述兩根摻硼應(yīng)力棒分別嵌入保偏母棒中心線兩側(cè)的圓孔中，兩根摻硼應(yīng)力棒的中心線和保偏母棒中心線位于同一平面，且距離相等，組合成保偏光纖預(yù)制棒；S5.將所述保偏光纖預(yù)制棒安置在光纖拉絲塔上，在熔融狀態(tài)下將保偏光纖預(yù)制棒拉絲成保偏光纖；所述保偏光纖中，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例在2. (Γ4. O之間。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述摻硼應(yīng)力棒的摻雜成分是B2O3，摻硼應(yīng)力棒與石英玻璃的相對(duì)折射率差在-O. 409Γ-0. 80%之間。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述S3中對(duì)稱的圓孔平行度偏差小于O. 5mm，進(jìn)口偏 差小于O. 05mm,出口偏差小于O. 3_。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述采用槍鉆加工圓孔一次性成型，圓孔的內(nèi)表面粗糙度為O. 8微米以下。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述保偏芯棒直徑為21mm，芯子直徑為3. 9mm，保偏芯棒用截面面積為3100mm2的石英套管熔融、拉細(xì)得到保偏母棒，保偏母棒直徑為30mnT35_ ；摻硼應(yīng)力棒摻雜深度為-O. 40%，摻硼應(yīng)力棒直徑為8. 5mnTlO. 5mm，保偏母棒的圓孔直徑為9mnTllmm，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例為2. O,圓孔的深度為400mm ;制成保偏光纖的IOOm串音為-38dB。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述保偏芯棒直徑為21mm，芯子直徑為4. 2mm,保偏芯棒用截面面積為3100mm2的石英套管熔融、拉細(xì)得到保偏母棒，保偏母棒直徑為35mnT40_ ；摻硼應(yīng)力棒摻雜深度為-O. 80%，摻硼應(yīng)力棒直徑為10. 5mnTl2. 5mm，保偏母棒的圓孔直徑為llmnTl3mm，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例為2. 2，圓孔的深度為600mm ;制成保偏光纖的IOOm串音為-42dB。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述保偏芯棒直徑為21mm，芯子直徑為4. 4mm，保偏芯棒用截面面積為3100mm2的石英套管熔融、拉細(xì)得到保偏母棒，保偏母棒直徑為40mnT45mm ；摻硼應(yīng)力棒摻雜深度為-O. 60%，摻硼應(yīng)力棒直徑為12. 5mnTl4. 5_，保偏母棒的圓孔直徑為13mnTl5mm，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例為2. 5，圓孔的深度為800mm ;制成保偏光纖的IOOm串音為-39dB。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述保偏芯棒直徑為21mm，芯子直徑為4. 5mm，保偏芯棒用截面面積為3100mm2的石英套管熔融、拉細(xì)得到保偏母棒，保偏母棒直徑為45mnT50mm ；摻硼應(yīng)力棒摻雜深度為-O. 72%，摻硼應(yīng)力棒直徑為14. 5mnTl6. 5_，保偏母棒的圓孔直徑為15mnTl7mm，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例為3. O,圓孔的深度為IOOOmm ;制成保偏光纖的IOOm串音為-38dB。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述保偏芯棒直徑為21mm，芯子直徑為4. 6mm，保偏芯棒用截面面積為3100mm2的石英套管熔融、拉細(xì)得到保偏母棒，保偏母棒直徑為50mnT60_ ；摻硼應(yīng)力棒摻雜深度為-O. 55%，摻硼應(yīng)力棒直徑為16. 5mnTl7. 5mm，保偏母棒的圓孔直徑為17mnTl8mm，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例為4. O,圓孔的深度為IOOOmm ;制成保偏光纖的IOOm串音為-34dB。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述摻硼應(yīng)力棒內(nèi)具有應(yīng)力區(qū)。本專利技術(shù)的有益效果在于I、通過精確控制每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例，進(jìn)而控制拉絲形成的保偏光纖串音。2、采用槍鉆加工圓孔一次性成型，圓孔的內(nèi)表面粗糙度為O. 8微米以下，無需后續(xù)研磨拋光處理，降低工序成本。3、圓孔平行度偏差小于O. 5mm，進(jìn)口偏差小于O. 05mm,出口偏差小于O. 3mm，保證縱向均勻性，有利于大規(guī)模制備高保偏性能的光纖。4、采用PCVD工藝制本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種保偏光纖的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1.采用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝制備保偏芯棒和兩根摻硼應(yīng)力棒，保偏芯棒具有芯子和包層；S2.將所述保偏芯棒用石英套管在2000℃~2200℃的高溫下熔融成實(shí)心棒，并將其拉細(xì)得到保偏母棒，其中保偏芯棒的包層和石英套管高溫熔融后形成保偏母棒的石英包層；S3.將保偏母棒安裝在精密數(shù)控機(jī)床上，采用槍鉆在保偏母棒的中心線的兩側(cè)，即芯子中心線的兩側(cè)，縱向加工一對(duì)對(duì)稱的圓孔，圓孔中心線與保偏母棒中心線平行且位于同一平面上；S4.將所述兩根摻硼應(yīng)力棒分別嵌入保偏母棒中心線兩側(cè)的圓孔中，兩根摻硼應(yīng)力棒的中心線和保偏母棒中心線位于同一平面，且距離相等，組合成保偏光纖預(yù)制棒；S5.將所述保偏光纖預(yù)制棒安置在光纖拉絲塔上，在熔融狀態(tài)下將保偏光纖預(yù)制棒拉絲成保偏光纖；所述保偏光纖中，每根摻硼應(yīng)力棒靠近芯子的內(nèi)邊緣和芯子中心之間的距離，與芯子半徑之間的比例在2.0~4.0之間。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：柯一禮，李詩愈，陳偉，莫琦，胡福明，羅文勇，杜城，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢烽火銳光科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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