專利名稱：熊貓保偏光纖的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖制作方法，特別涉及一種熊貓保偏光纖的制備方法。
熊貓保偏光纖具有其他保偏光纖無(wú)可比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)今研制干涉型光纖傳感器(光纖螺等)，光纖元器件的主體部件。因此，科學(xué)技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家都在試圖發(fā)展此項(xiàng)及其相關(guān)高技術(shù)，但是由于此光纖的研制工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，所以僅日本、美國(guó)有優(yōu)等商品出售。為提高加工精度，減少誤差，日本采用VAD法制備φ50mm直徑的大予制棒(單模)。用MCVD工藝制備摻B2O3(≥15％)的應(yīng)力棒，經(jīng)超聲打孔、研磨、拋光等精細(xì)加工，最后組裝成熊貓型保偏光纖予制棒。經(jīng)拉絲，制成熊貓光纖。由于他們的設(shè)備先進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)豐富，研制的保偏光纖性能最佳。(損耗，(2dB/Km，拍長(zhǎng)，≤3.0mm，消光比優(yōu)于25dB(1Km)，工作波長(zhǎng)1.3μm)。但是這種超聲打孔法，則需要一臺(tái)超聲打孔機(jī)(價(jià)值24萬(wàn)元人民幣)、內(nèi)孔研磨拋光機(jī)、應(yīng)力棒滾圈機(jī)，大拉絲機(jī)(可拉φ40-50mm大棒)各一臺(tái)，造價(jià)昂貴，目前我國(guó)尚無(wú)單位具備這些條件。
本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種造價(jià)低且可確保光纖質(zhì)量的制備熊貓保偏光纖的工藝方法，即套管組合法。
如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種熊貓保偏光纖的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟①單模芯片的制備，用MCVD工藝制備出單模母棒，然后將其研磨，精細(xì)拋光成片狀，即單模芯片；②摻B2O3應(yīng)力棒的制備，用MCVD工藝制備出兩個(gè)應(yīng)力棒，然后將其研磨，精細(xì)拋光成“凸”字形截面；③預(yù)制棒的制備將單模芯片和兩個(gè)摻B2O3的應(yīng)力棒裝入高純石英管內(nèi)，單模芯片置入石英管的中心，兩個(gè)應(yīng)力棒相對(duì)于單模芯片對(duì)稱放置，且兩應(yīng)力棒的中心與芯片的中心為一條直線；④用拉線機(jī)將預(yù)制棒拉成光纖。
將單模芯片和兩個(gè)摻B2O3的應(yīng)力棒裝入高純石英管后，所留的隙縫可用石英棒或石英絲填充。
摻B2O3的應(yīng)力棒其截面也可研磨，精細(xì)拋光成半圓形。
單模芯片的中心與石英管外套管的中心偏差要小于3.0mm。
本發(fā)明的基本原理是熊貓光纖是把應(yīng)力區(qū)設(shè)在纖芯兩側(cè)，并形成局部對(duì)稱結(jié)構(gòu)。應(yīng)力施加區(qū)(SAP)在光纖徑向沿全長(zhǎng)度產(chǎn)生足夠大的熱膨脹應(yīng)力S≈Δa·ΔT·E(Δa熱膨脹系數(shù)之差，ΔT室溫至材料軟化點(diǎn)溫差；E楊氏模量)。從而使兩個(gè)垂直偏振模的傳播常數(shù)之差(Δβ=βx-βy)增大，甚至一個(gè)模處于截止?fàn)顟B(tài)，使模間耦合不復(fù)存在。足夠大的模雙折射(B·Δβ/K,K=2π/λ)可使保偏光纖的拍長(zhǎng)( Lb1.3=λ/B)縮短到≤3mm。消光比優(yōu)于25dB(1公里)，使光在光纖中傳輸?shù)钠駪B(tài)保持不變。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、制備工藝特殊，所需設(shè)備較簡(jiǎn)單、兼價(jià)，只要有平面研磨，拋光設(shè)備、一臺(tái)讀數(shù)顯微鏡和一臺(tái)高8-12m(可拉φ25-27mm)的拉絲機(jī)。就可制做熊貓光纖。只要嚴(yán)格操作(研磨、拋光及組裝)就可以制成高質(zhì)量的產(chǎn)品。
2、本方法同樣適用于研制折射率匹配型熊貓光纖和熊貓單偏振光纖。具有研制周期短，見(jiàn)效快，成本低的特點(diǎn)。
3、依本方法制成的熊貓光纖性能優(yōu)良達(dá)到九十年代國(guó)際產(chǎn)品水平。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1為單模芯示意圖。
圖2為單模芯片截面圖。
圖3為摻B2O3應(yīng)力棒示意圖。
圖4為摻B2O3應(yīng)力棒截面圖。
圖5為石英填充絲示意圖。
圖6為高純石英管示意圖。
圖7為熊貓光纖予制棒的剖面結(jié)構(gòu)圖。
如圖所示，用套管組合法制備熊貓光纖，依次包括如下步驟1、單模母棒的制備，此棒用MCVD工藝制備出，其幾何及光學(xué)參數(shù)如下表截長(zhǎng) 外徑芯徑 損耗 截止波長(zhǎng) 數(shù)值孔徑 模場(chǎng)直徑 注mm(φ)(2a) (1.3μm) (λc) NA(1.3)mm mm dB/Km (73μm測(cè)) MFDμm μm80141.0≤1.21.050.156.8圓正～～～ ～ ～ ～度平120 151.251.250.197.5直度(73μm測(cè))均合格單模母棒根據(jù)上表數(shù)據(jù)嚴(yán)格篩選后，經(jīng)研磨、精細(xì)拋光成片狀，即單模芯片1。用讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)。
2、摻B2O3應(yīng)力棒2的制備，此棒也是用MCVD工藝制備出，它是決定制成光纖的保偏性能優(yōu)劣的關(guān)鍵部件。其外徑φ10.5-12mm，截長(zhǎng)80-120mm，其主要參數(shù)為應(yīng)力區(qū)(SAP)直徑6.0-6.8mm，圓正度(5％，應(yīng)力區(qū)(SAP)摻B2O3濃度≥15mol％,SAP直徑與棒徑比t/b0.4-0.65。其摻雜濃度則由P104測(cè)其棒摻B2O3(芯)部分，由折射率凹陷值加以確定，要求在-0.0075～-0.0095之間。對(duì)其摻B2O3部分圓正度有嚴(yán)格要求，優(yōu)于90％則可選用將此棒研磨，精細(xì)拋光完成“凸”字形截面。然后用讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)。
3、光纖予制棒的制備，將上述單模芯片和兩個(gè)摻B2O3的應(yīng)力棒裝入高純石英管3內(nèi)，單模芯片置于石英管的中心，兩個(gè)應(yīng)力棒相對(duì)于單模芯片對(duì)稱放置，且兩應(yīng)力棒的中心與芯片的中心為一條直線，管內(nèi)間隙用石英棒4或石英絲填充，形成均勻堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)。該予制棒的參數(shù)如下外徑 芯徑 應(yīng)力區(qū) 應(yīng)力區(qū) SAP對(duì)稱 芯中心至 SAP A、B× (SAp) (SAP) 摻B2O3SAPSAP間 直徑 端外長(zhǎng)度 直徑圓正度 濃度 濃度差 距與芯 與棒 徑差偏差 半徑比 半徑比2b×L1 2at％ ρ4ρ r/st/b％mm mm mm mol％ mol％24-26 1.0 6.0 ＜5 ≥15 ＜0.52.00.40 ＜0.5× ～～ ～ ～100-1501.25 6.8 3.50.65注外包層與纖芯同心度偏差＜1.5％。
4、用拉絲機(jī)將予制棒經(jīng)拉成光纖。用此工藝生產(chǎn)合格的熊貓形保偏光纖90余公里。
上述摻B2O3的應(yīng)力棒，也可研磨、精細(xì)拋光成半圓形，這樣在裝入石英管后無(wú)需使用石英棒或石英絲填充。
權(quán)利要求
1.一種熊貓保偏光纖的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟①單模芯片的制備，用MCVD工藝制備出單模母棒，然后將其研磨，精細(xì)拋光成片狀，即單模芯片；②摻B2O3應(yīng)力棒的制備，用MCVD工藝制備出兩個(gè)應(yīng)力棒，然后將其研磨，精細(xì)拋光成“凸”字形截面；③預(yù)制棒的制備將單模芯片和兩個(gè)摻B2O3的應(yīng)力棒裝入高純石英管內(nèi)，單模芯片置入石英管的中心，兩個(gè)應(yīng)力棒相對(duì)于單模芯片對(duì)稱放置，且兩應(yīng)力棒的中心與芯片的中心為一條直線；④用拉線機(jī)將預(yù)制棒拉成光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熊貓保偏光纖的制備方法，其特征在于，將單模芯片和兩個(gè)摻B2O3的應(yīng)力棒裝入高純石英管后，所留的隙縫可用石英棒或石英絲填充。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熊貓保偏光纖的制備方法，其特征在于，摻B2O3的應(yīng)力棒其截面也可研磨，精細(xì)拋光成半圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熊貓保偏光纖的制備方法，其特征在于，單模芯片的中心與石英管外套管的中心偏差要小于3.0mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖制作方法,特別涉及一種熊貓保偏光纖的制備方法。依次包括如下步驟:①單模芯片的制備;②摻B
文檔編號(hào)G02B6/02GK1301973SQ9912713
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者申云華 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十六研究所