專利名稱：一種保偏光纖制造方法及保偏光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信及光纖傳感領(lǐng)域的光學(xué)波導(dǎo)纖維，尤其涉及一種保偏光纖制造方法及保偏光纖。
背景技術(shù)：
標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸?shù)臋M向空間模式HE11,實(shí)際上是兩個(gè)正交模式HEnx和HE1/的簡(jiǎn)并模式，此種模式下模態(tài)傳輸常數(shù)β χ β y。而實(shí)際的單模光纖由于幾何尺寸并非理想的圓形，以及外界應(yīng)力作用、彎曲和扭轉(zhuǎn)等因素的影響，導(dǎo)致模態(tài)簡(jiǎn)并的破壞，兩種模態(tài)傳輸常數(shù)β χ和β y不同，從而產(chǎn)生模態(tài)雙折射(幾何雙折射和應(yīng)力雙折射)，導(dǎo)致正交模分量間產(chǎn)生相位差，以及產(chǎn)生傳輸?shù)臅r(shí)延差，即偏振模色散。保偏光纖就是人為地引入雙折射，使正交模態(tài)之間傳播常數(shù)差Δ β (Δ β = βχ-βγ)增大，減小模態(tài)的耦合，從而維持光在光纖中傳輸?shù)钠駹顟B(tài)。90年代以來，保偏光纖偏振器技術(shù)研究取得了重大突破，為相關(guān)的光纖傳感器的實(shí)用化提供了技術(shù)保障，并且隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)步，光纖陀螺、光纖偏振器、光纖偏振耦合器、波分復(fù)用器、調(diào)制器、水聽器等對(duì)偏振保持光纖的需求量越來越大。目前， 已存在的幾種類型的保偏光纖中，應(yīng)力施加型的保偏光纖包括熊貓型(panda)、蝴蝶結(jié)型 (bow-tie)、橢圓纖芯型(elliptical core)、橢圓包層型(elliptical clad)及橢圓套層型 (elliptical jacket)等。在這些保偏光纖類型中，熊貓型的制作工藝較為簡(jiǎn)單，且具較為優(yōu)良的偏振保持特性和較低的損耗。如附圖1所示，為傳統(tǒng)熊貓型保偏光纖的結(jié)構(gòu)圖，其芯層a的軸線與包層b的軸線重合，兩個(gè)應(yīng)力棒單元s分別位于芯層a的兩側(cè)，且兩個(gè)應(yīng)力棒單元s的軸線與芯層a的軸線位于同一平面?，F(xiàn)有技術(shù)中熊貓保偏光纖的制造工藝主要采用管套棒(RIT)法或者鉆孔法。管套棒法是通過將芯棒和應(yīng)力棒裝在套管中然后加溫拉絲成纖，如CN99127132. 7中所介紹的熊貓保偏光纖的制備方法，但是管套棒法在拉絲過程中，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)容易變形，不同熊貓保偏光纖精度不容易統(tǒng)一，工藝重復(fù)性差，不適合大批量生產(chǎn)。而機(jī)械鉆孔法是保偏光纖常見的制造方法，通過在預(yù)制棒中機(jī)械鉆出兩個(gè)圓柱形孔，然后將應(yīng)力棒插入到圓孔中而形成。但是鉆孔需要高精度的機(jī)械精加工，由于精度的關(guān)系，稍微有所偏差就會(huì)造成加工孔的內(nèi)表面粗糙度高、兩個(gè)加工孔的對(duì)稱性差；另外，對(duì)鉆頭的要求較高，鉆頭較小力度不容易滿足， 隨著加工深度的加大，鉆頭尖端會(huì)有離心力向外甩動(dòng)，加工孔的出口會(huì)大于加工孔的入口， 況且加工效率低；綜上所述，均會(huì)對(duì)所加工的保偏光纖的強(qiáng)度與光學(xué)性能產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種保偏光纖制造方法及保偏光纖，其玻璃母棒設(shè)有開槽，應(yīng)力棒嵌入開槽內(nèi)，工藝重復(fù)性較高，提高光纖精度，開槽內(nèi)表面光潔度高，開槽對(duì)稱性好，提高了加工效率，保偏光纖的光學(xué)性能與可靠性得到顯著提尚。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取一種保偏光纖制造方法，包括如下步驟(1)玻璃母棒由側(cè)表面向內(nèi)開設(shè)兩個(gè)相對(duì)設(shè)置、形狀相同的開槽，將應(yīng)力棒加工成與所述開槽相配合的形狀，且所述兩個(gè)開槽橫截面的中心與玻璃母棒橫截面的圓心位于同一直線；( 將所述應(yīng)力棒分別插入玻璃母棒的每個(gè)開槽內(nèi)，所述玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后裝入套管內(nèi)，形成保偏光纖預(yù)制棒；( 將所述保偏光纖預(yù)制棒拉制成保偏光纖。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述在玻璃母棒上開槽和應(yīng)力棒的加工，二者為任意順序。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)所述玻璃母棒包括同軸線設(shè)置的芯層和套管，所述兩個(gè)開槽相對(duì)設(shè)置于芯層的兩側(cè)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述開槽為矩形槽，所述兩個(gè)開槽的中心線與玻璃母棒的軸線位于同一平面。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)所述兩個(gè)應(yīng)力棒均為柱體，其橫截面包括三條直角邊和一條圓弧邊，所述圓弧邊與玻璃母棒橫截面的邊線互補(bǔ)為圓形。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟( 所述玻璃母棒與應(yīng)力棒之間形成緊配合，玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后，與套管之間形成緊配合，且配合體之間的尺寸偏差小于0. 20mm。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(3)所述的保偏光纖，其在1550nm波長(zhǎng)的拍長(zhǎng)小于3. 50mm, 1550nm波長(zhǎng)的衰減系數(shù)小于0. 30dB/km, IOOm長(zhǎng)度的保偏光纖在1550nm波長(zhǎng)的偏振串音小于_40dB。本發(fā)明還設(shè)計(jì)一種保偏光纖，包括玻璃母棒、兩個(gè)應(yīng)力棒以及套設(shè)于二者之外的套管，所述玻璃母棒由側(cè)邊向內(nèi)設(shè)有兩個(gè)形狀相同的開槽，兩個(gè)開槽相對(duì)設(shè)置于玻璃母棒的芯層兩側(cè)，所述兩個(gè)應(yīng)力棒分別嵌入所述開槽內(nèi)，且所述應(yīng)力棒與所述開槽形狀、大小完全相同，所述兩個(gè)應(yīng)力棒的中心線與所述玻璃母棒的中心線位于同一平面。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩個(gè)應(yīng)力棒均為柱體，其橫截面包括三條直角邊邊和一條圓弧邊，所述圓弧邊與玻璃母棒橫截面的邊線互補(bǔ)為圓形。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述玻璃母棒與應(yīng)力棒之間形成緊配合，玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后，與套管之間形成緊配合，且配合體之間的尺寸偏差小于0. 20mm。本發(fā)明的有益效果在于(1)從玻璃母棒的側(cè)表面開槽，利用數(shù)控機(jī)床加工即可，不需要高精度的機(jī)械精加工，開槽內(nèi)表面光潔度高，加工效率高且成本降低，適合大規(guī)模生產(chǎn)；(2)開槽深度較大，不受鉆頭大小、長(zhǎng)短的限制，開槽前后統(tǒng)一，開槽的對(duì)稱性好；綜上所述，本發(fā)明所述的保偏光纖，具備良好的光學(xué)性能與可靠性，具備較短的拍長(zhǎng)，較低的衰減，偏振串音性能好。


圖1為背景技術(shù)中傳統(tǒng)熊貓型保偏光纖的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一種保偏光纖制造方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例保偏光纖的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)力棒的橫截面結(jié)構(gòu)圖5為本發(fā)明實(shí)施例中玻璃母棒的橫截面結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記芯層a，包層b，應(yīng)力棒單元s ；直角邊(i、j、k)，圓弧邊n，玻璃母棒e，芯層f，開槽g，應(yīng)力棒s，套管h。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2和圖5所示，本發(fā)明一種保偏光纖制造方法包括如下步驟(1)玻璃母棒e由側(cè)表面向內(nèi)開設(shè)兩個(gè)相對(duì)設(shè)置、形狀相同的開槽g，將應(yīng)力棒s 加工成與所述開槽g相配合的形狀，且所述兩個(gè)開槽g橫截面的中心與玻璃母棒e橫截面的圓心位于同一直線。所述玻璃母棒e包括同軸線設(shè)置的芯層f，所述兩個(gè)開槽g相對(duì)設(shè)置于芯層f的兩側(cè)。其中，在玻璃母棒e上開槽和應(yīng)力棒s的加工，二者之間為任意順序，還可以同時(shí)分別進(jìn)行。(2)將所述應(yīng)力棒s分別插入玻璃母棒的每個(gè)開槽g內(nèi)，所述玻璃母棒e與應(yīng)力棒s組合后裝入套管h內(nèi)，形成保偏光纖預(yù)制棒。所述玻璃母棒e與應(yīng)力棒s之間形成緊配合，玻璃母棒e與應(yīng)力棒s組合后，與套管h之間形成緊配合，且配合體之間的尺寸偏差小于 0. 20mm。(3)將所述保偏光纖預(yù)制棒拉制成保偏光纖，所述保偏光纖在1550nm波長(zhǎng)的拍長(zhǎng)小于3. 50mm，1550nm波長(zhǎng)的衰減系數(shù)小于0. 30dB/km, IOOm長(zhǎng)度的保偏光纖在1550nm波長(zhǎng)的偏振串音小于_40dB。如圖5所示，本發(fā)明的保偏光纖包括玻璃母棒e、兩個(gè)應(yīng)力棒s以及套設(shè)于二者之外的套管h，所述玻璃母棒e由側(cè)邊向內(nèi)設(shè)有兩個(gè)形狀相同的開槽g，兩個(gè)開槽g相對(duì)設(shè)置于玻璃母棒e的芯層f兩側(cè)，所述兩個(gè)應(yīng)力棒s分別嵌入所述開槽g內(nèi)，且所述應(yīng)力棒s與所述開槽g形狀、大小完全相同，所述兩個(gè)應(yīng)力棒s的中心線與所述玻璃母棒e的中心線位
于同一平面。下面通過3個(gè)具體實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。實(shí)施例1如圖2至圖5所示，將玻璃母棒e加工成柱體，其橫截面包括三條直角邊i、j、k和一條圓弧邊n，其中，直角邊j、k相互平行，長(zhǎng)度均為15. IOmm,直角邊i分別連接直角邊j、 k的一端，長(zhǎng)度為16. SOmm0所述圓弧邊η與玻璃母棒e橫截面的邊線互補(bǔ)為圓形，圓弧邊η 的曲率半徑為21. 60mm。將芯層直徑為3. 79mm,包層直徑為43. 20mm石英玻璃母棒e由側(cè)表面向內(nèi)加工兩個(gè)相對(duì)設(shè)置、形狀相同的開槽g，開槽g的尺寸與應(yīng)力棒s的尺寸相配合， 配合誤差為0. 12mm，所述兩個(gè)開槽g的中心線與母棒e的軸線位于同一平面。所述，母棒e 橫截面的圓心C2、兩個(gè)槽孔g橫截面的中心點(diǎn)Cl和C3在同一直線上。然后將兩根應(yīng)力棒s分別插入母棒e的開槽g中，插好后，再插入外徑為60mm的玻璃套管h中，h套管與開槽母棒的配合間隙為0. 16mm，從而組合成如圖5所示的保偏光纖預(yù)制棒。最后將所述保偏光纖預(yù)制棒置于拉絲塔上，在1900°C左右溫度下拉絲成直徑包層直徑為125微米，涂層直徑為246微米的保偏光纖，該光纖測(cè)試的主要指標(biāo)見表-1所示。
表-1保偏光纖性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種保偏光纖制造方法，其特征在于，包括如下步驟(1)玻璃母棒由側(cè)表面向內(nèi)開設(shè)兩個(gè)相對(duì)設(shè)置、形狀相同的開槽，將應(yīng)力棒加工成與所述開槽相配合的形狀，且所述兩個(gè)開槽橫截面的中心與玻璃母棒橫截面的圓心位于同一直線.一入 ，(2)將所述應(yīng)力棒分別插入玻璃母棒的每個(gè)開槽內(nèi)，所述玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后裝入套管內(nèi)，形成保偏光纖預(yù)制棒；(3)將所述保偏光纖預(yù)制棒拉制成保偏光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的保偏光纖制造方法，其特征在于步驟(1)中，所述在玻璃母棒上開槽和應(yīng)力棒的加工，二者為任意順序。
3.如權(quán)利要求1所述的保偏光纖制造方法，其特征在于步驟(1)所述玻璃母棒包括同軸線設(shè)置的芯層和套管，所述兩個(gè)開槽相對(duì)設(shè)置于芯層的兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的保偏光纖制造方法，其特征在于所述開槽為矩形槽，所述兩個(gè)開槽的中心線與玻璃母棒的軸線位于同一平面。
5.如權(quán)利要求1所述的保偏光纖制造方法，其特征在于步驟(1)所述兩個(gè)應(yīng)力棒均為柱體，其橫截面包括三條直角邊和一條圓弧邊，所述圓弧邊與玻璃母棒橫截面的邊線互補(bǔ)為圓形。
6.如權(quán)利要求1所述的保偏光纖制造方法，其特征在于步驟(2)所述玻璃母棒與應(yīng)力棒之間形成緊配合，玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后，與套管之間形成緊配合，且配合體之間的尺寸偏差小于0. 20mm。
7.如權(quán)利要求1所述的保偏光纖制造方法，其特征在于步驟(3)所述的保偏光纖，其在1550nm波長(zhǎng)的拍長(zhǎng)小于3. 50mm, 1550nm波長(zhǎng)的衰減系數(shù)小于0. 30dB/km, IOOm長(zhǎng)度的保偏光纖在1550nm波長(zhǎng)的偏振串音小于_40dB。
8.一種保偏光纖，包括玻璃母棒、兩個(gè)應(yīng)力棒以及套設(shè)于二者之外的套管，其特征在于所述玻璃母棒由側(cè)邊向內(nèi)設(shè)有兩個(gè)形狀相同的開槽，兩個(gè)開槽相對(duì)設(shè)置于玻璃母棒的芯層兩側(cè)，所述兩個(gè)應(yīng)力棒分別嵌入所述開槽內(nèi)，且所述應(yīng)力棒與所述開槽形狀、大小完全相同，所述兩個(gè)應(yīng)力棒的中心線與所述玻璃母棒的中心線位于同一平面。
9.如權(quán)利要求8所述的保偏光纖制造方法，其特征在于所述兩個(gè)應(yīng)力棒均為柱體， 其橫截面包括三條直角邊邊和一條圓弧邊，所述圓弧邊與玻璃母棒橫截面的邊線互補(bǔ)為圓形。
10.如權(quán)利要求9所述的保偏光纖制造方法，其特征在于所述玻璃母棒與應(yīng)力棒之間形成緊配合，玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后，與套管之間形成緊配合，且配合體之間的尺寸偏差小于 0. 20mm。
全文摘要
一種保偏光纖制造方法及保偏光纖，涉及光纖通信及光纖傳感領(lǐng)域的光學(xué)波導(dǎo)纖維，包括如下步驟(1)玻璃母棒由側(cè)表面向內(nèi)開設(shè)兩個(gè)相對(duì)設(shè)置、形狀相同的開槽，將應(yīng)力棒加工成與所述開槽相配合的形狀，且所述兩個(gè)開槽橫截面的中心與玻璃母棒橫截面的圓心位于同一直線；(2)將所述應(yīng)力棒分別插入玻璃母棒的每個(gè)開槽內(nèi)，所述玻璃母棒與應(yīng)力棒組合后裝入套管內(nèi)，形成保偏光纖預(yù)制棒；(3)將所述保偏光纖預(yù)制棒拉制成保偏光纖。所述其玻璃母棒設(shè)有開槽，應(yīng)力棒嵌入開槽內(nèi)，工藝重復(fù)性較高，開槽內(nèi)表面光潔度高，開槽對(duì)稱性好，提高了加工效率，保偏光纖的光學(xué)性能與可靠性得到顯著提高。
文檔編號(hào)G02B6/024GK102351415SQ20111016825
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者李詩愈, 杜城, 柯一禮, 羅文勇, 胡福明, 莫琦, 陳偉, 黃文俊 申請(qǐng)人:武漢烽火銳光科技有限公司