一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法

2023-04-24 15:39:46

專利名稱：一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種橢圓應力區型保偏光纖的製造技術領域，特別是一種超細徑的保偏光纖，其光纖外徑僅為40Mm。
背景技術：
保偏光纖對於線偏振光具有很強的偏振保持能力，主要用於偏振光幹涉型角度轉動測量中，其典型應用是用於製造光纖陀螺、光纖水聽器及相干光通信系統中。隨著國內外對光纖陀螺儀研究的深入，小型化是光纖陀螺儀的一個重要的發展方向。陀螺儀小型化的首要問題就是減小光纖環圈的體積，在光纖環圈長度不變的情況下，只能通過減少光纖直徑來減少光纖環圈的體積。此外，由於光纖直徑的減少還可以在相同長度下減少環圈纏繞的層數，這對於提高光纖環圈的溫度性能也具有積極的意義。目前，常用的保偏光纖根據應力區的不同分為熊貓型、領結型和橢圓型。理論研究表明，橢圓應力區型保偏光纖在製作超細光纖方面具有明顯的優勢，原因在於應力區減小對於橢圓應力區型保偏光纖的雙折射效應影響不大，較容易達到高雙折射，滿足光纖陀螺儀的要求，因此，橢圓應力區型保偏光纖是光纖陀螺儀小型化首先要解決的問題。橢圓應力層型保偏光纖的製作方法有多種。一種是在線一步成型法，即在MCVD車床上通過沉積和塌縮，再適當輔以刻蝕就一次成型一支預製棒，然後上塔拉製成保偏光纖，過程相對簡單，但工藝複雜，如中國專利「一」字型保偏光纖及其生產方法，公開號為CN1632629A，公開了 「一」字型保偏光纖及其生產方法；中國專利橢圓茄克型(即橢圓包層型)光纖預製棒和保偏光纖的結構和製造方法，公開號為CN1410375A，公開了橢圓茄克型光纖預製棒和保偏光纖的結構和制 造方法；第二種就是冷加工法，即在MCVD車窗上通過沉積和塌縮，製成一帶應力區的結構對稱的預製棒，然後在預製棒兩邊對稱切去適當的石英部分，然後在拉絲塔上拉成光纖，此方法需要進行冷加工，如果處理不好，會影響光纖強度，並且該法費時、廢料，成本高，如美國專利Polarization Controlling Optical FiberPreform and Fabrication Methods,專利號為 US 2006/0191295A1 ;第三種是壓縮-拼片法，即在MCVD車窗上通過沉積和塌縮，製成一帶應力區的結構對稱的預製棒，然後將預製棒壓成橢圓狀，再在兩邊拼上適當的石英片一塊拉絲，此法操作難度大，成品率低，如中國專利棒型保偏光纖，專利號為200820108679.6。相對於專利號201010209155.8提出的一種保偏光纖的製造方法——拼片套管法，本發明工藝更具有工藝簡單、一致性高的優點。

發明內容
本發明要解決的問題是提供一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法，用以滿足小型化光纖陀螺對超細直徑保偏光纖的需求。為解決上述技術問題，本發明提供了一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法，包括以下步驟:
(I)利用MCVD工藝製作帶有應力區的待加工的光纖預製棒；(2)將所述待加工的光纖預製棒固定在磨床上，將其外徑磨至合適的尺寸並進行拋光，得到光纖預製棒芯棒；
(3)將圓形石英棒固定在鑽床上，在中心對稱鑽出三個圓孔，然後將相鄰兩孔的隔斷打通，只留一部分凸出，並進行拋光，得到石英外套件；
(4)將光纖預製棒芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纖預製棒；
(5)將所述正式的光纖預製棒拉製成橢圓應力區型保偏光纖。本發明採用打孔組合式的方法製作光纖預製棒，採用該方法加工的光纖預製棒，具有工藝簡單、易於產品化的優點，並且利用該方法製作光纖有利於提高保偏光纖的產能。


圖1是本發明實施例中的帶有應力區的光纖預製棒；
圖2是本發明實施例中的加工後的光纖預製棒芯棒；
圖3是本發明實施例中的石英外套件；
圖4是本發明實施例中的保偏光纖製造流程 圖5是本發明實施例中的光纖預製棒的拉絲過程示意圖。附圖標記:
外包層5，應力層6，內包層7，棒芯8，石英棒9，開孔區10。
·
具體實施例方式本發明提供了一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法，以下結合附圖以及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不限定本發明。本發明實施例涉及一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法，包括以下步驟:
(1)利用MCVD工藝製作帶有應力區的待加工的光纖預製棒，外徑l(Tl5mm，應力區直徑為5 8mm ；
(2)將所述待加工的光纖預製棒固定在磨床上，將其外徑磨至合適的尺寸並進行拋光，得到光纖預製棒芯棒，外徑為7 IOmm ；
(3)將圓形石英棒固定在鑽床上，在中心對稱鑽出三個圓孔，然後將相鄰兩孔的隔斷打通，只留一部分凸出，並進行拋光，得到石英外套件，外徑為2(T30mm，中心孔徑的尺寸為7 10±0.1臟，兩側孔徑尺寸為5 7±0.I臟；
(4)將光纖預製棒芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纖預製棒；
(5)將所述正式的光纖預製棒在拉絲塔上拉製成橢圓應力區型保偏光纖，拉絲溫度2000±20°C，光纖外徑為 42±2Mm。下面，以兩個具體實例進行詳細說明:
第一實施例:
(1)利用MCVD車床製作帶有應力區的待加工的光纖預製棒，預製棒外徑為10_，應力區直徑為5mm ；
(2)將待加工的光纖預製棒固定在磨床上，將外徑磨至8mm，然後進行拋光，拋至7$^
mm ；(3)將外徑為20mm、長200mm的石英棒固定在鑽床上,在中心鑽出一個尺寸為mm
的圓孔，兩側鑽出尺寸為5±0.1mm的圓孔；
(4)將預製棒芯棒插入石英外套件中心孔，並固定，得到正式預製棒；
(5)將正式預製棒固定在拉絲塔上，在2000°C的溫度拉成橢圓應力區型保偏光纖，外徑40Mm。
第二實施例:
(1)利用MCVD車床製作帶有應力區的待加工的光纖預製棒，預製棒外徑為15_，應力區直徑為8mm ；
(2)將待加工的光纖預製棒固定在磨床上，將外徑磨至10mm，然後進行拋光，拋至IOt1
mm ；
(3)將外徑為30mm、長200mm的石英棒固定在鑽床上,在中心鑽出一個尺寸為IO^'1mm
的圓孔，兩側鑽出尺寸為7±0.1mm的圓孔；
(4)將預製棒芯棒插入石英外套件中心孔，並固定，得到正式預製棒；
(5)將正式預製棒固定在拉絲塔上，在2000°C的溫度拉成橢圓應力區型保偏光纖，外徑40Mm。
由上述實施例可以看出，本發明採用打孔組合式的方法製作光纖預製棒，採用該方法加工的光纖預製棒，具有工藝簡單、易於產品化的優點，並且利用該方法製作光纖有利於提高保偏光纖的產能。
權利要求
1.一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)利用MCVD工藝製作帶有應力區的待加工的光纖預製棒； (2)將所述待加工的光纖預製棒固定在磨床上，將其外徑磨至合適的尺寸並進行拋光，得到光纖預製棒芯棒； (3)將圓形石英棒固定在鑽床上，在中心對稱鑽出三個圓孔，然後將相鄰兩孔的隔斷打通，只留一部分凸出，並進行拋光，得到石英外套件； (4)將光纖預製棒芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纖預製棒； (5)將所述正式的光纖預製棒拉製成橢圓應力區型保偏光纖。
2.如權利要求I所述的待加工的光纖預製棒，其特徵在於，其外徑為l(Tl5±lmm，應力區直徑為5 8±0· 5mm。
3.如權利要求I所述的光纖預製棒芯棒，其特徵在於，其外徑為7 10±0.5mm。
4.如權利要求I所述的石英外套件，其特徵在於其外徑為2(T30±lmm，中心孔徑的尺寸為7 10±0. 1mm，兩側孔徑尺寸為5 7±0. 1_。
5.如權利要求I所述的光纖製造方法，其特徵在於，將所述的正式預製棒在拉絲塔上拉製成保偏光纖。
6.如權利要求I所述的光纖製造方法，其特徵在於，將所述的正式預製棒在拉絲塔上加熱到2000±20°C，使其熔融軟化後，拉製成保偏光纖。
7.如權利要求5或6所述的光纖製造方法，其特徵在於，保偏光纖的應力區為橢圓形，保偏光纖的外徑為40±2Mm。
全文摘要
本發明公開了一種橢圓應力區型保偏光纖的製造方法，包括以下步驟採用MCVD工藝製作帶有應力區的待加工預製棒；將待加工預製棒固定在磨床上，將外徑磨至合適的尺寸，得到光纖預製棒芯棒；將石英棒端面鑽三個孔，得到石英外套件；將芯棒插入石英外套件的中心孔，得到正式的光纖預製棒；將光纖預製棒固定在拉絲塔上拉成橢圓應力區型保偏光纖。橢圓應力區型保偏光纖的橫截面結構由外到內依次是外包層(1)、應力區(2)、內包層(3)和芯層(4)，其特徵在於應力區(2)為橢圓形，橢圓度都在2.5:1以上。本發明所具有的優點是外套件為高純石英，成本相對較低，降低了生產成本；工藝流程簡單，重複性較高，圓孔內表面光潔度高、對稱性好，提高了加工效率，保偏光纖的光學性能與可靠性得到顯著提高。
文檔編號C03B37/018GK103253860SQ201210459319
公開日2013年8月21日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者隋寧菠, 杭利軍, 魏國盛, 臧曉微 申請人:北京一輕研究院