熊猫保偏光纤的制备方法

1、一种熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
①单模芯片的制备，用MCVD工艺制备出单模母棒，然后将其研磨，精 细抛光成片状，即单模芯片；
②掺B2O3应力棒的制备，用MCVD工艺制备出两个应力棒，然后将其研 磨，精细抛光成“凸”字形截面；
③预制棒的制备：将单模芯片和两个掺B2O3的应力棒装入高纯石英管 内，单模芯片置入石英管的中心，两个掺B2O3的应力棒相对于单模芯片， 对称放置，且两个掺B2O3的应力棒的中心与芯片的中心为一条直线④用拉线机将预制棒拉成光纤。
2、根据权利要求1所述的熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，将 单模芯片和两个掺B2O3的应力棒装入高纯石英管后，所留的隙缝可用石英 棒或石英丝填充。
3、根据权利要求1所述的熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，掺 B2O3的应力棒其截面也可研磨，精细抛光成半圆形。
4、根据权利要求1所述的熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，单 模芯片的中心与石英管外套管的中心偏差要小于3.0mm。

本发明属于光纤制作方法，特别涉及一种熊猫保偏光纤的制备方法。\n熊猫保偏光纤具有其他保偏光纤无可比拟的诸多优点，因而成为当今 研制干涉型光纤传感器(光纤螺等)、光纤元器件的主体部件。因此，科学 技术先进的国家都在试图发展此项及其相关高技术，但是由于此光纤的研 制工艺复杂，技术难度大，所以仅日本、美国有优等商品出售。为提高加 工精度，减少误差，日本采用VAD法制备φ50毫米直径的大予制棒(单模)。 用MCVD工艺制备掺B2O3(≥15％)的应力棒，经超声打孔、研磨、抛光等精 细加工，最后组装成熊猫型保偏光纤予制棒。经拉丝，制成熊猫光纤。由 于他们的设备先进，经验丰富，研制的保偏光纤性能最佳。(损耗，＜2dB/ Km，拍长，≤3.0毫米，消光比：优于25dB(1Km)，工作波长1.3μm)。但是这 种超声打孔法，则需要一台超声打孔机(价值24万元人民币)、内孔研磨抛 光机、应力棒滚圈机，大拉丝机(可拉φ40-50毫米大棒)各一台，造价昂贵， 目前我国尚无单位具备这些条件。\n本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种造 价低且可确保光纤质量的制备熊猫保偏光纤的工艺方法，即套管组合法。\n如上构思，本发明的技术方案是：\n一种熊猫保偏光纤的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：\n①单模芯片的制备，用MCVD工艺制备出单模母棒，然后将其研磨，精 细抛光成片状，即单模芯片；\n②掺B2O3应力棒的制备，用MCVD工艺制备出两个应力棒，然后将其研 磨，精细抛光成“凸”字形截面；\n③预制棒的制备：将单模芯片和两个掺B2O3的应力棒装入高纯石英管 内，单模芯片置入石英管的中心，两个掺B2O3的应力棒相对于单模芯片： 对称放置，且两个掺B2O3的应力棒的中心与芯片的中心为一条直线\n④用拉线机将预制棒拉成光纤。\n将单模芯片和两个掺B2O3的应力棒装入高纯石英管后，所留的隙缝可 用石英棒或石英丝填充。\n掺B2O3的应力棒其截面也可研磨，精细抛光成半圆形。\n单模芯片的中心与石英管外套管的中心偏差要小于3.0毫米。\n本发明的基本原理是：熊猫光纤是把应力区设在纤芯两侧。并形成局 部对称结构。应力施加区(SAP)在光纤径向沿全长度产生足够大的热膨胀 应力：S≈Δα·ΔT·E (Δα：热膨胀系数之差；ΔT：室温至材料软化点温 差；E：杨氏模量)。从而使两个垂直偏振模的传播常数之差(Δβ＝βx-βy) 增大，甚至一个模处于截止状态，使模间耦合不复存在。足够大的模双折 射(B＝Δβ/K，K＝2π/λ)可使保偏光纤的拍长(Lb1.3＝λ/B)缩短到≤3mm。 消光比优于25dB(1公里)，使光在光纤中传输的偏振态保持不变。\n本发明的优越性在于：\n1、制备工艺特殊，所需设备较简单、兼价，只要有平面研磨，抛光 设备、一台读数显微镜和一台高8-12m(可拉φ25-27毫米的拉丝机。就可 制做熊猫光纤。只要严格操作(研磨、抛光及组装)就可以制成高质量的产 品。\n2、本方法同样适用于研制折射率匹配型熊猫光纤和熊猫单偏振光纤。 具有研制周期短，见效快，成本低的特点。\n3、依本方法制成的熊猫光纤性能优良达到九十年代国际产品水平。\n以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。\n图1为单模芯示意图。\n图2为单模芯片截面图。\n图3为掺B2O3应力棒示意图。\n图4为掺B2O3应力棒截面图。\n图5为石英填充丝示意图。\n图6为高纯石英管示意图。\n图7为熊猫光纤予制棒的剖面结构图。\n如图所示，用套管组合法制备熊猫光纤，依次包括如下步骤：\n1、单模母棒的制备，此棒用MCVD工艺制备出，其几何及光学参数如 下表： 截长    外径    芯径 损耗       截止波长  数值孔径  模场直径  注 毫米    (φ)    (2α)(1.3μm)   (λc)     NA        (1.3)\n    毫米    毫米 dB/Km      (73μm测)           MFD\n                            μm                 μm 80    14    1.0  ≤1.2  1.05    0.15    6.8       圆正 ～    ～    ～          ～      ～      ～        度平 120   15    1.25        1.25    0.19    7.5       直度\n                                    (73μm测) 均合格 单模母棒根据上表数据严格筛选后，经研磨、精细抛光成片状，即单模芯 片1。用读数显微镜进行检测。\n2、掺B2O3应力棒2的制备，此棒也是用MCVD工艺制备出，它是决定制 成光纤的保偏性能优劣的关键部件。其外径φ10.5-12毫米，截长80-120毫 米，其主要参数为应力区(SAP)直径6.0-6.8毫米，圆正度＜5％，应力区(SAP) 掺B2O3浓度≥15mol％，SAP直径与棒径比t/b0.4-0.65。其掺杂浓度则 由P104测其棒掺B2O3(芯)部分，由折射率凹陷值加以确定，要求在-0.007 5～-0.0095之间。对其掺B2O3部分圆正度有严格要求，优于90％则可选用将 此棒研磨，精细抛光完成“凸”字形截面。然后用读数显微镜进行检 测。\n3、光纤予制棒的制备，将上述单模芯片和两个掺B2O3的应力棒装入 高纯石英管3内，单模芯片置于石英管的中心，两个应力棒相对于单模芯 片对称放置，且两应力棒的中心与芯片的中心为一条直线，管内间隙用石 英棒4或石英丝填充，形成均匀坚实结构。该予制棒的参数如下： 外径    芯径   应力区  应力区  SAP     对称    芯中心至  SAP    A.B ×                           (SAP)   (SAP)   掺B2O3SAP     SAP间     直径   端外 长度           直径    圆正度  浓度    浓度差  距与芯    与棒   径差\n                   偏差                    半径比    半径比 2b×L1  2a     1       ％      ρ              4ρ            r/a       t/b     ％ 毫米    毫米   毫米            mol％   mol 24-26   1.0    6.0     ＜5     ≥15    ＜0.5   2.0       0.40   ＜0.5 ×              ～     ～                              ～        ～ 100-150 1.25   6.8                             3.5       0.65 注：外包层与纤芯同心度偏差＜1.5％。\n4、用拉丝机将予制棒经拉成光纤。用此工艺生产合格的熊猫形保偏 光纤90余公里。\n上述掺B2O3的应力棒也可研磨、精细抛光成半圆形，这样在 装入石英管后无需使用石英棒或石英丝填充。\n上述单模芯片的中心与石英管外套管的中心偏差要小于3.0 毫米。