一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種熊貓型保偏光纖，尤其是涉及一種應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力漸變分布且 應(yīng)力區(qū)中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓的高雙折射性能型的細徑熊貓型保偏光纖，屬于光纖技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 保偏光纖，即偏振保持光纖，用于輸線偏振光，廣泛用于航天、航空、航海、工業(yè)制 造技術(shù)及通信等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，在以光學(xué)相干檢測為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中， 使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變，提高相干信噪比，以實現(xiàn)對物理量的高精度測量； 保偏光纖作為一種特種光纖，主要應(yīng)用于光纖陀螺，光纖水聽器等傳感器和DWDM、EDFA等 光纖通信系統(tǒng)，是一種具有廣泛應(yīng)用價值的特種光纖類型；
[0003] 在普通通信光纖中，由于其圓對稱性結(jié)構(gòu)，入射的線偏振光在經(jīng)過一定距離的傳 輸后，由于不同偏振模式的耦合，能量交換，會成為橢圓或圓偏振光而無法保持線偏振態(tài)； 而當(dāng)一線偏振光被親合進入保偏光纖時，如果線偏振光的偏振方向和保偏光纖的偏振主軸 重合，貝 lJ線偏振光可以在傳輸過程中保持其線偏振方向直至離開保偏光纖，即保偏光纖的 雙折射現(xiàn)象。引起光纖雙折射現(xiàn)象的原因很多，各種幾何和應(yīng)力的不均勻性均會引入雙折 射，應(yīng)力雙折射保偏光纖主要有蝶結(jié)型保偏光纖、熊貓型保偏光纖和橢圓包層型保偏光纖 三種；
[0004] 上述應(yīng)力雙折射保偏光纖中，熊貓型保偏光纖應(yīng)用得最為廣泛，其結(jié)構(gòu)包括纖芯、 應(yīng)力區(qū)和包層部分，其中纖芯位于包層的中心部分，而兩個圓柱狀的應(yīng)力區(qū)分布在纖芯的 兩側(cè)。纖芯一般為鍺氟共摻雜的石英玻璃、應(yīng)力區(qū)一般為硼摻雜的石英玻璃、而包層一般為 純石英玻璃材料。由于硼石英具有比純石英更大的熱膨脹性能，所以應(yīng)力區(qū)能夠產(chǎn)生壓應(yīng) 力作用于纖芯部分，從而產(chǎn)生所謂的應(yīng)力雙折射使得保偏光纖具有線偏振保持性能。
[0005] 當(dāng)前使用的保偏光纖的包層直徑一般為125 μπι，這些保偏光纖由于幾何結(jié)構(gòu)與通 信光纖的幾何結(jié)構(gòu)一致，因此在一般通信器件和系統(tǒng)中的應(yīng)用具有優(yōu)勢；但是在彎曲苛刻 的使用條件下，125 μπι包層直徑的保偏光纖已經(jīng)難以使用，必須采用具有更好彎曲性能的 80 μπι包層直徑的保偏光纖產(chǎn)品。在80 μπι包層直徑的保偏光纖設(shè)計中，光纖的芯層所占 的比例增大很多，這樣導(dǎo)致芯層兩側(cè)對應(yīng)的應(yīng)力區(qū)的膨脹應(yīng)力需要更大，需要應(yīng)力區(qū)摻雜 更深、摻雜面積更大，這樣增加了摻雜的難度，使得應(yīng)力區(qū)容易炸裂。因此細徑保偏光纖在 保持高雙折射性能和大應(yīng)力區(qū)炸裂這兩方面需要考慮工藝平衡效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖， 該熊貓型保偏光纖既能保持高雙折射，又降低應(yīng)力區(qū)炸裂幾率，同時增強保偏光纖的串音 溫度穩(wěn)定性能，其具有優(yōu)秀的環(huán)境穩(wěn)定性能、彎曲性能、制造效率和長期使用穩(wěn)定性，能夠 應(yīng)用于小型光纖陀螺、光纖水聽器和光纖放大器等領(lǐng)域。
[0007] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0008] -種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述光纖包含有包裹于包層中心的纖芯，所 述包層還設(shè)置有應(yīng)力區(qū)，該應(yīng)力區(qū)對稱設(shè)置于纖芯的兩側(cè)，該應(yīng)力區(qū)中心設(shè)置有加深應(yīng)力 圓，上述加深應(yīng)力圓的折射率低于應(yīng)力區(qū)的折射率，且應(yīng)力區(qū)由外緣向中心折射率逐漸降 低。
[0009] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述纖芯的直徑Dl e(5um， 7um)、包層的直徑 D2 e (79um，81um)、應(yīng)力區(qū)的直徑 D3 e (15um，30um)。
[0010] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述包層外依次涂覆上內(nèi)涂覆層 和外涂覆層。
[0011] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述內(nèi)涂覆層的直徑D5 e (95um，105um)，外涂覆層的直徑 D6 e (132um，138um)。
[0012] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，上述纖芯與包層之間的折射率差 Λ I e (〇· 9%，I. 1%)，包層與應(yīng)力區(qū)之間的折射率差Λ 3 e (-〇· 9%，-1. 8%)。
[0013] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，上述應(yīng)力區(qū)內(nèi)摻雜有氟和硼元 素，且摻雜濃度由外緣向中心折射率逐漸降低，從而使得其折射率依次減少，所述應(yīng)力區(qū)的 中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓，該加深應(yīng)力圓內(nèi)摻雜有硼元素，且加深應(yīng)力圓摻雜濃度低于應(yīng)力 區(qū)的最小摻雜濃度。
[0014] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，加深應(yīng)力圓的直徑D4 e (5um， 20um)〇
[0015] 本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述包層與加深應(yīng)力圓之間的折 射率差Λ 4 e (-1. 2%，-1. 9%)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：
[0017] 1、采用漸變型應(yīng)力區(qū)摻雜設(shè)計，能夠減小應(yīng)力區(qū)與包層界面應(yīng)力集中的影響，降 低應(yīng)力區(qū)在制備和使用過程中炸裂的可能性；；
[0018] 2、在實現(xiàn)上述優(yōu)點的同時，降低了應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力作用大小，從而導(dǎo)致雙折射性能 降低；為此在漸變型應(yīng)力區(qū)的中心位置，設(shè)計加深應(yīng)力圓，彌補漸變型應(yīng)力區(qū)設(shè)計所帶來的 應(yīng)力降低，保證細徑保偏光纖的高雙折射性能；從而使得細徑光纖在降低炸裂可能的情況 下，保證了較高的雙折射性能；
[0019] 3、精確控制細徑保偏光纖的內(nèi)涂覆層直徑，提高細徑保偏光纖的串音溫度穩(wěn)定 性；
[0020] 4、減少細徑保偏光纖的外涂覆層直徑，能夠提高細徑保偏光纖的彎曲性能，有利 于器件小型化的要求；
[0021] 5、較細的光纖包層直徑和光纖直徑，大大降低了光纖的材料使用成本，提高了光 纖生產(chǎn)的效率和性價比。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0023] 圖2為本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖的光纖折射率分布圖。
[0024] 圖3為本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖的光纖應(yīng)力區(qū)的折射率分 布圖。
[0025] 其中：
[0026] 纖芯101、包層102、應(yīng)力區(qū)103、加深應(yīng)力圓104、內(nèi)涂覆層105、外涂覆層106。
【具體實施方式】
[0027] 參見圖1~3,本實用新型涉及的一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述光纖包含 有包裹于包層102中心的纖芯101，所述包層102還設(shè)置有應(yīng)力區(qū)103,該應(yīng)力區(qū)103對稱 設(shè)置于纖芯101的兩側(cè)，該應(yīng)力區(qū)103中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓104,上述加深應(yīng)力圓104的 折射率低于應(yīng)力區(qū)103的折射率，且應(yīng)力區(qū)103由外緣向中心折射率逐漸降低；上述纖芯 101的直徑Dl e (5um，7um)、包層102的直徑D2 e (79um，81um)、應(yīng)力區(qū)103的直徑D3 e (15um，30um);應(yīng)用時還在可包層102外依次涂覆上內(nèi)涂覆層105和外涂覆層106,此時內(nèi) 涂覆層105的直徑D5 e (95um，105um)，外涂覆層106的直徑D6 e (132um，138um);
[0028] 同時，上述纖芯101與包層102之間的折射率差Λ I e (〇· 9%，L 1%);
[0029] 包層102與應(yīng)力區(qū)103之間的折射率差Λ 3 e (-〇· 9%，-1. 8%);
[0030] 其中δ 3 = 2 X X 100% ;
[0031] 式中：n3為摻氟硼的漸變應(yīng)力區(qū)103最低處的折射率，n2為包層102折射率；
[0032] 具體的講，上述應(yīng)力區(qū)103內(nèi)摻雜有氟和硼元素，且摻雜濃度由外緣向中心折射 率逐漸降低，從而使得其折射率依次減少，所述應(yīng)力區(qū)103的中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓104， 該加深應(yīng)力圓104內(nèi)摻雜有硼元素，且加深應(yīng)力圓104摻雜濃度低于應(yīng)力區(qū)103的最小摻 雜濃度(也即加深應(yīng)力圓104摻雜濃度低于應(yīng)力區(qū)103在其與加深應(yīng)力圓104接觸處的最 小濃度)，此時，加深應(yīng)力圓104的直徑D4 e (5um，20um);此時包層102與加深應(yīng)力圓104 之間的折射率差Λ 4 e (-1. 2%，-1. 9%);
[0033] 下面結(jié)合具體實驗數(shù)據(jù)對本專利的應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖進行說明書：
[0034] 表 1 :
[0035]
【主權(quán)項】
1. 一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述光纖包含有包裹于包層（102)中心的纖芯 (101 )，所述包層（102)還設(shè)置有應(yīng)力區(qū)（103)，該應(yīng)力區(qū)（103)對稱設(shè)置于纖芯（101)的兩 偵牝其特征在于：該應(yīng)力區(qū)（103)中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓（104)，上述加深應(yīng)力圓（104)的折 射率低于應(yīng)力區(qū)（103)的折射率，且應(yīng)力區(qū)（103)由外緣向中心折射率逐漸降低。
2. 如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：上述應(yīng)力區(qū) (103) 內(nèi)摻雜有氟和硼元素，且摻雜濃度由外緣向中心折射率逐漸降低，從而使得其折射率 依次減少，所述應(yīng)力區(qū)（103)的中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓（104)，該加深應(yīng)力圓（104)內(nèi)摻雜 有硼元素，且加深應(yīng)力圓（104)摻雜濃度低于應(yīng)力區(qū)（103)的最小摻雜濃度。
3. 如權(quán)利要求2所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：加深應(yīng)力圓 (104) 的直徑 D4 G (5ym，20ym)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：所述纖芯 (101)的直徑 Dl G (5 ym，7 ym)、包層（102)的直徑 D2 G (79 ym，81 ym)、應(yīng)力區(qū)（103)的 直徑 D3 G (15 y m，30 y m)。
5. 如權(quán)利要求1、2或3所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：所述包 層（102)外依次涂覆上內(nèi)涂覆層（105)和外涂覆層（106)。
6. 如權(quán)利要求5所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：所述內(nèi)涂覆層 (105) 的直徑05￡(95^111，105^111)，外涂覆層（106)的直徑06￡(132^111，138 11111)。
7. 如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：上述纖芯（101) 與包層（102)之間的折射率差A(yù) I G (〇. 9%，I. 1%)，包層（102)與應(yīng)力區(qū)（103)之間的折射 率差A(yù) 3 G (-〇? 9%，-L 8%)。
8. 如權(quán)利要求7所述一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，其特征在于：所述包層（102) 與加深應(yīng)力圓（104)之間的折射率差A(yù) 4 G (-1. 2%，-1. 9%)。
【專利摘要】本實用新型一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，所述光纖包含有包裹于包層（102）中心的纖芯（101），所述包層（102）還設(shè)置有應(yīng)力區(qū)（103），該應(yīng)力區(qū)（103）對稱設(shè)置于纖芯（101）的兩側(cè)，其特征在于：該應(yīng)力區(qū)（103）中心設(shè)置有加深應(yīng)力圓（104），上述加深應(yīng)力圓（104）的折射率低于應(yīng)力區(qū)（103）的折射率，且應(yīng)力區(qū)（103）由外緣向中心折射率逐漸降低，所述纖芯（101）的直徑D1∈（5μm，7μm）、包層（102）的直徑D2∈（79μm，81μm）、應(yīng)力區(qū)（103）的直徑D3∈（15μm，30μm）。本實用新型涉及一種應(yīng)力漸變型細徑熊貓保偏光纖，既能保持高雙折射，又降低應(yīng)力區(qū)炸裂幾率。
【IPC分類】G02B6-028, G02B6-036, G02B6-024
【公開號】CN204575890
【申請?zhí)枴緾N201520179446
【發(fā)明人】蘇武, 趙霞, 馮術(shù)娟, 黃本華, 候樹虎, 趙軒
【申請人】江蘇法爾勝光電科技有限公司, 江蘇法爾勝泓昇集團有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月27日