[发明专利]一种保偏光纤大规格组合光纤预制棒及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保偏光纤大规格组合光纤预制棒及其制造工艺方法，尤其涉及一种熊 猫型保偏光纤的大规格组合光纤预制棒及其制造方法。本发明能够用于制造各种波长的保 偏光纤和单模单偏振光纤，使用于光纤通信和光纤传感领域。

背景技术

保偏光纤是特种光纤的一类。保偏光纤，即偏振保持光纤，是具有保持所传输光线的 线偏振方向的一类光纤。保偏光纤可应用于许多领域，如复用相干通信，光纤陀螺仪，光 纤水听器，偏振传感等。保偏光纤是一种具有广泛应用价值的特种光纤类型。

在普通通信光纤中，由于其圆对称性结构，入射的线偏振光线在经过一定距离的传输 后，由于不同偏振模式的耦合，能量交换，会成为椭圆或圆偏振光而无法保持线偏振态。 而当一线偏振光被耦合进入保偏光纤时，如果线偏振光的偏振方向和保偏光纤的偏振主轴 重合，则线偏振光可以在传输过程中保持其线偏振方向直至离开保偏光纤。引起光纤双折 射现象的原因很多，各种几何和应力的不均匀性均会引入双折射。保偏光纤产品也包括几 何双折射和应力双折射保偏光纤。几何双折射的实例是椭圆芯子保偏光纤，这种保偏光纤 的纤芯是椭圆形的，利用这种几何的不对称性产生双折射效应。应力双折射的保偏光纤主 要有蝶结型保偏光纤，熊猫型保偏光纤和椭圆包层型保偏光纤三种。这类光纤的特点是在 光纤的包层中引入具有高膨胀系数的应力区挤压纤芯产生双折射效应。保偏光纤的一个特 例是单模单偏振光纤。

上述各类保偏光纤中，椭圆芯子保偏光纤由于其芯子为椭圆形，在和其他光纤的耦合 上存在较大的问题，会造成较大的熔接衰耗。蝶结型保偏光纤和椭圆包层型保偏光纤目前 大都采用改进的化学气相沉积法(MCVD)制造，由于这类光纤一般包括外包层，应力层， 内包层和芯层，而且所有的结构都一次沉积，同时熔缩成形。制造过程中需要控制应力区 的形状，同时保持内包层和纤芯的的圆度和同心度，因此制造过程复杂，成品率较低。

熊猫型保偏光纤具有双折射效率高，结构简单，制造效率高，制造方法灵活的特点。 熊猫型保偏光纤的制造工艺一般为组合法。即首先沉积制造芯棒，应力棒；然后对芯棒外 包得到包含芯棒的光纤预制棒；然后在预制棒上芯棒两侧对称部位打出两个孔并将应力棒 插入孔中形成组合棒，对组合棒拉丝即得到熊猫型保偏光纤。

现有技术中使用打孔组合方式生产保偏光纤产品，由于工艺技术的限制，所生产的保 偏光纤产品具有下列局限：

由于沉积组合预制棒中的应力棒生产一般使用MCVD(改进的化学气相沉积法)工艺， 所生产的应力棒中掺杂应力区的直径有限，一般在5～8mm左右；

由于石英玻璃预制棒的硬度很高，打孔的深度和直径受到限制，一般打孔的深度在 150mm左右，而孔的直径也在6～10mm左右；

由于应力区和孔的几何限制，一般组合光纤预制棒的直径在15～25mm左右。因此单 根预制棒能够生产合格的125微米包层直径保偏光纤的长度一般在10km以下；

由于使用直径小、长度短的组合光纤预制棒生产保偏光纤，因此预制棒在高温拉丝炉 中的受热均匀性受到影响，同时对拉丝张力的控制也较为困难，导致所生产的保偏光纤的 纵向一致均匀性也受影响，光纤生产的效率和成品率较低。

另外，由于石英玻璃的硬度非常高，使用较小直径的预制棒，在打孔过程中会造成相 当困难。使得两孔的对称性和平行度存在问题。为了解决这些问题，美国专利US6738549B2 给出了一种解决方法，即通过将打了一个孔的石英预制棒旋转180°，而非通过移动钻刀的 方法，打第二个孔。根据上述专利的描述，通过这种工艺，可以将两个孔中心与光纤纤芯 的连线的交叉角度控制在3°以下，从而使得光纤的串音性能较好。

但是使用上述发明提到的方法，在大直径预制棒的打孔中，由于预制棒本身的重量较 大，而且需要180°转动预制棒，对于夹具的稳定性要求很高，实际操作中存在相当的难度， 使得打孔预制棒的对称性难以满意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种保偏光纤大 规格组合光纤预制棒及其制造方法，用以制作长度长、质量好的保偏光纤。

本发明为解决上述提出的大规格组合光纤预制棒的技术方案为：