[实用新型]便于绕制的熊猫型保偏光纤

说明书

技术领域

本发明涉及保偏光纤，具体地指一种便于绕制的熊猫型保偏光纤，适用于保偏光纤器件制造。

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，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，即保偏光纤的双折射现象。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。相应地，保偏光纤产品也包括几何双折射和应力双折射保偏光纤。几何双折射保偏光纤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。

上述应力双折射保偏光纤中，熊猫型保偏光纤应用得最为广泛，其结构包括纤芯、应力区和包层部分，其中纤芯位于包层的中心部分，而两个圆柱状的应力区分布在纤芯的两侧。纤芯一般为锗氟共掺杂的石英玻璃、应力区一般为硼掺杂的石英玻璃、而包层一般为纯石英玻璃材料。由于硼石英具有比纯石英更大的热膨胀性能，所以应力区能够产生压应力作用于纤芯部分，从而产生所谓的应力双折射使得保偏光纤具有线偏振保持性能。

当前一般使用的熊猫型保偏光纤的横截面为圆形结构，即光纤的纤芯和包层均为旋转对称圆形波导。这种圆形波导由于和普通的通信光纤结构相似，因此在使用中易于和普通通信光纤产品接续兼容，在实际中被广泛使用。但使用圆形结构的保偏光纤，在某些应用环境下，也会带来技术问题，如在保偏光纤环的绕制过程中，若被缠绕光纤发生扭转，会由于地磁所引发的法拉第效应而给光纤陀螺带来零偏误差。由于圆形光纤的旋转对称性，无法分辨和消除光纤的扭转，从而降低了光纤环的品质，在高精度光纤环的绕制过程中，这一问题尤其严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种便于绕制的熊猫型保偏光纤，能够适用于高精度光纤陀螺等光学器件。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种便于绕制的熊猫型保偏光纤，包括纤芯、应力区和包层，其特别之处在于：在光纤的横截面上，所述包层呈由优弧和弦构成的D形；所述纤芯位于包层的优弧所在圆的中心；两个圆形应力区对称分布在纤芯两侧，所述包层的弦与两个应力区圆心的连线平行。

上述技术方案中，在光纤的横截面上，所述弦与纤芯中心的距离L满足：r＜L＜R，r为应力区半径，R为包层的优弧半径。

进一步地，在光纤的横截面上，所述弦与纤芯中心的距离L满足：(R+3r)/4＜L＜(3R+r)/4，r为应力区半径，R为包层的优弧半径。

本发明的有益效果在于：

1、适合于绕制高精度光纤陀螺用保偏光纤环。高精度光纤陀螺的零偏稳定性要求小于0.001度/小时。在这种零偏稳定性要求下，保偏光纤的法拉第效应会对其产生显著的影响，并因而降低光纤陀螺的稳定性。因此高精度保偏光纤环的绕制过程中必须控制光纤的扭转，即要求无扭转绕制光纤。由于圆形结构的保偏光纤无法分辨光纤的转动，因此就无法控制光纤的扭转。使用本发明的D形保偏光纤，由于其结构的非旋转对称性，可以通过识别其光纤平面方向的变化来辨别光纤是否存在扭转，因此可以在光纤绕制过程中识别并控制光纤的扭转问题。这样，使用本发明的D形保偏光纤，可以保持光纤在绕制过程中不发生扭转，以适应高精度光纤陀螺的应用需求。

2、适合于研制高指标的保偏光纤耦合器。使用普通保偏光纤制造耦合器时，存在几个问题：一是为了使两根光纤的传导模式充分发生耦合，两根光纤需要在高温下被拉长拉细，因此所制造的耦合器的可靠性较差，容易发生断裂；二是由于光纤被拉伸的较长，所制备的耦合器的几何尺寸较大，小型化困难。使用本发明的D形保偏光纤制造保偏光纤耦合器，由于其光纤平面距离纤芯较近，因此光纤只需稍微拉伸，两根光纤的导模就会发生耦合，这样，所制备的保偏光纤耦合器由于对原有光纤的损害较小，因此器件的可靠性大为增加，同时由于光纤拉伸较少，可以制造小型化的保偏光纤耦合器，这对于小型化光纤系统的研制具有重要的意义。