[发明专利]一种提高保偏光纤预制棒几何精度的夹具及夹持方法

说明书

本发明涉及一种提高保偏光纤预制棒几何精度的夹具及夹持方法。夹具包括外套、内套和弹簧垫，弹簧垫采用不锈钢超薄材料，线接触方式固定石英管，通过外套对内套和弹簧垫施加环向压力，保证了石英基管的平直度与圆整度，外套、内套采用不锈钢材料完成石英管与玻璃车床刚性连接，有效提高石英管的夹持稳定性，降低预制棒沉积过程中对于玻璃车床卡盘系统的机械精度要求，降低反应过程中石英管发生碎裂的风险，提高整体沉积过程的安全性，最终能够提高保偏光纤预制棒的几何精度。

技术领域

本发明涉及一种保偏光纤预制棒制造用夹具，特别涉及一种提高保偏光纤预制棒几何精度的夹具及夹持方法。

背景技术

保偏光纤广泛应用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺系统中。由于光纤陀螺可用于军用惯导系统，属于高新科技产品，而保偏光纤又是其核心部件，因而保偏光纤曾经被西方发达国家列入对我国禁运的清单，目前国内部分厂家及研究机构已经能够生产。

保偏光纤的关键性能指标就是其保证线偏振光在传输过程中保持偏振状态，该性能指标主要体现在保偏光纤的偏振串音指标和拍长指标。偏振串音的数值越低（该值为负值），则保偏光纤的偏振保持性能越好。拍长的单位是毫米，该数值越小说明保偏光纤的偏振保持性能越优秀。

目前主流的保偏光纤主要采用圆对称结构，即在单模预制棒芯部两侧对称放置掺硼应力棒，起到应力施加的作用。因此，掺硼应力预制棒对于提高保偏光纤的偏振保持性能起到决定性的作用。而掺硼应力预制棒的主要性能指标包括其掺硼区域的大小（芯径）和掺杂浓度（相对折射率差）。从原理来看，掺硼应力棒主要依据氧化硼与二氧化硅之间存在巨大的热膨胀系数差来实现偏振性能保持。两者之间的热膨胀系数差别给应力预制棒的制作过程带来巨大的困难。因为这将导致掺硼应力棒的制作过程极易出现未能充分玻璃化及炸裂的情况。制作预制棒的石英基管的平直度与圆整度直接决定了掺硼应力预制棒沉积过程出现未能玻璃化及炸裂的可能性。因此，掺硼应力预制棒的制作过程高度依赖于石英基管的平直度与圆整度。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种提高保偏光纤预制棒几何精度的夹具及夹持方法，具体技术方案是，一种提高保偏光纤预制棒几何精度的夹具，包括外套、内套和弹簧垫，其特征在于：所述的外套采用不锈钢材料，中心部分为中空结构的圆柱体，高度与弹簧垫长度相同，外套中空部分从上至下依次有与轴心同心的外套内螺纹孔、中圆孔、锥形孔、圆口孔，螺纹孔锥形孔锥度、尺寸与弹簧垫的下端锥体锥度、尺寸相同，所述的内套采用不锈钢材料，中心部分为中空结构的一阶梯圆柱体，内套外螺纹在一阶梯圆柱体大圆侧面上，与外套内螺纹孔配合，中空部分从上至下依次有与轴心同心的内套锥形孔、内套圆口孔；内套锥形孔锥度、尺寸与弹簧垫的上端锥体锥度、尺寸相同，所述的弹簧垫采用不锈钢超薄材料，由上端锥体、圆柱壳体、下端锥体连成一体的超薄壳体，且上下两端有开孔，孔口直径与石英管外直径相同，在圆柱壳体的中部，有均匀分布的轴向裂缝，内套的外螺纹螺固于外套内螺纹孔上，弹簧垫置于由内套和外组成的腔体内。

夹持方法为，（一）、将夹持装置的外套与玻璃车床首尾两端的旋转卡盘紧密固定，并锁定；（二）、选择石英基管，将石英基管严密锁定在弹簧垫的上、下两端开孔上，采取线接触方式，具有一定弹性；（三）、将夹持了石英基管的弹簧垫置于内套的内套锥形孔内，并将内套放入外套中空部分，使石英基管缓慢穿过外套的圆口孔；（四）、将内套的内套外螺纹与外套的外套内螺纹孔对接，然后用专用的锁定扳手将内套缓慢旋入外套内，要确保夹持装置的内套进入外套中心孔中，在旋紧过程中向外套向弹簧垫施加环向压力保证了石英基管的平直度与圆整度；（五）、检查需要固定的各部分处于完全锁定的状态，完成夹持工序。

本发明的优点是，可灵巧实现脆性材料（石英基管）与刚性材料（旋转卡盘）之间的精密固定。保证了石英基管的平直度与圆整度，提高了保偏光纤预制棒几何精度。