專利名稱：細(xì)徑熊貓型保偏光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及保偏光纖，具體地指一種具有優(yōu)秀彎曲性能的細(xì)徑熊貓型保偏光纖。
背景技術(shù)：
保偏光纖是特種光纖的一類。保偏光纖，即偏振保持光纖，是具有保持所傳輸光線的線偏振方向的一類光纖。保偏光纖可應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如復(fù)用相干通信、光纖陀螺儀、光纖水聽器、偏振傳感等，是一種具有廣泛應(yīng)用價值的特種光纖類型。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)一線偏振光被耦合進(jìn)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，則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。相應(yīng)地，保偏光纖產(chǎn)品也包括幾何雙折射和應(yīng)力雙折射保偏光纖。幾何雙折射保偏光纖的實例是橢圓芯子保偏光纖，這種保偏光纖的纖芯是橢圓形的，利用這種幾何的不對稱性產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。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。這類光纖的特點是在光纖的包層中引入具有高膨脹系數(shù)的應(yīng)力區(qū)擠壓纖芯產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。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。當(dāng)前使用的保偏光纖的包層直徑一般為125μπι或者80μπι。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)相似，因此在一般通信器件和系統(tǒng)中的應(yīng)用具有優(yōu)勢。然而，無論在通信系統(tǒng)還是在光纖傳感的應(yīng)用領(lǐng)域，器件小型化是技術(shù)發(fā)展的方向，能夠忍受更小的彎曲半徑或者更小的繞環(huán)半徑的保偏光纖產(chǎn)品才能滿足小型化器件的要求。在這方面，125 μ m或者80 μ m包層直徑的保偏光纖，在較小的彎曲半徑時，由于具有較大的彎曲應(yīng)力，對保偏光纖的衰減性能和雙折射性能均會產(chǎn)生顯著的影響，因此在器件小型化應(yīng)用中存在相當(dāng)?shù)叵拗?。一般而言，在長期使用條件下，包層直徑為125μπι的保偏光纖的彎曲直徑應(yīng)當(dāng)在60mm以上，而包層直徑為80 μ m的保偏光纖的彎曲直徑應(yīng)當(dāng)在25mm 以上。而當(dāng)前對于保偏光纖的繞環(huán)直徑已經(jīng)要求達(dá)到IOmm左右，且能夠滿足長期穩(wěn)定使用的要求。因此，在上述苛刻的使用條件下，125 μ m或者80 μ m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保偏光纖產(chǎn)品
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種細(xì)徑熊貓型保偏光纖，具有優(yōu)秀的彎曲性能和長期使用穩(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。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一種細(xì)徑熊貓型保偏光纖，包括包層、應(yīng)力區(qū)和纖芯，所述纖芯位于包層的中心，所述應(yīng)力區(qū)對稱分布在纖芯兩側(cè)且位于包層中，其特別之處在于所述包層的直徑為30 70 μ m。上述技術(shù)方案中，所述應(yīng)力區(qū)直徑與包層直徑的比值為0. 2 0. 4。上述技術(shù)方案中，所述應(yīng)力區(qū)間距與包層直徑的比值為0. 15 0. 35，且應(yīng)力區(qū)間距與光纖工作波長的模場直徑M的比值為1. 2 3。上述技術(shù)方案中，所述應(yīng)力區(qū)為硼摻雜的石英玻璃，硼摻雜濃度為10 25wt%。上述技術(shù)方案中，所述纖芯與包層的相對折射率差為0. 3 2%。與現(xiàn)有熊貓型保偏光纖相比，本實用新型的有益效果在于1、小的光纖包層直徑，使得光纖在彎曲條件下，表面應(yīng)力對于光纖的雙折射等光學(xué)性能的影響顯著降低，保證了光纖滿足小直徑彎曲或者小直徑繞環(huán)的使用需要；2、小的光纖包層直徑，使得光纖在彎曲條件下，表面應(yīng)力大為降低，光纖的機(jī)械性能得到顯著改善，可以保證光纖在小彎曲半徑使用條件下的長期壽命；3、小的光纖包層直徑可以保證整個光纖直徑較小，因此光纖的體積也遠(yuǎn)小于普通 125 μ m或者80 μ m包層直徑的保偏光纖。較小的光纖體積對于小尺寸器件的應(yīng)用相當(dāng)重要，在較小的體積內(nèi)可以容納較長的保偏光纖，確保了器件的性能指標(biāo)；4、較小體積的保偏光纖產(chǎn)品使得應(yīng)用該光纖的器件的重量也較輕。小重量能夠符合某些應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需要，如航空航天領(lǐng)域，對于器件的重量要求就相當(dāng)嚴(yán)格。小的器件重量則可以確保系統(tǒng)總體性能滿足設(shè)計要求；5、小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。實驗證明，本實用新型的這種細(xì)徑熊貓型保偏光纖，其適用的工作波長范圍在 200 2000nm之間，尤其適用于850nm，1310nm和1550nm等工作波長，并特別適用于小尺寸的光纖陀螺、光纖水聽器、光纖放大器等器件的制造。其最小彎曲直徑可以達(dá)到10mm，并能夠長期穩(wěn)定地使用。

圖1為本實用新型的一種細(xì)徑熊貓型保偏光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為歸一化的應(yīng)力區(qū)直徑與模式雙折射的關(guān)系圖；圖3為歸一化的應(yīng)力區(qū)間距與模式雙折射的關(guān)系圖；圖4為光纖彎曲直徑與模式雙折射的關(guān)系圖；圖5為光纖彎曲直徑與表面應(yīng)力的關(guān)系圖；圖6為光纖陀螺結(jié)構(gòu)示意圖圖；圖中1-包層，2-應(yīng)力區(qū)，3-纖芯，4-光源，5-探測器，6-耦合器，7-波導(dǎo)，8-保偏光纖環(huán)。
具體實施方式
[0027]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1所示，本實用新型的一種細(xì)徑熊貓型保偏光纖，包括圓柱狀的包層1、應(yīng)力區(qū)2和纖芯3，纖芯3位于包層1的中心，兩個應(yīng)力區(qū)2對稱分布在纖芯3兩側(cè)且位于包層 1中。包層1的直徑為30 70 μ m。應(yīng)力區(qū)2直徑與包層1直徑的比值為0.2 0.4。應(yīng)力區(qū)2間距D與包層1直徑的比值為0. 15 0. 35，且根據(jù)預(yù)期的工作波長，應(yīng)力區(qū)2間距 D與工作波長的模場直徑M的比值應(yīng)當(dāng)為1.2 3。纖芯3直徑為5 7μπι。包層1為純石英玻璃，應(yīng)力區(qū)2為硼摻雜的石英玻璃，硼摻雜濃度為10 25wt %，纖芯3可為鍺氟共摻雜的石英玻璃等，纖芯3與包層1的相對折射率差根據(jù)工作波長和具體應(yīng)用條件設(shè)定，范圍在0. 3 2%，其中相對折射率差為
權(quán)利要求1.一種細(xì)徑熊貓型保偏光纖，包括包層(1)、應(yīng)力區(qū)( 和纖芯(3)，所述纖芯(3)位于包層(1)的中心，所述應(yīng)力區(qū)(2)對稱分布在纖芯(3)兩側(cè)且位于包層(1)中，其特征在于所述包層⑴的直徑為30 70 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)徑熊貓型保偏光纖，其特征在于所述應(yīng)力區(qū)( 直徑與包層(1)直徑的比值為0.2 0.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的細(xì)徑熊貓型保偏光纖，其特征在于所述應(yīng)力區(qū)O)間距與包層⑴直徑的比值為0. 15 0. 35，且應(yīng)力區(qū)⑵間距與光纖工作波長的模場直徑M 的比值為1. 2 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的細(xì)徑熊貓型保偏光纖，其特征在于所述纖芯C3)與包層(1)的相對折射率差為0. 3 2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)徑熊貓型保偏光纖，其特征在于所述纖芯(3)與包層⑴ 的相對折射率差為0.3 2%。
專利摘要一種細(xì)徑熊貓型保偏光纖，包括包層、應(yīng)力區(qū)和纖芯，所述纖芯位于包層的中心，所述應(yīng)力區(qū)對稱分布在纖芯兩側(cè)且位于包層中，其特別之處在于所述包層的直徑為30～70μm。本實用新型的細(xì)徑熊貓型保偏光纖，其適用的工作波長范圍在200～2000nm之間，尤其適用于850nm，1310nm和1550nm等工作波長，并特別適用于小尺寸的光纖陀螺、光纖水聽器、光纖放大器等器件的制造。其最小彎曲直徑可以達(dá)到10mm，并能夠長期穩(wěn)定地使用。
文檔編號G02B6/024GK202256757SQ20112024454
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者汪洪海, 皮亞斌 申請人:武漢長盈通光電技術(shù)有限公司