[发明专利]一种保偏光纤制造方法及保偏光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信及光纤传感领域的光学波导纤维，尤其涉及一种保偏光纤制造方法及保偏光纤。

背景技术

标准单模光纤传输的横向空间模式HE₁₁，实际上是两个正交模式HE₁₁^x和HE₁₁^y的简并模式，此种模式下模态传输常数βx≈βy。而实际的单模光纤由于几何尺寸并非理想的圆形，以及外界应力作用、弯曲和扭转等因素的影响，导致模态简并的破坏，两种模态传输常数βx和βy不同，从而产生模态双折射(几何双折射和应力双折射)，导致正交模分量间产生相位差，以及产生传输的时延差，即偏振模色散。

保偏光纤就是人为地引入双折射，使正交模态之间传播常数差Δβ(Δβ＝βx-βy)增大，减小模态的耦合，从而维持光在光纤中传输的偏振状态。

90年代以来，保偏光纤偏振器技术研究取得了重大突破，为相关的光纤传感器的实用化提供了技术保障，并且随着电子信息技术的进步，光纤陀螺、光纤偏振器、光纤偏振耦合器、波分复用器、调制器、水听器等对偏振保持光纤的需求量越来越大。目前，已存在的几种类型的保偏光纤中，应力施加型的保偏光纤包括熊猫型(panda)、蝴蝶结型(bow-tie)、椭圆纤芯型(elliptical core)、椭圆包层型(elliptical clad)及椭圆套层型(elliptical jacket)等。在这些保偏光纤类型中，熊猫型的制作工艺较为简单，且具较为优良的偏振保持特性和较低的损耗。

如附图1所示，为传统熊猫型保偏光纤的结构图，其芯层a的轴线与包层b的轴线重合，两个应力棒单元s分别位于芯层a的两侧，且两个应力棒单元s的轴线与芯层a的轴线位于同一平面。

现有技术中熊猫保偏光纤的制造工艺主要采用管套棒(RIT)法或者钻孔法。管套棒法是通过将芯棒和应力棒装在套管中然后加温拉丝成纤，如CN99127132.7中所介绍的熊猫保偏光纤的制备方法，但是管套棒法在拉丝过程中，波导结构容易变形，不同熊猫保偏光纤精度不容易统一，工艺重复性差，不适合大批量生产。而机械钻孔法是保偏光纤常见的制造方法，通过在预制棒中机械钻出两个圆柱形孔，然后将应力棒插入到圆孔中而形成。但是钻孔需要高精度的机械精加工，由于精度的关系，稍微有所偏差就会造成加工孔的内表面粗糙度高、两个加工孔的对称性差；另外，对钻头的要求较高，钻头较小力度不容易满足，随着加工深度的加大，钻头尖端会有离心力向外甩动，加工孔的出口会大于加工孔的入口，况且加工效率低；综上所述，均会对所加工的保偏光纤的强度与光学性能产生不良影响。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种保偏光纤制造方法及保偏光纤，其玻璃母棒设有开槽，应力棒嵌入开槽内，工艺重复性较高，提高光纤精度，开槽内表面光洁度高，开槽对称性好，提高了加工效率，保偏光纤的光学性能与可靠性得到显著提高。

为达到以上目的，本发明采取一种保偏光纤制造方法，包括如下步骤：(1)玻璃母棒由侧表面向内开设两个相对设置、形状相同的开槽，将应力棒加工成与所述开槽相配合的形状，且所述两个开槽横截面的中心与玻璃母棒横截面的圆心位于同一直线；(2)将所述应力棒分别插入玻璃母棒的每个开槽内，所述玻璃母棒与应力棒组合后装入套管内，形成保偏光纤预制棒；(3)将所述保偏光纤预制棒拉制成保偏光纤。

在上述技术方案的基础上，所述在玻璃母棒上开槽和应力棒的加工，二者为任意顺序。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)所述玻璃母棒包括同轴线设置的芯层和套管，所述两个开槽相对设置于芯层的两侧。

在上述技术方案的基础上，所述开槽为矩形槽，所述两个开槽的中心线与玻璃母棒的轴线位于同一平面。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)所述两个应力棒均为柱体，其横截面包括三条直角边和一条圆弧边，所述圆弧边与玻璃母棒横截面的边线互补为圆形。

在上述技术方案的基础上，步骤(2)所述玻璃母棒与应力棒之间形成紧配合，玻璃母棒与应力棒组合后，与套管之间形成紧配合，且配合体之间的尺寸偏差小于0.20mm。

在上述技术方案的基础上，步骤(3)所述的保偏光纤，其在1550nm波长的拍长小于3.50mm，1550nm波长的衰减系数小于0.30dB/km，100m长度的保偏光纤在1550nm波长的偏振串音小于-40dB。