[发明专利]一种小弯曲半径保偏光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤制造领域，尤其涉及一种小弯曲半径保偏光纤及其制造方法。

背景技术

PMF（Polarization Maintaining Optical Fiber，偏振保持光纤）简称保偏光纤，随着光通信领域的深入发展，保偏光纤以其优良的双折射效应和线偏振保持能力得到了广泛应用。

目前，较为常见的保偏光纤包括包层，其内部设有纤芯和沿纤芯半径方向相对设置的应力附加部。纤芯和包层的相对折射率差为0.3％～0.5％，相对设置的应力附加部之间的间隔为6μm～17μm，每个应力附加部的直径为21μm～32μm。该保偏光纤不仅具有优良的偏振保持特性，而且具有较低的连接损耗。

随着光纤传感器件（例如光纤陀螺）逐渐向小型化方向发展，光纤传感器件对保偏光纤的弯曲半径提出了更高的要求。但是，上述保偏光纤在保证附加衰减的情况下，其最小弯曲半径大于7.5mm。当保偏光纤的弯曲半径在7.5mm以下时，保偏光纤的附加衰减不仅会达到1dB/km（分贝/千米）以上，附加衰减较高，而且保偏光纤的串音大于-20dB/km，串音特性较低，保偏光纤串音的变化值大于5dB。

由于上述保偏光纤难以在弯曲半径较小的同时保证其性能，因此上述保偏光纤难以制作出尺寸较小的光纤传感器件，光纤传感器件难以向小型化方向发展，无法满足人们的需求。

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小弯曲半径保偏光纤及其制造方法。通过本发明的方法制造出的保偏光纤能够在弯曲半径较小的情况下，实现保偏光纤的低损耗信息传输，保偏光纤不仅能够保证其附加衰减较低，而且串音特性较好，能够制作出尺寸较小的光纤传感器件，满足了人们的需求。

为达到以上目的，本发明提供的小弯曲半径保偏光纤：包括掺氟的第三石英包层环，还包括石英包层、掺锗的芯层、第二石英包层环和两个掺硼的应力猫眼；所述石英包层内由内至外依次设有芯层、第二石英包层环、第三石英包层环和应力猫眼，所述应力猫眼沿芯层中心对称设置，所述保偏光纤的弯曲半径小于5mm；所述保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在0.6dB/km以下；所述保偏光纤的工作波长为1550nm，其附加衰减在0.4dB/km以下。

在上述技术方案的基础上，所述第二石英包层环和石英包层的折射率相同。

在上述技术方案的基础上，所述第二石英包层环与芯层的半径比值为1.5～1.0，所述第三石英包层环与芯层的半径比值为1.5～3.0，两个应力猫眼之间最短距离的一半与芯层半径的比值为2.0～4.0，所述应力猫眼与芯层的半径比值为2.0～8.0。

在上述技术方案的基础上，所述芯层与石英包层的相对折射率差为0.32%～1.5%，所述第三石英包层环与石英包层的相对折射率差为-1.5%～-0.3%，所述应力猫眼与石英包层的相对折射率差为-1.0%～-0.3%。

在上述技术方案的基础上，所述石英包层的半径为20um 、40um或62.5um。

本发明提供的保偏光纤的制造方法，包括以下步骤：

A、在芯棒外部套上套管，形成实心棒，所述套管形成石英包层；所述芯棒包括芯层、第二石英包层环和第三石英包层环；B、在实心棒上轴向开设两个应力通孔，所述应力通孔沿芯层中心对称设置；分别将两个掺硼的应力棒与一个应力通孔结合形成应力猫眼；C、在2000℃～2300℃的温度下，将所述实心棒熔融后拉制成裸光纤，拉制速度为50m/min～350m/min，拉制张力为50g～180g；拉制过程中控制所述应力猫眼内的气压相同，保持应力猫眼内的气压与外界气压的压差值为0.0001Mpa～0.01Mpa；

D、在1200℃～1800℃的温度下，将裸光纤退火消除应力，在裸光纤外部由内至外依次涂覆内层涂料和外层涂料，形成保偏光纤；所述保偏光纤的弯曲半径小于5mm，所述保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在0.6dB/km以下；所述保偏光纤的工作波长为1550nm，其附加衰减在0.4dB/km以下。

在上述技术方案的基础上，步骤A中所述芯棒采用等离子体化学气相沉积法结合套管法制成。

在上述技术方案的基础上，步骤B中所述应力棒采用等离子体法在二氧化硅中掺硼制成。

在上述技术方案的基础上，步骤C中所述控制所述应力猫眼内的气压相同的过程包括：将两个应力通孔分别接续一根尾管，每根尾管分别通过一个抽压装置控制气压，所有抽压装置控制均通过一个压力控制器协调控制。