[发明专利]一种使用超快激光实现偏振保持光纤的方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤生产技术领域，尤其涉及一种使用超快激光实现偏振保持光纤的方法。

背景技术

光纤是目前通信领域的重要信道。由于普通光纤拉制工艺不完美，拉制的单模光纤不是理想的圆形，以及光纤所处使用环境因素的影响，光纤中会出现微弱的双折射效应，单模光纤中理论上简并的两个偏振模式会相互串扰，因此普通光纤不能实现光束偏振态保持。

线偏振保持光纤(保偏光纤)能实现沿光纤轴向偏振的光束偏振保持。目前常用的保偏光纤有领带结型、熊猫型、椭圆包层型，其光纤截面如图1所示。保偏光纤是通过在光纤中引入强的双折射效应，使沿快(慢)轴偏振的光束不会串扰到慢(快)轴方向，最终实现偏振保持。

现有技术中制造保偏光纤都是先通过复杂的工艺制造出保偏光纤预制棒，再通过拉丝工艺拉制出保偏光纤。目前制造保偏光纤预制棒的方法主要有两种，管套棒法和钻孔法。管套棒法是制造熊猫型保偏光纤的主要方式，该方法将7跟预制棒集成一束插入石英衬底中，这7跟棒中4跟是纯石英棒，2跟是掺铝或硼的应力棒，1跟为纤芯棒。这样的装配然后高温缩棒，拉制成预制棒，最后拉制成光纤。管套棒法存在拉制过程中波导结构容易变形，工艺重复性差的问题。钻孔法的预成型件是通过在包层单元中形成插入孔然后将应力棒插入到插入孔中而形成。钻孔法需要高精度的机械精加工，加工成本高，长度上也有一定的限制，不利于大规模生产。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种在普通光纤拉丝过程中引入应力双折射实现偏振保持的方法，或者对已有光纤再加工实现偏振保持，该方法通过控制超快激光脉冲与光纤相互作用在光纤横截面上引入应力双折射，实现偏振保持，能避开现有管套棒法和钻孔法制造偏振保持光纤预制棒的复杂工艺及不良影响的问题。

本发明实施例是这样实现的一种使用超快激光实现偏振保持光纤的方法，所述方法包括：

控制超快激光器，使得所述超快激光器生成的超快光脉冲聚焦到光纤包层，形成光斑；所述光斑在光纤上通过热应力生成双折射；控制光斑与光纤的相对运动，在光纤内部形成应力区，实现偏振态保持。

优选的，所述光斑有两个，则所述控制光斑与光纤的相对运动，在光纤内部形成应力区，实现偏振态保持，具体为：

在光纤横截面上，两个光斑的圆心位置与纤芯在同一直线上并分布在纤芯两侧，光斑在光纤横截面上相对速度为零，在与光纤横截面垂直的方向上，光斑与光纤相对速度为V，则在光纤内部形成两个分布在纤芯两侧的直线形应力区，实现线偏振态保持。

优选的，所述光斑有一个，则所述控制光斑与光纤的相对运动，在光纤内部形成应力区，实现偏振态保持，具体为：

在光纤横截面上，光斑绕纤芯做圆周运动，在与光纤横截面垂直的方向上，光斑与光纤相对速度为V，则在光纤内部形成绕纤芯的螺旋形应力区，实现圆偏振态保持。

优选的，所述方法中所使用的光纤包括：普通光纤制作过程中拉丝生成的光纤；或者，是制作完成的光纤。

优选的，所述超快激光器包括：皮秒激光器或者飞秒激光器。

另一方面，本发明实施例提供了一种使用超快激光实现偏振保持光纤的装置，所述装置包括一个或者多个超快激光器、光纤牵引装置、伺服控制器，具体的：

所述伺服控制器，用于控制超快激光器，使得所述超快激光器生成的超快光脉冲聚焦到光纤包层，形成光斑；所述光斑在光纤上通过热应力生成双折射；控制光斑在光纤横截面上的位置；所述光纤牵引装置，用于牵引光纤沿径向运动；所述超快激光器，用于产生超快光脉冲，与光纤相互作用，在光纤内部形成应力双折射。

优选的，所述超快激光器有两个，则所述生成应力双折射，具体包括：

所述伺服控制器，用于在光纤横截面上，控制两个光斑的圆心位置与纤芯在同一直线上并分布在纤芯两侧，光斑在光纤横截面上相对速度为零，在与光纤横截面垂直的方向上，光斑与光纤相对速度为V，则在光纤内部形成两个分布在纤芯两侧的直线形应力区，实现线偏振态保持；所述光纤牵引装置用于牵引光纤沿径向以速度为V运动；从而在纤芯两侧产生两个直线形应力区，所述直线形应力区用于实现线偏振态保持。

优选的，所述超快激光器有一个，则所述生成应力双折射，具体包括：

所述伺服控制器，用于控制超快激光器，使其生成的光斑在光纤横截面上绕纤芯旋转；所述光纤牵引装置用于牵引光纤沿径向运动；从而产生环绕纤芯的螺旋形应力区，所述螺旋形应力区用于实现圆偏振态保持。