[发明专利]螺旋高双折射结构保椭圆偏振光纤制造工艺

说明书

本发明公开了一种螺旋高双折射结构保椭圆偏振光纤制造工艺，其中在拉丝过程中光纤预制棒处于非旋转状态或者旋转状态，在拉丝的同时将收丝盘进行翻转，从而使拉制的光纤产生扭力，并将这个扭力传递至高温加热区，使光纤在该区域形成固有的螺旋高双折射结构，这样解决了传统工艺中拉丝不稳定的问题，保证了光纤特性的长距离稳定，以及光纤制造的真正产业化。

技术领域

本发明与光纤制造工艺有关，具体属于一种螺旋高双折射结构保椭圆偏振光纤制造工艺。

背景技术

螺旋高双折射结构保椭圆偏振光纤(简称保椭圆偏振光纤)是基于光学法拉第效应的光纤电流传感器的核心材料，这种光纤的横截面结构与我们通常所说的保线偏振光纤的横截面结构类似，如熊猫型、领结型、椭圆包层型、椭圆芯、一字型等。

从结构上看，保椭圆偏振光纤和保线偏振光纤之间的最大差别在于：保线偏振光纤中的线双折射方位随着传输距离(或光纤轴向)是不变的或者非常缓慢变化的，这种缓慢的变化是由光纤拉丝工艺造成的，并非刻意做成这样的，通常可以忽略不计；而保椭圆偏振光纤中的线双折射方位随着传输距离(或光纤轴向)是快速变化的，指的就是螺旋结构，通常这种变化的周期(称之为螺距)小于6mm。

如图1所示为保线偏振光纤的拉丝工艺，光纤预制棒1的下端利用高温加热区2(如高温石墨炉)加热，经拉丝制成直径符合要求的裸光纤，该裸光纤的表面在光纤涂覆区3中被涂覆上一层涂覆材料，最后在光纤导引轮4的引导下绕在收丝盘5上。从拉丝工艺上看，在生产保线偏振光纤的拉丝过程中，光纤预制棒1是不需要旋转的，通常只需要控制收丝盘5的转速就可以控制拉丝速度，一般拉丝速度是每秒几米(例如为10米左右)。

如图2所示为保椭圆偏振光纤的传统拉丝工艺，与图1所示的保线偏振光纤的拉丝工艺不同的是，在生产保椭圆偏振光纤的拉丝过程中，光纤预制棒1需要稳定地旋转，收丝盘5的转速是由光纤预制棒1的转速和所设定的螺距决定的。假如光纤预制棒1每秒旋转5周，螺旋双折射结构的螺距为6mm，每秒所拉制的这种光纤长度大约只有30mm，不足拉制保线偏振光纤速度的三百分之一。然而，最致命的问题是拉制的光纤参数非常不稳定，而且连续拉制的长度非常有限，通常只有几百米就会被拉断，这是因为光纤预制棒1的一端被加热到2000多度，同时还需要高速旋转，这样预制棒加热端就容易产生偏心现象，使得拉丝无法继续。而拉制保线偏振光纤时，光纤预制棒1不需要旋转，其连续拉丝的长度通常取决于光纤预制棒1的大小，拉制几十甚至上百公里根本就没有问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种螺旋高双折射结构保椭圆偏振光纤制造工艺，可以解决现有技术中保椭圆偏振光纤拉丝不稳定的问题，以及连续拉制长度受限的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的螺旋高双折射结构保椭圆偏振光纤制造工艺，在拉丝过程中，光纤预制棒处于非旋转状态，收丝盘绕其转轴旋转的同时翻转，使光纤产生扭力，并传递至高温加热区形成固有的螺旋高双折射结构，其中收丝盘的翻转中心轴与其自身的旋转转轴垂直。

或者，所述光纤预制棒改为旋转状态，且光纤预制棒的旋转方向与收丝盘翻转产生的光纤扭转方向相反。

进一步的，对拉制后绕在收丝盘上的光纤进行复绕，在复绕过程中，收丝盘是被动的、复绕盘是主动的，收丝盘和复绕盘都绕各自的转轴旋转，且收丝盘或复绕盘绕转轴旋转的同时翻转，翻转的中心轴与自身旋转的转轴垂直。

或者进一步的，对拉制后绕在收丝盘上的光纤进行复绕，在复绕过程中，收丝盘是被动的、复绕盘是主动的，收丝盘和复绕盘绕各自转轴旋转的同时翻转，收丝盘的旋转转轴与复绕盘的旋转转轴平行，二者的翻转中心轴均与其自身的旋转转轴垂直，且收丝盘和复绕盘的翻转方向相反。