[发明专利]一种熊猫型聚合物保偏光纤及其应用

说明书

本发明提出了一种熊猫型聚合物保偏光纤及其应用，其中熊猫型聚合物保偏光纤的光纤芯区的材料为掺杂了聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚偏二氟乙烯材料的聚甲基丙烯酸甲脂聚合物材料，在高透光性聚甲基丙烯酸甲脂材料的基础上，增加了芯区的韧性和850nm、650nm的透光率，提升了光纤芯区的短波长导光特性和机械强度；其光纤应力区的材料为掺杂了聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯和乙烯‑四氟乙烯共聚物材料的聚甲基丙烯酸甲脂聚合物材料，使得应力施加的能力得到了较大的提升，同时应力区的折射率调整也更加灵活。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种熊猫型聚合物保偏光纤及其应用。

背景技术

保偏光纤，即偏振保持光纤，用于传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域，在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量；保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤电流互感器，光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统，是一种具有广泛应用价值的特种光纤类型。应力双折射保偏光纤主要有领结型保偏光纤、熊猫型保偏光纤和椭圆包层型保偏光纤三种。其中，熊猫型保偏光纤应用得最为广泛，其结构包括纤芯、应力区和包层部分，其纤芯位于包层的中心部分，而两个圆柱状的应力区分布在纤芯的两侧，从而产生所谓的应力双折射使得保偏光纤具有线偏振保持性能。在设计上，主要靠改变两个对称的圆柱应力区的结构和应力掺杂来对保偏光纤的双折射性能进行调节。

在中国专利201711052703.9中描述了一种二氧化钛掺杂的二氧化硅石英玻璃芯层熊猫型保偏光纤，采用芯棒制备、套管、打孔的方式进行母棒的制备，再插入掺硼应力棒形成应力型结构，整个材料基底是二氧化硅石英玻璃，在传感过程中会导致绕环胶与石英材料的热膨胀系数有较大的失配，造成随机不对称的热应力，从而降低传感精度和信噪比；同时打孔工艺在预制棒内易形成较大的驻留应力，对保偏光纤的温度环境性能造成较大的影响。在中国专利201810301307.3中描述了一种镱、铝、磷共掺的二氧化硅石英玻璃芯层稀土掺杂熊猫型保偏光纤，光纤的工作波段在1064nm，拍长的设计值最小为3.2mm，在高精度的传感中无法满足设计性能要求。在中国专利201810297512.7中描述了一种工作在1550nm波段的零色散位移熊猫型保偏光纤，核心参数为保证光纤的色散位移值，并同时具有保偏的效果，波导结构复杂，重复一致性控制难度较大，对工艺和设备的要求较高。在中国专利201610412177.1中描述了一种保偏光纤的制备方法，使用预制模具注入二氧化硅液体，获得石英套管，通过打磨熔融，再注入二氧化硅与三氧化二硼的混合粉末组合成熊猫型保偏光纤预制棒；并未对预制棒的具体设计结构和尺寸参数进行详细描述，也未提供直接可供拉丝的成型预制棒。在中国专利201610457293.5中描述了一种熊猫保偏光纤预制棒的制备方法，使用纳米孔二氧化硅粉体加入到稀土和共掺离子无机盐溶液中形成悬浮液，未提供具体成型预制棒参数和可供拉丝预制棒。

聚合物光纤具有如下结构：将包含透明树脂的芯纤维的周围以包含折射率低于前述透明树脂的包层包围，是使得光在芯层和包层的边界反射从而使光信号在芯内传输的介质。聚合物光纤与石英玻璃光纤相比，具有柔软性优异、可以利用连接时容易芯重叠的直径大的光纤的优点。聚合物光纤是用高透明的非结晶型各项同性聚合物如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯作为芯层材料，氟树脂等作为包层材料的一类光纤。不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。聚合物光纤不但可以用于接入网的最后100～1000米，也可以用于各种汽车、飞机等运载工具上，是优异的短距离数据传输介质。聚合物光纤质轻、柔软、更耐破坏(振动和弯曲)。聚合物光纤有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点。与石英光纤相比，具有以下优点：模量低、数值孔径大、耦合效率高、挠曲性好，易于加工和使用；在可见光区有低损耗窗口；重量轻；成本及加工费用低等。短波长的拍长短，双折射效应更强，能够提升偏振保持的强度，从而增强传感的精度和信噪比。对称热应力。聚合物光纤掺杂配比形式多样，掺杂浓度较高，光纤的波导结构设计多样灵活，容易实现。

发明内容