[发明专利]一种多用途保偏光纤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多用途保偏光纤及其制备方法，属于保偏光纤技术领域。该光纤的截面结构由内而外依次为芯层(1)、内包层(2)、外包层(3)和涂覆层，芯层(1)为掺锗的石英玻璃，直径为D₁，折射率n₁；内包层(2)为掺磷的石英玻璃，直径为D₂，折射率n₂；外包层(3)为掺磷的石英玻璃，直径为D₃，折射率n₃；内包层(2)内设置两个应力区(4)，直径为D₄，分别为掺硼、氟的石英玻璃，折射率为n₄，两个应力区(4)对称设置在芯层(1)两侧；芯层(1)和内包层(2)的折射率差n₁‑n₂＝0.005～0.020；内包层(2)和应力区(4)的折射率差n₂‑n₄＝0.008～0.015。该光纤既能够适应光纤器件制造领域的研磨、拉锥工艺，又能够适应光纤陀螺制造领域的绕环工艺。

技术领域

本发明涉及保偏光纤，尤其涉及一种熊猫型保偏光纤及其制备方法。

背景技术

保偏光纤，即偏振保持光纤，用于传输线偏振光，当一线偏振光被耦合进入保偏光纤时，如果线偏振光的偏振方向和保偏光纤的偏振主轴重合，则线偏振光可以在传输过程中保持其线偏振方向直至离开保偏光纤，即保偏光纤的双折射现象。引起光纤双折射现象的原因很多，几何和应力的不均匀性均会引入双折射，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等。

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。

根据保偏光纤的应用特点，其主要应用于两大块：一是光纤陀螺系统，二是保偏光纤器件。根据光纤使用场合的不同，光纤也有所差异。当应用于光纤陀螺系统中时，所涉及的光纤高双折射光纤，其特点主要为应力区的大有效面积及硼元素的高浓度掺杂，以此来保证光纤绕环之后的高偏振串音。相应的，当应用于保偏光纤器件中时，工艺涉及对光纤端面进行机械研磨，这就对保偏光纤应力区的大小及硼元素的浓度有一定的要求，应力区的大有效面积和B元素的高浓度掺杂本身会造成应力区和包层在研磨过程中发生截面开裂现象，这是因为高浓度的B掺杂虽然可以显著降低应力区的相对折射率，但同时也会造成应力区的热膨胀系数相比包层大幅升高，在研磨过程中容易在界面引起开裂，这就导致了适用于光纤陀螺系统中的光纤往往无法适用于光纤器件的加工。

目前，国内光纤陀螺用保偏光纤已基本实现国内自主，而器件用保偏光纤由于上述工艺原因市场容量相对较小，国内光纤器件用保偏光纤主要还是依赖进口光纤。

中国专利CN103145349A公开了“一种应用于耦合的低应力保偏光纤的制作方法”，该低应力保偏光纤主要是通过对原有保偏光纤进行端头剥除裸光纤部分的一种处理方式，通过一种平台的搭建及粘接剂的涂覆，以减小粘接剂在高温和低温状态时由于应力对保偏光纤产生影响而导致消光比恶化。该发明是通过改进保偏光纤的后加工方式来实现光纤的低应力，未涉及光纤本身的改变。

中国专利CN106291807A公开了“一种防开裂熊猫型保偏光纤”，该种光纤主要是通过在应力层边缘设置折射率渐变过渡层，使应力层边缘的应力得到分解和缓释，从而避免了光纤端面研磨应力层边沿的开裂，使保偏光纤的使用性能得到优化。该文献从保偏光纤应力区设计的角度对原有保偏光纤进行了优化，提升了光纤的耐磨性能，但是通过设置折射率渐变过渡层会影响光纤的双折射性能，从而影响绕环的精度要求，牺牲了应用于光纤陀螺的性能。

发明内容