[发明专利]一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备

说明书

本发明公开一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备，属于光纤技术领域。一种椭圆芯光纤，包括椭圆纤芯、包层、涂覆层。一种前文所述光纤的制备方法，包括以下步骤；(1)将预制棒的包覆层中加工两个对称孔道，得到预拉丝棒材；(3)对预拉丝棒材进行拉丝，涂敷涂覆层材料，冷却固化以后得到椭圆芯光纤。一种所述制备方法的设备，包括送棒装置、加压加温拉丝装置、PLC控制部、检测装置。本发明中的椭圆芯光纤具有很好的保偏特性，制备方法不需要对光纤预制棒进行研磨、减压烧缩，加工尺寸准确，生产工艺简单，成本低；相关设备结构简单，易操作，而且能够准确、实时监测椭圆芯的参数，加工出的光纤成品率高，降低生产成本。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备。

背景技术

光纤全称是光导纤维。它的构成简单点理解就是玻璃制成的用于光传输的导管纤维。成品光纤一般由三部分组成，最中间的是高折射率玻璃芯，中间的是低折射率硅玻璃包层，最外面的是树脂涂敷层，为了便于区分，树脂涂敷层一般都加入了色彩原料。

若干光纤通过不同的工艺处理后封装在一起后就称为光缆。普通的光纤是直接用光纤预制棒(也就是气相沉积制造的石英玻璃棒，实心长圆柱体，一般直径在20mm-30mm)经拉丝得到的，同样分为芯层、包层。

在已公开的申请号为CN202110750226.3的专利中公开了一种光纤陀螺仪可以测量运动物体的方位，是现代航空航天领域中广泛使用的导航仪器，已经在商业上取得了很大成功。为了实现精确测量物体的运动状态，光纤陀螺仪一般包括三个保偏光纤的传感环，每个环对应所需的自由度。椭圆芯光纤由于其保偏特性，可以作为光纤陀螺仪的核心器件。因此，椭圆芯光纤在未来光纤陀螺仪的应用上极具潜力。

目前，制备椭圆芯光纤的主要方法有研磨法和减压烧缩法。用研磨法制备椭圆芯光纤，先根据要求将包层和芯棒沉积好，将芯棒两侧的圆弧研磨至平，再高温拉丝即可获得椭圆芯光纤。此方法由于预制棒加工面为近似椭圆形，抛磨加工难度大，而且拉制的光纤横截面形状不均匀，并且纵向均匀性也不容易保证。用减压烧缩法制备椭圆芯光纤预制棒，先利用气相沉积工艺在衬底管内壁上沉积包层和芯层，然后将管内气压减小，要确保沉积管内的气压小于外界环境的气压，然后提高温度，在低压高温的环境的作用下将芯层熔缩成椭圆形，即可得到椭圆芯光纤预制棒。应用减压烧缩法制备椭圆芯光纤预制棒的过程中，步骤多，难度高，而且需要精密加工仪器，大大的提高了椭圆芯光纤的制备成本和难度。同时，由于加工误差，这种制备方法很难精准的保证纤芯的椭圆度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备，解决现有技术中椭圆芯光纤加工需要抛光、加工难度大、生产成本高的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种椭圆芯光纤，所述光纤包括椭圆纤芯、包覆于所述椭圆纤芯的包层以及涂敷于所述包层外侧的涂覆层，所述椭圆纤芯的椭圆度为0.5-0.8。

一种基于如前文所述的椭圆芯光纤的制备方法，包括以下步骤；

(1)将包层材料覆于棒状芯材表面，得到预制棒，预制棒的外径为15-30mm，所述第一通孔、第二通孔的孔径为3-8mm，所述预制棒包括芯层和包覆层；

(2)在包覆层中加工两个以芯层的中心为对称中心的孔道，得到预拉丝棒材，所述孔道包括第一通孔、第二通孔，所述第一通孔、第二通孔的孔间距为3-5mm，；

(3)在负压、高温的环境中对预拉丝棒材进行拉丝，同时涂敷涂覆层材料，冷却固化以后得到椭圆芯光纤。

上述制备方法涉及的相关原理；将预制棒加工出两个对称的孔(第一通孔，第二通孔)，在给预制棒抽负压的条件下拉丝，预制棒下端在石墨炉内高温区处于熔融状态，被软化，由于负压的作用，导致光纤芯朝着两个孔的方向被拉伸，这样得到的光纤纤芯是椭圆的，同时两个孔道在负压与高温的作用下消失。可以通过拉丝过程中改变两个孔负压来调整光纤纤芯的椭圆度。