一种变径多芯光纤的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种变径多芯光纤的制备方法。针对变径多芯光纤的制备，本发明专利技术提出了打孔‑磨抛‑镶嵌方法：首先分别依次沉积母预制棒和子预制棒的包层、纤芯，然后将锥形子预制棒加工成圆柱形后，对母预制棒与子预制棒进行退火，对母预制棒进行打孔，再将子预制棒插入含有内孔的母预制棒中，然后对子预制棒与母预制棒进行抽真空、加热进行镶嵌组装，最终对预制棒进行拉丝涂覆后，得到变径多芯光纤。相比于传统的开槽法与拼装法等多芯光纤预制棒加工方法，采用本方法加工的预制棒精度更高，有利于降低后续拉丝工艺的难度。

Method for preparing variable diameter multi-core optical fiber

The invention discloses a method for preparing a variable diameter multi-core optical fiber. Aiming at reducing multi core fiber preparation, the invention provides a punch polishing mosaic method: first, sequentially depositing cladding, core parent preform and sub preform, and preform into a cylindrical conical sub processing after annealing of the parent preform and sub preform for punching the parent preform, then inserted into the inner hole of sub preform containing parent preform, and preform and base on preform for vacuum, heating mosaic assembly, final drawing of coated preform, by reducing the multi core optical fiber. Compared with the traditional slotting method and assembly method, the preform fabricated by this method has higher accuracy and is beneficial to reduce the difficulty of the subsequent drawing process.

【技术实现步骤摘要】
一种变径多芯光纤的制备方法
本专利技术涉及光纤制备技术，特别是涉及一种变径多芯光纤的制备方法。
技术介绍
总结回顾光纤通信、光纤传感技术与产业的发展历程，很多重大技术的进步都伴随着光纤结构的创新，例如，光纤的双包层结构解决了光泵浦效率问题，实现了光纤激光器的高功率输出；光纤轴向折射率周期性改变结构使得光纤光栅这种重要的光器件被研制而出；光纤横向微结构的变化使得光子晶体光纤这种新型光纤问世，极大增强了光纤对光波的调控功能，强力推动了新一代光电子器件的发展。因此，设计并研制新型结构的光纤是促进光纤技术发展取得突破的一个重要关键所在。通常的光纤只包含一个纤芯，随着光通信技术的发展，传统单芯光纤的传输容量已经出现瓶颈，进一步扩大容量必须考虑把光纤中纤芯的数量增加。根据纤芯的相互接近程度，多芯光纤发展出两种功能。一是纤芯间隔大，即纤芯之间不产生光耦合，各个纤芯之中的光束独立传输，可较大提高单位面积的集成密度，进而大幅度提高传输容量；二是纤芯之间距离较近，能够产生光波耦合作用，利用此种光纤可开发出光纤耦合器、光纤分束器及光开关等全光纤器件。在第二类光纤中，又可分为常规多芯光纤与变径多芯光纤，常规多芯光纤即纤芯直径沿轴向不变，变径多芯光纤是指光纤中至少有一个纤芯的直径沿轴向变化。相对于常规多芯光纤，变径多芯光纤的结构变化更加多样，设计更加灵活，可实现的导光功能更加丰富，更适用于光纤耦合器、光纤分束器及光开关等全光纤器件的研制。变径多芯光纤制备难度较大，目前尚无此种光纤制备成功的报导。目前制备多芯光纤常用的方法主要有开槽法与拼装法。开槽法是指先在母棒上加工出若干个棱柱形沟槽，然后将含有纤芯的子预制棒加工成相应棱柱形后置于沟槽内进行封装，进而得到组合预制棒的一种方法，此方法存在如下缺陷：相对于圆柱形，棱柱型预制棒加工难度更大；组装时，子预制棒与母预制棒之间的间隙不易去除。拼装法是指将若干个含有纤芯的子预制棒与多个石英棒拼装成母预制棒的一种方法，此方法存在如下缺陷：组装时，多个石英棒之间的间隙不易去除；拉丝时预制棒结构容易变形。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有多芯光纤制备方法的不足，提供一种基于“打孔-磨抛-镶嵌”技术的变径多芯光纤的制备方法，该方法首先将含有锥形纤芯的子预制棒插入含有内孔的母预制棒中，然后对子预制棒与母预制棒进行抽真空镶嵌组装，最终对预制棒进行拉丝涂覆后得到变径多芯光纤。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案是：一种变径多芯光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、采用MCVD车床依次沉积预制棒的包层、纤芯，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成母预制棒的制备；（2）、采用MCVD车床依次沉积子预制棒的包层、纤芯，在纤芯沉积过程中，采用MCVD控制系统中的ramping控制程序将子预制棒纤芯沉积成锥形，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成子预制棒的制备；（3）、当子预制棒沉积完成后，通过磨抛工艺将纤芯为锥形的子预制棒加工成圆柱形；（4）、采用MCVD车床对子预制棒进行磓粗处理，以提高最终子预制棒纤芯的锥度；（5）、分别对母预制棒、子预制棒进行退火；（6）、将母预制棒固定在超声波打孔机上打空孔；（7）、将子预制棒插入到母预制棒的空孔中；（8）、将母预制棒一端与石英柱熔接密封，另一端与一根空心管的一端熔接，空心管的另一端作为抽气孔与抽真空机相连；（9）、启动抽真空机抽真空，同时对子预制棒与带孔母预制棒的组合部位进行加热，待子预制棒与母预制棒的空孔孔壁之间的缝隙完全闭合后，即完成了子预制棒与母预制棒之间的镶嵌组装；（10）、对组装好的预制棒进行拉丝涂覆后，即得到变径多芯光纤。本专利技术的优点是：相比于传统的开槽法与拼装法等多芯光纤预制棒加工方法，采用打孔法加工的预制棒精度更高，有利于降低后续拉丝工艺的难度。附图说明图1为母预制棒结构图；图2为子预制棒结构图；图3为打孔后的母预制棒结构图；图4为带孔母预制棒与子预制棒的镶嵌组装示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：参见图3，在具体实施过程中，母预制棒1的空孔7的数量不限于1个，根据设计要求，可以为两个或两个以上，并且至少有一个纤芯的直径在光纤轴向上是变化的，但是光纤包层直径在光纤轴向上无变化。实施例：本实施例适用于变径多芯光纤，同样适用于常规多芯光纤的制备。为了便于理解，参照图1至图4，本实施例以变径双芯光纤的制备过程为例进行说明。第一步：沉积母预制棒1，采用改良的化学气相沉积（ModifiedChemicalDeposition，MCVD）车床，利用MCVD工艺依次沉积预制棒的包层、纤芯，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成母预制棒1的制备；母预制棒1由母预制棒包层2与母预制棒纤芯3构成，母预制棒1的平直性与母预制棒纤芯3的直径、母预制棒包层2的直径的波动范围要符合加工要求。第二步：沉积子预制棒4，采用MCVD车床依次沉积子预制棒的包层、纤芯，在子预制棒纤芯6的沉积过程中，采用MCVD控制系统中的ramping控制程序将子预制棒纤芯6沉积成锥形，子预制棒包层5的沉积不采用ramping控制程序，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成子预制棒的制备。第三步：当子预制棒4沉积完成后，通过磨抛工艺将子预制棒纤芯6沉积成锥形的子预制棒4加工成圆柱形。第四步：为提高最终光纤中纤芯的锥度，对子预制棒4进行磓粗处理。第五步：对母预制棒1与子预制棒4进行退火，退火的温度范围是800℃至1200℃；本实施例的退火温度设定在1000℃。第六步：将母预制棒1固定在超声波打孔机上进行打空孔7，打孔数量为1个，打孔前需检查钻头的完整性与钻杆的平直度，空孔7的位置根据设计要求定位，空孔7的直径要略大于子预制棒4的外径。第七步：将子预制棒4插入到母预制棒1的空孔7中。第八步：将母预制棒1的一端与石英柱熔接（将此端密封），另一端与一根空心管的一端熔接，空心管的另一端作为抽气孔与抽真空机相连。第九步：启动抽真空机抽真空，组装过程中通过抽真空的方式来消除子预制棒4与母预制棒1孔壁之间的缝隙；同时对子预制棒4与带孔母预制棒1的组合部位进行加热，加热的温度范围是1900℃至2200℃；本实施例加热的温度为2100℃；待子预制棒4与母预制棒1的空孔7孔壁之间的缝隙完全闭合后，即完成了子预制棒4与母预制棒1之间的镶嵌组装。第十步：对组装好的预制棒进行拉丝涂覆后，即得到变径双芯光纤8。按照以上实施方案，便可制备出变径双芯光纤。同理，制备变径三芯光纤时，只需将母预制棒中打孔的数量增加至两个，子预制棒的数量增加至两根。综上所述，本专利技术提供了一种可实现纤芯变径、包层不变径的变径多芯光纤的制备方法，采用该方法可有效地提高加工精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变径多芯光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、采用MCVD车床依次沉积预制棒的包层、纤芯，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成母预制棒的制备；（2）、采用MCVD车床依次沉积子预制棒的包层、纤芯，在纤芯沉积过程中，采用MCVD控制系统中的ramping控制程序将子预制棒纤芯沉积成锥形，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成子预制棒的制备；（3）、当子预制棒沉积完成后，通过磨抛工艺将纤芯为锥形的子预制棒加工成圆柱形；（4）、采用MCVD车床对子预制棒进行磓粗处理，以提高最终子预制棒纤芯的锥度；（5）、分别对母预制棒、子预制棒进行退火；（6）、将母预制棒固定在超声波打孔机上打空孔；（7）、将子预制棒插入到母预制棒的空孔中；（8）、将母预制棒一端与石英柱熔接密封，另一端与一根空心管的一端熔接，空心管的另一端作为抽气孔与抽真空机相连；（9）、启动抽真空机抽真空，同时对子预制棒与带孔母预制棒的组合部位进行加热，待子预制棒与母预制棒的空孔孔壁之间的缝隙完全闭合后，即完成了子预制棒与母预制棒之间的镶嵌组装；（10）、对组装好的预制棒进行拉丝涂覆后，即得到变径多芯光纤。

【技术特征摘要】
1.一种变径多芯光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、采用MCVD车床依次沉积预制棒的包层、纤芯，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成母预制棒的制备；（2）、采用MCVD车床依次沉积子预制棒的包层、纤芯，在纤芯沉积过程中，采用MCVD控制系统中的ramping控制程序将子预制棒纤芯沉积成锥形，沉积完成后再经缩棒、收棒、抛光后完成子预制棒的制备；（3）、当子预制棒沉积完成后，通过磨抛工艺将纤芯为锥形的子预制棒加工成圆柱形；（4）、采用MCVD车床对子预制棒进行磓粗处理，以提高最终子预制棒纤芯的锥度；（5）、分别对母预制棒、子预制棒进行退火；（6）、将母预制棒固定在超声波打孔机上打空孔；（7）、将子预制棒插入到母预制棒的空孔中...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿鹏程，庞璐，梁小红，黄商，宁鼎，衣永青，潘蓉，韩志辉，王标，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12