一种椭圆芯保偏光纤及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种椭圆芯保偏光纤及其制造方法，用化学气相沉积法制造芯棒，包括包层和芯层；制作横截面为菱形结构的靶棒，将靶棒置于石英玻璃套管的内部，采用外喷工艺对石英玻璃套管进行沉积，去掉靶棒后形成纯石英玻璃菱形内孔套管。对芯棒的包层进行机械加工，将芯棒放置在沉积后的石英玻璃套管中，使芯棒的包层的圆形外表面与纯石英玻璃菱形内孔套管的内表面相切，构成保偏光纤预制棒。对保偏光纤预制棒进行熔缩、拉伸，然后进行机械外圆打磨及抛光，形成保偏预制棒，拉丝成椭圆芯保偏光纤。本发明专利技术提高了椭圆芯保偏光纤的加工精度，获得稳定性更强的椭圆芯保偏光纤。可以制造各种应用波长及包层直径的椭圆芯保偏光纤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤制造领域，尤其涉及一种椭圆芯保偏光纤及其制造方法。
技术介绍
保偏光纤是光纤陀螺的敏感元件之一，也是至关重要的通讯和传感元件。椭圆芯保偏光纤作为保偏光纤的一类重要组成部分，其广泛的适用性是其巨大的优势。由于光纤陀螺（Fiber Optical Gyroscope）具有体积小、重量轻、无机械运动部件、启动快、动态误差小、可靠性高、寿命长等特点，是无可比拟的惯性传感器，具有逐步取代现有机械陀螺产品而大量使用的趋势，已经广泛应用于机器的自动控制上，如飞机和汽车的定位导航、惯性制导等领域。目前市场上的保偏光纤产品主要为熊猫型结构，熊猫型保偏光纤要具有高的偏振能力，需要增加应力棒的硼掺杂量，由于多种材料的热膨胀特性，熊猫型保偏光纤对温度敏感性，而高精度光纤陀螺的发展重要趋势之一是降低各组件的温度敏感性。因此，熊猫型保偏光纤在制作高精度光纤陀螺时存在一定的缺陷。椭圆芯保偏光纤制作工艺较为简单，其优化保偏光纤的偏振性能主要通过菱形套管结构配比来实现的，另外其温度不敏感性的特点能够适用于高精度陀螺领域的发展。光纤电流传感器是冶炼、电化工行业和智能电网领域用于电流计量的升级换代产品。电流计量是电力系统以及冶金、化工等电解工业的主要技术参数之一。目前，我国大部分企业对电流的测量主要采用磁电感应式电流互感器和霍尔效应式直测式电流传感器，这种以电磁感应原理为基础的电流传感器，在精度、稳定性、抗杂散磁场干扰等方面，都不能满足现代冶金和电化工产业的发展需要。保偏光纤是光纤式电流互感器的关键器件，在关键敏感器件如延迟环、敏感环以及四分之一玻片上都有相关应用要求，为此需要椭圆芯保偏光纤具有较高的精度、稳定性以适用于上述敏感器件的配套适用。
技术实现思路
本专利技术针对现有保偏光纤对温度敏感性较强，且不能满足光纤式电流互感器、开环光纤陀螺及光纤陀螺在精度、稳定性方面要求的问题，提供一种椭圆芯保偏光纤及其制造方法，提高加工精度，获得稳定性更强的椭圆芯保偏光纤。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种椭圆芯保偏光纤制造方法，包括以下步骤，1）用化学气相沉积法制造芯棒，芯棒包括包层和芯层，芯层直径为0.1~8mm，掺杂元素为锗，相对折射率差为0.6%~1.5%；包层直径与芯层直径之比为2:1~6:1，包层组分为氟-锗共掺或单掺氟，折射率差为-0.5%~0%；2）制作横截面为菱形结构的靶棒，将靶棒置于石英玻璃套管的内部，靶棒与石英玻璃套管同轴设置，采用外喷工艺对石英玻璃套管进行沉积，沉积过程完成后，去掉靶棒，形成纯石英玻璃菱形内孔套管；3）对芯棒的包层进行机械加工，将芯棒放置在沉积后的石英玻璃套管中，使芯棒的包层的圆形外表面与纯石英玻璃菱形内孔套管的内表面相切，组合构成保偏光纤预制棒；4）对保偏光纤预制棒进行熔缩和拉伸处理，对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光，形成可拉丝的保偏预制棒；5）将保偏预制棒拉锥、拉丝成椭圆芯保偏光纤。按上述技术方案，步骤3）中所述对芯棒的包层进行机械加工，具体为对芯棒的包层沿轴向进行均匀切削或切割或磨削。按上述技术方案，步骤3）中对芯棒的包层沿轴向进行均匀磨削之后，对磨削面进行抛光和研磨；步骤4）中对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光之后，进行研磨。按上述技术方案，对于纯石英玻璃菱形内孔套管，其菱形的长、短轴长度之比f的范围为2:1~6:1。按上述技术方案，将保偏光纤预制棒在拉伸塔上高温熔缩、拉伸成一根完整的保偏预制棒，保偏预制棒经过外圆整形成为标准外圆结构。本专利技术还提供一种椭圆芯保偏光纤，用化学气相沉积法制造芯棒，芯棒包括包层和芯层，芯层直径为0.1~8mm，掺杂元素为锗，相对折射率差为0.6%~1.5%；包层直径与芯层直径之比为2:1~6:1，包层组分为氟-锗共掺或单掺氟，折射率差为-0.5%~0%；制作横截面为菱形结构的靶棒，将靶棒置于石英玻璃套管的内部，靶棒与石英玻璃套管同轴设置，采用外喷工艺对石英玻璃套管进行沉积，沉积过程完成后，去掉靶棒，形成纯石英玻璃菱形内孔套管；对芯棒的包层进行机械加工，将芯棒放置在沉积后的石英玻璃套管中，使芯棒的包层的圆形外表面与纯石英玻璃菱形内孔套管的内表面相切，组合构成保偏光纤预制棒；对保偏光纤预制棒进行熔缩处理，熔缩处理后进行拉伸，对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光，形成可拉丝的保偏预制棒；将保偏预制棒拉锥、拉丝成椭圆芯保偏光纤。按上述技术方案，对芯棒的包层进行机械加工，具体为对芯棒的包层沿轴向进行均匀切削或切割或磨削。按上述技术方案，对芯棒的包层沿轴向进行均匀磨削之后，对磨削面进行抛光和研磨；对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光之后，进行研磨。按上述技术方案，对于纯石英玻璃菱形内孔套管，其菱形的长、短轴长度之比f的范围为2:1~6:1。按上述技术方案，将保偏光纤预制棒在拉伸塔上高温熔缩、拉伸成一根完整的保偏预制棒，保偏预制棒经过外圆整形成为标准外圆结构。本专利技术产生的有益效果是：1）椭圆芯保偏光纤双折射是由于光波导结构的不对称性引起，其温度敏感性较好，适用于各种特殊应用环境；2）打磨后芯棒均匀，对光纤纤芯椭圆度的控制能力较强。本专利技术提高了椭圆芯保偏光纤的加工精度，获得稳定性更强的椭圆芯保偏光纤。可以制造各种应用波长及包层直径的椭圆芯保偏光纤。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中椭圆芯保偏光纤的结构示意图；图2是本专利技术实施例中芯棒的结构；图3是本专利技术实施例中芯棒的机械加工示意图；图4是本专利技术实施例中纯石英玻璃菱形内孔套管的结构示意图；图5是本专利技术实施例中芯棒与纯石英玻璃菱形内孔套管组合示意图；图6是本专利技术实施例中保偏光纤预制棒熔缩示意图；图7是本专利技术实施例中对熔缩后保偏光纤预制棒机械外圆打磨前后的对比图；图8是本专利技术实施例中保偏预制棒的结构。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中首先提供一种椭圆芯保偏光纤制造方法，包括以下步骤，1）用化学气相沉积法制造芯棒，芯棒包括包层和芯层，芯层直径为0.1~8mm，掺杂元素为锗，相对折射率差为0.6%~1.5%；包层直径与芯层直径之比为2:1~6:1，包层组分为氟-锗共掺或单掺氟，折射率差为-0.5%~0%；2）制作横截面为菱形结构的靶棒，将靶棒置于石英玻璃套管的内部，靶棒与石英玻璃套管同轴设置，采用外喷工艺对石英玻璃套管进行沉积，沉积过程完成后，去掉靶棒，形成纯石英玻璃菱形内孔套管；3）对芯棒的包层进行机械加工，将芯棒放置在沉积后的石英玻璃套管中，使芯棒的包层的圆形外表面与纯石英玻璃菱形内孔套管的内表面相切，组合构成保偏光纤预制棒；4）对保偏光纤预制棒进行熔缩和拉伸处理，对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光，形成可拉丝的保偏预制棒；5）将保偏预制棒拉锥、拉丝成椭圆芯保偏光纤。在本专利技术的较佳实施例中，芯层直径为2.0mm，掺杂元素为锗，相对折射率差为1.2%；其包层直径为6.0mm，包层组分为单掺氟，折射率差为-0.5%。其中步骤3）中所述对芯棒的包层进行机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种椭圆芯保偏光纤制造方法，其特征在于，包括以下步骤，1）用化学气相沉积法制造芯棒，芯棒包括包层和芯层，芯层直径为0.1~8mm，掺杂元素为锗，相对折射率差为0.6%~1.5%；包层直径与芯层直径之比为2:1~6:1，包层组分为氟‑锗共掺或单掺氟，折射率差为‑0.5%~0%；2）制作横截面为菱形结构的靶棒，将靶棒置于石英玻璃套管的内部，靶棒与石英玻璃套管同轴设置，采用外喷工艺对石英玻璃套管进行沉积，沉积过程完成后，去掉靶棒，形成纯石英玻璃菱形内孔套管；3）对芯棒的包层进行机械加工，将芯棒放置在沉积后的石英玻璃套管中，使芯棒的包层的圆形外表面与纯石英玻璃菱形内孔套管的内表面相切，组合构成保偏光纤预制棒；4）对保偏光纤预制棒进行熔缩和拉伸处理，对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光，形成可拉丝的保偏预制棒；5）将保偏预制棒拉锥、拉丝成椭圆芯保偏光纤。

【技术特征摘要】
1.一种椭圆芯保偏光纤制造方法，其特征在于，包括以下步骤，1）用化学气相沉积法制造芯棒，芯棒包括包层和芯层，芯层直径为0.1~8mm，掺杂元素为锗，相对折射率差为0.6%~1.5%；包层直径与芯层直径之比为2:1~6:1，包层组分为氟-锗共掺或单掺氟，折射率差为-0.5%~0%；2）制作横截面为菱形结构的靶棒，将靶棒置于石英玻璃套管的内部，靶棒与石英玻璃套管同轴设置，采用外喷工艺对石英玻璃套管进行沉积，沉积过程完成后，去掉靶棒，形成纯石英玻璃菱形内孔套管；3）对芯棒的包层进行机械加工，将芯棒放置在沉积后的石英玻璃套管中，使芯棒的包层的圆形外表面与纯石英玻璃菱形内孔套管的内表面相切，组合构成保偏光纤预制棒；4）对保偏光纤预制棒进行熔缩和拉伸处理，对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光，形成可拉丝的保偏预制棒；5）将保偏预制棒拉锥、拉丝成椭圆芯保偏光纤。2.根据权利要求1所述的椭圆芯保偏光纤制造方法，其特征在于，步骤3）中所述对芯棒的包层进行机械加工，具体为对芯棒的包层沿轴向进行均匀切削或切割或磨削。3.根据权利要求2所述的椭圆芯保偏光纤制造方法，其特征在于，步骤3）中对芯棒的包层沿轴向进行均匀磨削之后，对磨削面进行抛光和研磨；步骤4）中对拉伸后的保偏光纤预制棒进行机械外圆打磨及抛光之后，进行研磨。4.根据权利要求1或2所述的椭圆芯保偏光纤制造方法，其特征在于，对于纯石英玻璃菱形内孔套管，其菱形的长、短轴长度之比f的范围为2:1~6:1。5.根据权利要求4所述的椭圆芯保偏光纤制造方法，其特征在于，将保偏光纤预制棒在拉伸塔上高温熔缩、拉伸成一根完整...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏红波，陈翔，廉正刚，徐江河，皮亚斌，
申请(专利权)人：武汉长盈通光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42