一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，利用MCVD工艺沉积含有稀土离子掺杂芯层的预制棒；在预订位置将预制棒截断，合理设计两个孔的孔径大小及位置，在两个孔内分别再设计数个小孔；对应孔的直径确定大钻头，对应小孔的直径确定小钻头；打孔，先用小钻头在小孔的位置打孔，数个小孔的位置需与大钻头与预制棒的接触面重叠，在数个小孔打孔完毕后，再利用大钻头在大钻头的位置打孔；打孔完毕后，对孔的内壁进行磨抛，直至内孔达到设计尺寸。优点是：通过多次打孔法可以有效降低超声波打孔过程中稀土离子掺杂光纤预制棒的受力面积，进而可减弱机械外力对光纤预制棒造成的损伤；稀土离子掺杂光纤预制棒的加工精度可得到进一步提升。

Method for processing rare earth ion doped optical fiber preform

The invention relates to a processing method of rare earth doped optical fiber preform, prefabricated containing rare earth ion doped core layer deposited by MCVD process in the book bar; preform truncation, pore size and position of the reasonable design of two holes, a plurality of holes are respectively designed in two hole corresponding to the diameter of the hole; the drill hole diameter, corresponding to determine the small bit; drilling, first with a small drill in drilling hole position, a plurality of holes and the position of the bit and preform contact surface overlap, punching holes in after using drill in drilling bit position; drilling completion the inner wall of the hole grinding, until the hole reaches the design size. The advantages are: through multiple holes method can effectively reduce the stress area of rare earth ion doped optical fiber preform ultrasonic drilling process, which can weaken the mechanical force of the optical fiber preform damage; the processing precision of rare earth ion doped optical fiber preform can further improve.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，属于光纤制造

技术介绍
1985年，英国南安普敦大学的研究人员采用改进的化学汽相沉积工艺(ModifiedChemicalVapourDeposition，MCVD)成功研制出掺稀土光纤。近三十年来，研究人员不断地对掺稀土光纤的制备工艺进行改进和创新，进而使得掺稀土光纤放大器与激光器得到了持续、快速的发展。激光器及应用技术是关系到国防、民生的一项重要光电子领域前沿技术，与半导体激光器、气体激光器等其它类型的激光器相比，以掺稀土光纤为增益介质的光纤激光器具有高光束质量、高效率、低阈值、可调谐、窄线宽与高性价比等优点，而掺稀土光纤是制约光纤放大器与激光器进一步发展的关键材料，因此，我们必须进一步提高掺稀土光纤的性能、开发新品种的掺稀土光纤。为不断提升光纤放大器与激光器的性能，研究人员在掺单种稀土元素光纤的基础上，开发出稀土离子共掺光纤，目前，取得进展较大的稀土离子共掺光纤主要为铒镱共掺光纤，其它种类的稀土离子共掺光纤仍处于理论与探索阶段。下面以铒镱共掺光纤为例，对稀土离子共掺光纤的性能及优点进行说明：与掺铒光纤相比，铒镱共掺光纤主要有以下优点：Yb3+具有非常宽的吸收带(800~1070nm)和激发带，极大地扩展了泵浦光源的范围；Yb3+无浓度淬灭现象，可以高浓度掺杂；Yb3+的吸收截面远大于Er3+，较易吸收980nm附近的泵浦光能量；Yb3+的2F5/2能带和Er3+的4I11/2能带较为接近，离子能量非常容易从Yb3+的2F5/2能带转移到Er3+的4I11/2能带上，然后无辐射跃迁到4I13/2能带，最后辐射出光子，回到4I15/2能带。然而，随着光纤激光雷达探测技术的飞速发展，人们对铒镱共掺光纤激光器的性能提出了更高要求，即要求激光器为线偏振输出。如要使激光器输出的光束具有线偏振特性，最有效的方法即是把光纤做成保偏结构。但是由于有源保偏光纤加工工艺的限制，国内尚无单位研制出可满足实用要求的铒镱共掺保偏光纤。因此，针对稀土离子共掺保偏光纤的研制，有必要开发出一种高精度低损伤预制棒加工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有稀土离子掺杂保偏光纤预制棒加工方法的不足，提供一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，该方法通过采用不同直径大小的钻头组合打孔方法降低打孔过程中预制棒受到的最大机械外力，从而降低光纤预制棒的损伤，提高预制棒的加工精度。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，其特征在于：步骤如下：第一步，利用MCVD工艺沉积含有稀土离子掺杂芯层的预制棒；第二步，沉积完成后取下稀土离子掺杂光纤预制棒，在预订位置将预制棒截断，将预制棒截面磨平后固定在打孔机上；第三步，根据稀土离子掺杂保偏光纤的性能指标要求，结合纤芯与内包层的热膨胀系数及几何参数，合理设计两个孔的孔径大小及位置，两个孔的孔径大小及位置确定后，在两个孔内分别再设计数个小孔的数量、孔径及位置，小孔的位置应该在孔内均匀排布；第四步，确定钻头，对应孔的直径确定大钻头，大钻头的壁厚一般为钻头半径的1/5至1/3，打孔前需要检查大钻头外壁与大钻头内壁的光滑度与圆度，对应小孔的直径确定小钻头；第五步，打孔，打孔前需检查钻头的完整性与钻杆的平直度，先用小钻头在小孔的位置打孔，数个小孔的位置需与大钻头与预制棒的接触面重叠，并尽可能最大化重叠面积，但是小孔的边缘应在大钻头外壁内，在数个小孔打孔完毕后，再利用大钻头在大钻头的位置打孔，在打孔过程中，光纤预制棒受到的机械外力变小，进而可降低预制棒的损伤、提高预制棒的加工精度；第六步，打孔完毕后，对孔的内壁进行磨抛，直至内孔达到设计尺寸。本专利技术的优点是：多次打孔法主要适合于熊猫型掺稀土保偏光纤，通过多次打孔法可以有效降低超声波打孔过程中稀土离子掺杂光纤预制棒的受力面积，进而可减弱机械外力对光纤预制棒造成的损伤；同时，由于钻头受到的阻力变小，钻头在行进过程中的偏离程度也得以降低，稀土离子掺杂光纤预制棒的加工精度可得到进一步提升。附图说明图1为本专利技术光纤预制棒的结构图；图2为小孔打孔位置示意图；图3为图2A的放大图；图4为打完小孔后大钻头与预制棒接触面积示意面；图5为本专利技术大钻头横截面的示意图。具体实施方式为利于同行业技术人员的理解，下面结合附图通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征进行进一步说明。如图1所示，一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，步骤如下：第一步，利用MCVD工艺沉积含有稀土离子掺杂芯层的预制棒1。第二步，沉积完成后取下稀土离子掺杂光纤预制棒1，在预订位置将预制棒截断，将预制棒1截面磨平后固定在打孔机上。第三步，根据稀土离子掺杂保偏光纤的性能指标要求，结合纤芯2与内包层3的热膨胀系数及几何参数，合理设计两个孔4的孔径大小及位置，两个孔4的孔径大小及位置确定后，在两个孔4内分别再设计数个小孔5的数量、孔径及位置，小孔5的位置应该在孔4内均匀排布，小孔5的数量不限于4个，可以少于4个，也可以多于4个，本实施例以打4个小孔5为例，如图2、3所示。第四步，确定钻头，对应孔4的直径确定大钻头6，如图5所示，大钻头6的壁厚一般为钻头半径的1/5至1/3，打孔前需要检查大钻头外壁6-1与大钻头内壁6-2的光滑度与圆度，对应小孔5的直径确定小钻头。第五步，打孔，先用小钻头在小孔5的位置打孔，数个小孔的位置需与大钻头6与预制棒1的接触面1-1重叠，如图3所示，并尽可能最大化重叠面积，但是小孔5的边缘应在大钻头6的外壁6-1内。在数个小孔打孔完毕后，再利用大钻头6在孔4的位置打孔，此时大钻头6与预制棒1的接触面1-1的面积明显变小，如图4所示。如不采用本专利中的多次打孔法，大钻头6与预制棒1的接触面即为大钻头的横截面。直径较小的钻头和预制棒接触面积小，可有效降低预制棒受到的机械外力；多个小孔5打完后，直径较大的钻头与预制棒的接触面积也相应变小，进而可有效减小预制棒受到的机械外力，光纤预制棒受到的机械外力变小，进而可降低预制棒的损伤、提高预制棒的加工精度。第六步，打孔完毕后，对孔的内壁进行磨抛，直至内孔达到设计尺寸。按照以上实施方案，便可加工出损伤较小、几何精度较高的稀土离子掺杂保偏光纤预制棒。光纤预制棒的棒芯部分以二氧化硅为基质，除掺杂至少一种稀土离子外，芯棒中也可同时掺入铝和磷等元素。棒芯中掺有提高纤芯热膨胀系数的元素。光纤预制棒的孔4通过超声波打孔法进行加工。综上所述，本专利技术提供了一种有效的可以降低稀土离子掺杂光纤预制棒加工过程中棒体损伤，提高光纤预制棒内孔几何精度的预制棒打孔方法，但是本专利技术不局限于上述实施方式，对于本
的技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，其特征在于：步骤如下：第一步，利用MCVD工艺沉积含有稀土离子掺杂芯层的预制棒（1）；第二步，沉积完成后取下稀土离子掺杂光纤预制棒（1），在预订位置将预制棒截断，将预制棒（1）截面磨平后固定在打孔机上；第三步，根据稀土离子掺杂保偏光纤的性能指标要求，结合纤芯（2）与内包层（3）的热膨胀系数及几何参数，合理设计两个孔（4）的孔径大小及位置，两个孔（4）的孔径大小及位置确定后，在两个孔（4）内分别再设计数个小孔（5）的数量、孔径及位置，小孔（5）的位置应该在孔（4）内均匀排布；第四步，确定钻头，对应孔（4）的直径确定大钻头（6），大钻头（6）的壁厚一般为钻头半径的1/5至1/3，打孔前需要检查大钻头外壁（6‑1）与大钻头内壁（6‑2）的光滑度与圆度，对应小孔（5）的直径确定小钻头；第五步，打孔，打孔前需检查钻头的完整性与钻杆的平直度，先用小钻头在小孔（5）的位置打孔，数个小孔的位置需与大钻头（6）与预制棒（1）的接触面（1‑1）重叠，并尽可能最大化重叠面积，但是小孔（5）的边缘应在大钻头外壁（6‑1）内，在数个小孔打孔完毕后，再利用大钻头（6）在大钻头（6）的位置打孔，在打孔过程中，光纤预制棒受到的机械外力变小，进而可降低预制棒的损伤、提高预制棒的加工精度；第六步，打孔完毕后，对孔的内壁进行磨抛，直至内孔达到设计尺寸。...

【技术特征摘要】
1.一种稀土离子掺杂光纤预制棒的加工方法，其特征在于：步骤如下：第一步，利用MCVD工艺沉积含有稀土离子掺杂芯层的预制棒（1）；
第二步，沉积完成后取下稀土离子掺杂光纤预制棒（1），在预订位置将预制棒截断，将预制棒（1）截面磨平后固定在打孔机上；
第三步，根据稀土离子掺杂保偏光纤的性能指标要求，结合纤芯（2）与内包层（3）的热膨胀系数及几何参数，合理设计两个孔（4）的孔径大小及位置，两个孔（4）的孔径大小及位置确定后，在两个孔（4）内分别再设计数个小孔（5）的数量、孔径及位置，小孔（5）的位置应该在孔（4）内均匀排布；
第四步，确定钻头，对应孔（4）的直径确定大钻头（6），大钻头（6）的壁厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿鹏程，庞璐，衣永青，梁小红，潘蓉，宁鼎，韩志辉，高亚明，张慧嘉，
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