一种熊猫型保偏光纤制造技术

本发明专利技术公开了熊猫型保偏光纤，包括芯层和石英包层；石英包层内有两个沿芯层呈中心对称的应力区，应力区外设置有与该应力区同心的过渡环形区；芯层包括由内而外依次布置的掺锗芯层和掺氟芯层；掺锗芯层包括由内而外依次布置的平坦掺锗层和渐变掺锗层，渐变掺锗层折射率剖面呈抛物线形，渐变掺锗层折射率朝远离平坦掺锗层方向逐渐减小；掺氟芯层包括由内而外依次布置的石英芯层、第一渐变掺氟层、平坦掺氟层和第二渐变掺氟层，第一渐变掺氟层和第二渐变掺氟层折射率剖面均呈曲线，且沿平坦掺氟层折射率剖面对称，第一渐变掺氟层折射率朝远离石英芯层方向逐渐减小；保偏光纤截止波长小于830nm。本发明专利技术适用多波段，具有良好的衰减和消光比。

A panda type polarization maintaining fiber

【技术实现步骤摘要】
一种熊猫型保偏光纤
本专利技术涉及保偏光纤
，具体涉及一种熊猫型保偏光纤。
技术介绍
惯性技术是用来实现载体姿态和轨迹控制的完全自主式的关键技术。由于光纤陀螺和其他类型陀螺相比较具有启动时间短、结构简单、重量轻、没有活动元件、环境适应能力强等诸多优点，且克服了环形激光陀螺的锁定现象，省去了为保持小转速时的灵敏度所采取的防机械抖动措施，已成为惯导
飞速发展的主要方向之一，在飞机、汽车和船舶的导航系统和运动检测等诸多领域得到广泛应用。由保偏光纤绕制而成的光纤环更是光纤陀螺中最核心的敏感单元，其性能优劣决定了光纤陀螺的性能表现。保偏光纤(PolarizationMaintainingOpticalFiber，偏振保持光纤，简称保偏光纤)是一种在实现光的单模传输特性的同时保持其线偏振状态的特种光纤，在许多与偏振相关的应用领域具有使用价值(例如多维复用相干通信、光纤陀螺技术、电流互感技术、光纤水听器和偏振传感等)。随着光纤陀螺向小型化方向的发展，相较以前适用的1310nm和1550nm，如今需要采用850nm等波长，在保持精度、良好的衰减以及优良的消光比的同时，降低环圈体积。但现有保偏光纤尚无该类型的细径型保偏光纤产品支撑，需要进行相关技术开发。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种能够满足850nm、1310nm和1550nm波长的熊猫型保偏光纤，具有良好的衰减和优良的消光比。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种熊猫型保偏光纤，其包括：由内而外依次设置的芯层1和石英包层2；所述石英包层2内设有两个沿所述芯层1呈中心对称的应力区，所述应力区3外侧设置有与该应力区同心的过渡环形区；所述芯层包括由内而外依次布置的掺锗芯层和掺氟芯层；所述掺锗芯层包括由内而外依次布置的平坦掺锗层和渐变掺锗层，所述渐变掺锗层折射率剖面呈抛物线形，且所述渐变掺锗层折射率朝远离所述平坦掺锗层方向逐渐减小；所述掺氟芯层包括由内而外依次布置的石英芯层、第一渐变掺氟层、平坦掺氟层和第二渐变掺氟层，所述第一渐变掺氟层和第二渐变掺氟层折射率剖面均呈曲线，且沿所述平坦掺氟层折射率剖面对称，所述第一渐变掺氟层折射率朝远离所述石英芯层方向逐渐减小；所述保偏光纤的截止波长小于830nm。进一步地，所述石英包层折射率为n2，所述平坦掺锗层折射率为n100，n100与n2的相对折射率差Δn100的取值范围为0.6％～1.4％。进一步地，所述石英包层折射率为n2，所述平坦掺锗层折射率为n100，所述渐变掺锗层折射率为n101，n101与n2的相对折射率差Δn101以Δn101＝Δn100×(1-a101x2101)实现，其中，Δn100为n100与n2的相对折射率差，x101为所述渐变掺锗层内任一点到所述平坦掺锗层的距离，a101为所述渐变掺锗层的渐变系数，3≤a101≤10。进一步地，所述平坦掺氟层折射率为n112，所述石英包层折射率为n2，n112与n2的相对折射率差Δn112的取值范围为-0.1％～-0.5％。进一步地，所述平坦掺氟层折射率为n112，所述石英包层折射率为n2，所述第一渐变掺氟层折射率为n111，n111与n2的相对折射率差Δn111以Δn111＝Δn112×(1-a111x3111)实现，其中，Δn112为n112与n2的相对折射率差，x111为所述第一渐变掺氟层内任一点到所述平坦掺氟层内边缘的距离，a111为所述第一渐变掺氟层的渐变系数，10≤a111≤30；进一步地，所述应力区的硼含量为60ppm～1200ppm。进一步地，所述过渡环形区的硼含量Y以Y＝a4(x4+x42)实现，其中，x4为所述过渡环形区内任一点到所述过渡环形区外边缘的距离，a4为所述过渡环形区的渐变系数，其取值为2≤a4≤40。进一步地，所述石英包层外侧由内到外依次设有内涂层和外涂层，所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量。进一步地，所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa，所述外涂层的杨氏模量为550Gpa～1550Gpa。进一步地，所述石英包层直径为d1，所述内涂层和所述外涂层直径分别为d2和d3；当39.0μm≤d1≤41.0μm时，52.0μm≤d2≤65.0μm，78.0μm≤d3≤83.0μm；当59.0μm≤d1≤61.0μm时，72.0μm≤d2≤85.0μm，98.0μm≤d3≤105.0μm；当79.0μm≤d1≤81.0μm时，100.0μm≤d2≤115.0μm，134.0μm≤d3≤140.0μm，或者115.0μm≤d2≤135.0μm，164.0μm≤d3≤170.0μm；当124.0μm≤d1≤126.0μm时，170.0μm≤d2≤205.0μm，235.0μm≤d3≤250.0μm。进一步地，工作波长为850nm时，所述保偏光纤衰减小于2.2dB/km，消光比高于20dB/km，工作波长为1310nm时，所述保偏光纤衰减小于0.4dB/km，消光比高于28dB/km，工作波长为1550nm时，所述保偏光纤衰减小于0.3dB/km，消光比高于25dB/km；在-55℃～90℃下，所述保偏光纤1550nm的每公里全温衰减变化量小于0.2dB，全温消光比变化量小于3dB。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术设计了一种新的保偏光纤的波导结构，保偏光纤的掺锗芯层形成一个具有抛物线上升的阶跃型波导结构，其相对折射率差较高，能够拥有更小的截止波长，使得保偏光纤能够满足850nm、1310nm和1550nm光纤陀螺的绕制。本专利技术在掺锗芯层周围设计有下陷的掺氟芯层，能够在石英包层直径减小的情况下，解决由于应力区占整个石英区的比例偏大时造成的衰减偏大问题。当工作波长为850nm时，保偏光纤衰减小于2.2dB/km，消光比高于20dB/km，工作波长为1310nm时，保偏光纤衰减小于0.4dB/km，消光比高于28dB/km，工作波长为1550nm时，保偏光纤衰减小于0.3dB/km，消光比高于25dB/km；本专利技术不仅具有良好的衰减和优良的消光比，而且在-55℃～90℃下，所述保偏光纤每公里全温衰减变化量小于0.2dB，全温消光比变化量小于3dB。附图说明图1为本专利技术实施例提供的熊猫型保偏光纤端面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的熊猫型保偏光纤芯层的端面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的熊猫型保偏光纤波导结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的熊猫型保偏光纤涂覆有涂层后的端面结构示意图。图中：1、芯层；10、掺锗芯层；100、平坦掺锗层；101、渐变掺锗层；11、掺氟芯层；110、石英芯层；111、第一渐变掺氟层；112、平坦掺氟层；113、第二渐变掺氟层；2、石英包层；3、应力区；4、过渡环形区；5、内涂层；6、外涂层。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术的一个实施例提供了一种熊猫型保偏光纤，沿光纤的径向，该保偏光纤包括由内而外依次设置的芯层1和石英包层2，石英包层2采用的是纯石英；参见图1所示，针对熊猫型的保偏光纤，本实施例在石英包层2内还设有两个圆形的应力区3，两个应力区3沿芯层1呈中心对称，每个应力区3的外侧设置有与该应力区3同心的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熊猫型保偏光纤，其特征在于，其包括：由内而外依次设置的芯层(1)和石英包层(2)；所述石英包层(2)内设有两个沿所述芯层(1)呈中心对称的应力区(3)，所述应力区(3)外侧设置有与该应力区(3)同心的过渡环形区(4)；所述芯层(1)包括由内而外依次布置的掺锗芯层(10)和掺氟芯层(11)；所述掺锗芯层(10)包括由内而外依次布置的平坦掺锗层(100)和渐变掺锗层(101)，所述渐变掺锗层(101)折射率剖面呈抛物线形，且所述渐变掺锗层(101)折射率朝远离所述平坦掺锗层(100)方向逐渐减小；所述掺氟芯层(11)包括由内而外依次布置的石英芯层(110)、第一渐变掺氟层(111)、平坦掺氟层(112)和第二渐变掺氟层(113)，所述第一渐变掺氟层(111)和第二渐变掺氟层(113)折射率剖面均呈曲线，且沿所述平坦掺氟层(112)折射率剖面对称，所述第一渐变掺氟层(111)折射率朝远离所述石英芯层(110)方向逐渐减小；所述保偏光纤的截止波长小于830nm。

【技术特征摘要】
1.一种熊猫型保偏光纤，其特征在于，其包括：由内而外依次设置的芯层(1)和石英包层(2)；所述石英包层(2)内设有两个沿所述芯层(1)呈中心对称的应力区(3)，所述应力区(3)外侧设置有与该应力区(3)同心的过渡环形区(4)；所述芯层(1)包括由内而外依次布置的掺锗芯层(10)和掺氟芯层(11)；所述掺锗芯层(10)包括由内而外依次布置的平坦掺锗层(100)和渐变掺锗层(101)，所述渐变掺锗层(101)折射率剖面呈抛物线形，且所述渐变掺锗层(101)折射率朝远离所述平坦掺锗层(100)方向逐渐减小；所述掺氟芯层(11)包括由内而外依次布置的石英芯层(110)、第一渐变掺氟层(111)、平坦掺氟层(112)和第二渐变掺氟层(113)，所述第一渐变掺氟层(111)和第二渐变掺氟层(113)折射率剖面均呈曲线，且沿所述平坦掺氟层(112)折射率剖面对称，所述第一渐变掺氟层(111)折射率朝远离所述石英芯层(110)方向逐渐减小；所述保偏光纤的截止波长小于830nm。2.如权利要求1所述的熊猫型保偏光纤，其特征在于：所述石英包层(2)折射率为n2，所述平坦掺锗层(100)折射率为n100，n100与n2的相对折射率差Δn100的取值范围为0.6％～1.4％。3.如权利要求1所述的熊猫型保偏光纤，其特征在于：所述石英包层(2)折射率为n2，所述平坦掺锗层(100)折射率为n100，所述渐变掺锗层(101)折射率为n101，n101与n2的相对折射率差Δn101以Δn101＝Δn100×(1-a101x2101)实现，其中，Δn100为n100与n2的相对折射率差，x101为所述渐变掺锗层(101)内任一点到所述平坦掺锗层(100)的距离，a101为所述渐变掺锗层(101)的渐变系数，3≤a101≤10。4.如权利要求1所述的熊猫型保偏光纤，其特征在于：所述平坦掺氟层(112)折射率为n112，所述石英包层(2)折射率为n2，n112与n2的相对折射率差Δn112的取值范围为-0.1％～-0.5％。5.如权利要求1所述的熊猫型保偏光纤，其特征在于：所述平坦掺氟层(112)折射率为n112，所述石英包层(2)折射率为n2，所述第一渐变掺氟层(111)折射率为n111，n111与n2的相对折射率差Δn111以Δn111＝Δn112×(1-a111x3111)实现，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文勇，陈保平，柯一礼，杜城，张涛，李伟，邵帅，朱侨，曾凡球，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，锐光信通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42