一种微结构保偏光纤制造技术

本发明专利技术提供一种微结构保偏光纤，涉及保偏光纤技术领域，包括：一纤芯区域以及包围纤芯区域的一包层区域，包层区域包含呈正六边形排列的多圈毛细管；毛细管包括多个第一毛细管和多个第二毛细管，各第一毛细管分布于纤芯区域的两侧，并于纤芯区域的两侧分别呈三角形或菱形或梯形分布形成两个对称的三角应力区域；三角应力区域与纤芯区域之间分布有至少一圈第二毛细管；各第二毛细管内部中空对应形成空心空气孔；各第一毛细管的折射率低于纤芯区域的折射率。有益效果是有效降低偏振串音；提高微结构保偏光纤的双折射效应，使用温度范围和抗辐射能力；有效解决现有由于纤芯旁毛细孔尺寸改变引起的较高损耗以及破坏了光纤无截止单模特性的技术问题。模特性的技术问题。模特性的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微结构保偏光纤


[0001]本专利技术涉及保偏光纤
，尤其涉及一种微结构保偏光纤。

技术介绍

[0002]保偏光纤(Polarization Maintaining Optical Fiber)的原理是有意地在光纤中引入一个系统的线性双折射，使得光有两种稳定的偏振模式，并以不同的相速度沿光纤传播。随着光纤技术的飞速发展，光纤应用的领域不断扩大，保偏光纤因其特殊的光学性能被用于特殊领域，如传感、干涉测量、通信、航天航空等领域。
[0003]现有的保偏光纤根据双折射产生机理不同，主要分为两大类：1.受纤芯几何形状影响产生的双折射，如椭圆纤芯保偏光纤，通过将光纤芯制备成对称几何形状如，椭圆形、哑铃形，以达到正交的电磁波延光线轴向差速传播。椭圆纤芯引入的群双折射可达到10
‑4，但受限于制备工艺导致的纤芯几何误差，该类光纤存在损耗高的缺点；2.受纤芯周围应力影响产生的双折射，如领结保偏光纤和熊猫保偏光纤，通过在光纤内部基于不同介质其不同的热学性能，在制备过程中使光纤内局部引入残留内应力，从而达到双折射的效应，但该类保偏光纤对制备工艺要求较高，极易出现非对称应力区域，从而导致光学性能较差，例如偏振串音、偏振保持参数等。
[0004]另外，由于现有保偏光纤利用不同掺杂石英材料，例如掺硼、氟、锗，其不同材料的热学效应在温度升高时，掺杂材料所产生应力会逐渐释放，从而导致双折射效应减弱甚至消失；另外在核辐射环境下掺锗纤芯中的锗元素会扩散出纤芯，导致包层对光的束缚能力减弱，光纤损耗随之提升。
[0005]现有的微结构保偏光纤，如图1所示，通过对光纤结构的特殊设计，例如调整包层空气孔大小，不同大小空气孔排布，孔间距大小，以及二氧化硅与空气的高折射率差，可以获得较高的双折射，但纤芯100旁毛细孔200的尺寸改变会引起较高损耗，破坏了该光纤无截止单模的特性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种微结构保偏光纤，包括一纤芯区域以及包围所述纤芯区域的一包层区域，所述包层区域包含呈正六边形排列的多圈毛细管；
[0007]所述毛细管包括多个第一毛细管和多个第二毛细管，各所述第一毛细管分布于所述纤芯区域的两侧，并于所述纤芯区域的两侧分别呈三角形或菱形或梯形分布形成两个对称的应力区域；
[0008]所述应力区域与所述纤芯区域之间分布有至少一圈所述第二毛细管；
[0009]各所述第二毛细管内部中空对应形成空心空气孔；
[0010]各所述第一毛细管的折射率低于所述纤芯区域的折射率。
[0011]优选的，各所述第一毛细管内部中空对应形成空心空气孔，且所述第一毛细管的所述空心空气孔的内径大于所述第二毛细管的所述空心空气孔的内径。
[0012]优选的，所述第一毛细管的所述空心空气孔的内外径比例为[0.5,0.9]，所述第二毛细管的所述空心空气孔的内外径比例为[0.4,0.5]。
[0013]优选的，所述第一毛细管的所述空心空气孔的直径与相邻两所述空心空气孔的中心间距之间的比值为[0.55，0.65]。
[0014]优选的，所述第二毛细管的所述空心空气孔的直径与相邻两所述空心空气孔的中心间距之间的比值为[0.3，0.45]。
[0015]优选的，所述纤芯区域为实心熔融石英玻璃。
[0016]优选的，所述第一毛细管为实心低折射率材料，所述实心低折射率材料的折射率小于所述实心熔融石英玻璃的折射率。
[0017]优选的，形成每个所述应力区域的所述第一毛细管的数量为3
‑
15个。
[0018]优选的，所述毛细管的圈数不少于3.5圈。
[0019]本专利技术还提供一种微结构保偏光纤的制备方法，用于制备上述的微结构保偏光纤，所述制备方法包括：
[0020]步骤S1，使用不同内外径比例的预制管和预制棒分别对应制备相同外径内径不同的毛细管和毛细棒，并将所述毛细管和所述毛细棒棒按照预设分布排列插入外套管中，形成一级堆栈；
[0021]步骤S2，将一级堆栈进行压力控制拉伸，得到带有所述预设分布排列结构的光纤中间区域预制棒；
[0022]步骤S3，对所述光纤中间区域预制棒进行套管，以对不同压力控制区域进行分隔，形成光纤预制棒；
[0023]步骤S4，对所述光纤预制棒进行光纤拉丝，并对各所述不同压力控制区域进行精准压力控制，获得所述微结构保偏光纤。
[0024]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0025]1)通过对称分布的应力区域，有效降低偏振串音，实现光在其内部以两个稳定的偏振态传输；
[0026]2)第二毛细管与纤芯区域使用单一材料(纯石英)，或者第一毛细管、第二毛细管及纤芯区域均使用单一材料(纯石英)，利用空气与纯二氧化硅间的高折射率反差，有效提高微结构保偏光纤的双折射效应，并极大提高微结构保偏光纤的使用温度范围和抗辐射能力；
[0027]3)应力区域与纤芯区域之间分布有至少一圈第二毛细管，有效解决现有微结构保偏光纤由于纤芯旁毛细孔尺寸改变引起的较高损耗以及破坏了光纤无截止单模特性的技术问题；
[0028]4)巧妙的结合了两种产生双折射机理，即纤芯几何形状影响性和纤芯受应力影响性，实现高双折射，且制备简单，适用于极端环境；
[0029]5)可调整结构设计实现单模传输、高偏振保持、抗弯等特性；
[0030]6)基于高精度毛细管、毛细棒拉制以及精准压力控制保证了光纤径向高度对称；
[0031]7)光纤制备过程无需使用气相沉积等工艺，极大的减少了工艺对环境的污染。
附图说明
[0032]图1为现有的微结构保偏光纤的径向截面结构示意图；
[0033]图2为本专利技术的较佳的实施例中，应力区域呈三角形的微结构保偏光纤的径向截面结构示意图；
[0034]图3为本专利技术的较佳的实施例中，应力区域呈三角形的微结构保偏光纤的径向截面结构示意图；
[0035]图4为本专利技术的较佳的实施例中，应力区域呈三角形的微结构保偏光纤的制备方法的流程示意图；
[0036]图5为本专利技术的较佳的实施例中，应力区域呈菱形的微结构保偏光纤的制备方法的流程示意图；
[0037]图6为本专利技术的较佳的实施例中，应力区域呈梯形的微结构保偏光纤的制备方法的流程示意图；
[0038]图7为本专利技术的较佳的实施例中，应力区域呈梯形的微结构保偏光纤的制备方法的流程示意图；
[0039]图8为本专利技术的较佳的实施例中，一种微结构保偏光纤的制备方法的流程示意图；
[0040]图9为实施例一中，一种低占空比的微结构保偏光纤的径向截面结构的示意图；
[0041]图10为实施例二中，一种高占空比的微结构保偏光纤的径向截面结构。
具体实施方式
[0042]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术并不限定于该实施方式，只要符合本专利技术的主旨，则其他实施方式也可以属于本专利技术的范畴。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微结构保偏光纤，其特征在于，包括一纤芯区域以及包围所述纤芯区域的一包层区域，所述包层区域包含呈正六边形排列的多圈毛细管；所述毛细管包括多个第一毛细管和多个第二毛细管，各所述第一毛细管分布于所述纤芯区域的两侧，并于所述纤芯区域的两侧分别呈三角形或菱形或梯形分布形成两个对称的应力区域；所述应力区域与所述纤芯区域之间分布有至少一圈所述第二毛细管；各所述第二毛细管内部中空对应形成空心空气孔；各所述第一毛细管的折射率低于所述纤芯区域的折射率。2.根据权利要求1所述的微结构保偏光纤，其特征在于，各所述第一毛细管内部中空对应形成空心空气孔，且所述第一毛细管的所述空心空气孔的内径大于所述第二毛细管的所述空心空气孔的内径。3.根据权利要求2所述的微结构保偏光纤，其特征在于，所述第一毛细管的所述空心空气孔的内外径比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：江昕，殷若琛，郑羽，陈思卯，邹琪琳，
申请(专利权)人：艾菲博宁波光电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：