一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备技术

本发明专利技术公开一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备，属于光纤技术领域。一种椭圆芯光纤，包括椭圆纤芯、包层、涂覆层。一种前文所述光纤的制备方法，包括以下步骤；(1)将预制棒的包覆层中加工两个对称孔道，得到预拉丝棒材；(3)对预拉丝棒材进行拉丝，涂敷涂覆层材料，冷却固化以后得到椭圆芯光纤。一种所述制备方法的设备，包括送棒装置、加压加温拉丝装置、PLC控制部、检测装置。本发明专利技术中的椭圆芯光纤具有很好的保偏特性，制备方法不需要对光纤预制棒进行研磨、减压烧缩，加工尺寸准确，生产工艺简单，成本低；相关设备结构简单，易操作，而且能够准确、实时监测椭圆芯的参数，加工出的光纤成品率高，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备


[0001]本专利技术属于光纤
，具体涉及一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备。

技术介绍

[0002]光纤全称是光导纤维。它的构成简单点理解就是玻璃制成的用于光传输的导管纤维。成品光纤一般由三部分组成，最中间的是高折射率玻璃芯，中间的是低折射率硅玻璃包层，最外面的是树脂涂敷层，为了便于区分，树脂涂敷层一般都加入了色彩原料。
[0003]若干光纤通过不同的工艺处理后封装在一起后就称为光缆。普通的光纤是直接用光纤预制棒(也就是气相沉积制造的石英玻璃棒，实心长圆柱体，一般直径在20mm
‑
30mm)经拉丝得到的，同样分为芯层、包层。
[0004]在已公开的申请号为CN202110750226.3的专利中公开了一种光纤陀螺仪可以测量运动物体的方位，是现代航空航天领域中广泛使用的导航仪器，已经在商业上取得了很大成功。为了实现精确测量物体的运动状态，光纤陀螺仪一般包括三个保偏光纤的传感环，每个环对应所需的自由度。椭圆芯光纤由于其保偏特性，可以作为光纤陀螺仪的核心器件。因此，椭圆芯光纤在未来光纤陀螺仪的应用上极具潜力。
[0005]目前，制备椭圆芯光纤的主要方法有研磨法和减压烧缩法。用研磨法制备椭圆芯光纤，先根据要求将包层和芯棒沉积好，将芯棒两侧的圆弧研磨至平，再高温拉丝即可获得椭圆芯光纤。此方法由于预制棒加工面为近似椭圆形，抛磨加工难度大，而且拉制的光纤横截面形状不均匀，并且纵向均匀性也不容易保证。用减压烧缩法制备椭圆芯光纤预制棒，先利用气相沉积工艺在衬底管内壁上沉积包层和芯层，然后将管内气压减小，要确保沉积管内的气压小于外界环境的气压，然后提高温度，在低压高温的环境的作用下将芯层熔缩成椭圆形，即可得到椭圆芯光纤预制棒。应用减压烧缩法制备椭圆芯光纤预制棒的过程中，步骤多，难度高，而且需要精密加工仪器，大大的提高了椭圆芯光纤的制备成本和难度。同时，由于加工误差，这种制备方法很难精准的保证纤芯的椭圆度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种椭圆芯光纤及其制备方法与设备，解决现有技术中椭圆芯光纤加工需要抛光、加工难度大、生产成本高的技术问题。
[0007]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种椭圆芯光纤，所述光纤包括椭圆纤芯、包覆于所述椭圆纤芯的包层以及涂敷于所述包层外侧的涂覆层，所述椭圆纤芯的椭圆度为0.5
‑
0.8。
[0008]一种基于如前文所述的椭圆芯光纤的制备方法，包括以下步骤；
[0009](1)将包层材料覆于棒状芯材表面，得到预制棒，预制棒的外径为15
‑
30mm，所述第一通孔、第二通孔的孔径为3
‑
8mm，所述预制棒包括芯层和包覆层；
[0010](2)在包覆层中加工两个以芯层的中心为对称中心的孔道，得到预拉丝棒材，所述孔道包括第一通孔、第二通孔，所述第一通孔、第二通孔的孔间距为3
‑
5mm，；
[0011](3)在负压、高温的环境中对预拉丝棒材进行拉丝，同时涂敷涂覆层材料，冷却固化以后得到椭圆芯光纤。
[0012]上述制备方法涉及的相关原理；将预制棒加工出两个对称的孔(第一通孔，第二通孔)，在给预制棒抽负压的条件下拉丝，预制棒下端在石墨炉内高温区处于熔融状态，被软化，由于负压的作用，导致光纤芯朝着两个孔的方向被拉伸，这样得到的光纤纤芯是椭圆的，同时两个孔道在负压与高温的作用下消失。可以通过拉丝过程中改变两个孔负压来调整光纤纤芯的椭圆度。
[0013]在光纤预制棒上面沿着轴向方向预先打两个通孔，第一通孔、第二通孔，通过微型无油精密真空泵抽负压，来控制拉丝过程中芯层的负压，进而控制椭圆度。层的厚度取决于光纤预制棒的芯层/包覆层的值，拉丝完成后光纤芯层/包覆层比值与光纤预制棒相同，光纤直径取决于需求和模具。典型的光纤包层直径一般是125um,对于单模光纤纤芯直径,一般8～10um，而多模通常是62.5um或50um。光纤涂覆后外径245um。
[0014]一种如前文所述的椭圆芯光纤的制备方法的设备，包括送棒装置、加压加温拉丝装置，以及用于控制所述送棒装置、加压加温拉丝装置的PLC控制部，还包括用于检测拉丝过程中检测芯层椭圆度的检测装置(检测装置的设置位置要与拉丝过程中光纤的位置相对应)，所述检测装置包括设置于转动圆盘上的激光器、与所述激光器在同一直径上的红外摄像头，所述激光器发射出的光线垂直穿过所述预拉丝棒材，所述加压加温拉丝装置中设置有压力传感器，用于监测所述孔道内的压力。
[0015]本专利技术的设备中，预制棒在进行拉丝的过程中需要实时监控相关的数值，以变调整拉丝负压。PLC控制部为数字集成装置，本专利技术中具体的数字化元件和结构参考现有技术。
[0016]一个激光器，发出的激光正对中间的光纤，然后被红外摄像头接收，激光器和摄像头在直径方向，固定在圆盘上可以电动旋转，电动旋转是微型电机带动的需要旋转的原因是确保激光器发出的激光可以通过椭圆的最长轴和最短轴后进入红外摄像头。红外定位摄像头可以通过arduino单片机等各种具有I2C接口的控制器通过串口连接到processing上面，实时的显示出检测到的目标的坐标位置及数值。
[0017]arduino单片机通过模拟量输出端口输出4
‑
20毫安电流，经变送器放大后驱动带开度的电磁阀，数字量输出端口驱动无油真空泵工作，压力传感器接入模拟量输入端口，以便监视孔中负压与椭圆度的关系。
[0018]在拉丝的过程中实时通过激光照射裸光纤，利用在同一轴线的摄像头采集分析图像，激光和摄像头始终处于以光纤为圆心的直径方向，并可以绕着圆周运动，因为椭圆在摄像头的激光投影是一维短线，通过激光器和摄像头的同步圆周运动，可以捕捉到椭圆芯投影的长轴和短轴，长轴和短轴的比值可以反映芯层的椭圆度，例如需要控制椭圆度值为0.8，当摄像头测得的值大于或者小于该值时，反馈给单片机，进而控制电磁阀的开度和真空泵的压力增大或者减少，调整负压改变拉丝参数，同时压力传感器实时监测孔内压力。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术中的椭圆芯光纤具有很好的保偏特性；本专利技术的制备方法不需要对光纤预制棒进行研磨，也不需要在光纤预制棒生产制造过程中进行减压烧缩。而是利用简单的预制棒打孔，在拉丝过程中实时通过激光照射裸光纤，利用在同一轴线的摄像头采集分析图像，激光和摄像头始终处于以光纤为圆心的直
径方向，能够精确的测量椭圆芯的椭圆度，加工尺寸准确，生产工艺简单，成本低；本专利技术的设备结构简单，易操作，而且能够准确、实时监测椭圆芯的参数，加工出的光纤成品率高，降低生产成本。
附图说明
[0020]图1为本专利技术具体实施方式中提供的预拉丝棒材的横截面图；
[0021]图2为本专利技术具体实施方式中提供的一种椭圆芯光纤的结构示意图；
[0022]图3是本专利技术具体实施方式中提供的一种椭圆芯光纤的设备的结构图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭圆芯光纤，其特征在于，所述光纤包括椭圆纤芯、包覆于所述椭圆纤芯的包层以及涂敷于所述包层外侧的涂覆层。2.根据权利要求1所述的椭圆光纤，其特征在于，所述椭圆纤芯的椭圆度为0.5
‑
0.8。3.一种基于权利要求1或2中所述的椭圆芯光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；(1)将包层材料覆于棒状芯材表面，得到预制棒，所述预制棒包括芯层和包覆层；(2)在包覆层中加工两个以芯层的中心为对称中心的孔道，得到预拉丝棒材；(3)在负压、高温的环境中对预拉丝棒材进行拉丝，同时涂敷涂覆层材料，冷却固化以后得到椭圆芯光纤。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预制棒的外径为15
‑
30mm。5.根据权利要求4所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德惠，徐巍，
申请(专利权)人：武汉胜芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：