【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤，具体涉及一种硼锗共掺型保偏光敏光纤及其制备方法。
技术介绍
1、在光纤传感和通信领域，光纤光栅因其具有体积小、插入损耗低、结构简单等优点，得到了广泛的应用。
2、光纤光栅是基于光纤材料的光敏性而制成的，即外界的入射光子与纤芯的锗离子相互作用引起折射率的永久变化，在光纤纤芯内形成空间相位光栅。一般掺锗光纤中的紫外光敏性有限，要提高光纤的光敏性方法通常是通过提高锗元素的掺杂浓度，增多与锗相关的缺陷，以此达到提高光敏性的作用。然而，通过该方法得到的光敏光纤其光纤折射率往往过高，导致其与常规标准通信光纤参数不适配，存在在使用过程中接头损耗过大等弊端，极大地限制了光敏光纤的适用范围，制约了其广泛应用。
3、作为一种特殊的单模光纤，保偏光纤通过在纤芯两侧引入足够的应力，增强光纤的固有双折射性能，克服在传输过程中外界因素对光纤偏振态的影响，从而实现其保偏性能。保偏光纤因其具有较强的偏振保持能力，且与普通单模光纤具有良好的兼容性，广泛应用于航天、航空、航海、工业制造、通信等领域。常见的保偏光纤光栅使用的光纤类型主要有熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤及椭圆包层型保偏光纤。熊猫型保偏光纤因其具备良好的偏振保持特性、结构几何对称性及光纤纵向均匀性等诸多优点，目前国内使用保偏光纤类型主要为熊猫型保偏光纤。
4、随着对光纤功能需求的日益增加，越来越多具有多种功能复合的光纤开始受到研究人员广泛的关注和研究，其中便包括具有光敏性能的保偏光纤。在进行常规保偏光纤光栅的制作时，一般采用的光纤剖面为阶跃型结构，
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种硼锗共掺型保偏光敏光纤及其制备方法，能够实现保偏光敏光纤的快速、准确制备，同时满足对光纤光敏性能、双折射性能的要求，降低光纤光栅的制造成本和应用成本。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个方面，提供一种硼锗共掺型保偏光敏光纤，包括位于中部的纤芯和包覆设置于纤芯外周的包层，并在所述包层中以所述纤芯中心对称设置有两个圆形应力区；
3、所述纤芯中共掺有氧化硼和氧化锗，且氧化锗浓度为10%~15%，氧化硼浓度5%~10%，并使得所述保偏光敏光纤的na值为0.1~0.2，所述纤芯的相对折射率差δ1值为0.8%~1%；且
4、所述纤芯的外周还包覆设置有一定厚度的掺氟层；所述掺氟层的直径 d2与所述纤芯直径 d1的比值不大于5.0，且所述掺氟层中氟的掺杂浓度摩尔百分比限制在1.5以下，并使得所述掺氟层的相对折射率差δ2值为-0.12%~-0.2%。
5、作为本专利技术的进一步改进，所述应力区中的掺硼浓度为20%~25%。
6、作为本专利技术的进一步改进，所述应力区边缘到所述纤芯中心的距离 r与纤芯半径 a的比值不小于2。
7、作为本专利技术的进一步改进，所述掺氟层的直径 d2与所述纤芯直径 d1的比值介于2.5~5.0之间。
8、本专利技术的另一个方面，提供一种硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，用于所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备，其包括如下制备过程：
9、（1）分别进行硼元素和锗元素的单掺杂流量开度试验，确定反应物原料流量开度与折射率、掺杂量之间的线性关系；
10、（2）根据（1）中的单掺杂流量开度试验的结果和光纤的设计指标确定芯层中氧化锗和氧化硼的掺杂浓度，并完成芯棒尺寸规格的设计；
11、（3）根据（1）中的单掺杂流量开度试验的结果和（2）中确定的掺杂浓度，确定氧化硼和氧化锗的反应物原料流量开度，并依次完成单纯硅、掺氟内包层、硼锗共掺芯层的沉积，沉积制备得到芯棒，并对所述芯棒进行熔缩；
12、（4）沉积制备掺硼应力棒；
13、（5）选择合适的石英套管与芯棒组合，并熔缩、拉伸、分切得到相应尺寸的实心棒；
14、（6）在实心棒芯区两侧对称的位置根据设计尺寸钻孔，并将制得的应力棒插入两孔之中，形成待拉丝的预制棒；
15、（7）利用制得的预制棒进行保偏光敏光纤的拉丝制备。
16、作为本专利技术的进一步改进，在制备过程（3）中，沉积制备的工艺参数包括低沉积速率0.5 g/min ~1g/min，温度小于1200℃，管内气压范围10~20mbar。
17、作为本专利技术的进一步改进，在制备过程（3）中，芯棒熔缩的工艺控制参数包括低速8mm/min~10mm/min、低功率5kw~10kw，并保持管内通入氧气微正压10~30mbar。
18、作为本专利技术的进一步改进，在制备过程（7）中，光纤的拉丝工艺控制包括拉丝速度为450 m/min~550 m/min，拉丝温度为1900℃~2100℃以及拉丝张力为100g~200g。
19、作为本专利技术的进一步改进，在制备过程（1）中，单掺杂流量开度试验的过程包括：
20、选用制备过程（3）中芯棒沉积制备的工艺参数，分别进行氧化硼和氧化锗的单掺杂沉积，进行不同流量开度下gecl4和bcl3的沉积，两种单掺杂物料的流量开度分别从低值调整至高值，得到不同流量开度下的单掺杂芯棒，通过对芯棒进行检测，得到对应流量开度下物料单掺杂的沉积量以及流量开度与芯棒折射率之间的关系。
21、作为本专利技术的进一步改进，在制备过程（5）中，所述石英套管的选择过程通过下式来完成：
22、
23、式中，csa套管为挑选套管的截面积； d、2 a和 d分别为芯棒的芯层直径、光纤纤芯直径和芯棒的直径。
24、上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
25、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
26、（1）本专利技术的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其通过在光纤纤芯中共掺氧化硼和氧化锗，并优选设置两者的共掺组合浓度，使得制备得到的光纤既能够满足光敏性的使用需求，又能够满足保偏光纤的双折射率使用需求，有效适应于保偏光纤在特定应用场景下的使用需求，在不进行载氢作业的前提下，能够快速完成保偏光敏本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硼锗共掺型保偏光敏光纤，包括位于中部的纤芯和包覆设置于纤芯外周的包层，并在所述包层中以所述纤芯中心对称设置有两个圆形应力区；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其特征在于，所述应力区中的掺硼浓度为20%~25%。
3.根据权利要求1所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其特征在于，所述应力区边缘到所述纤芯中心的距离r与纤芯半径a的比值不小于2。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其特征在于，所述掺氟层的直径d2与所述纤芯直径d1的比值介于2.5~5.0之间。
5.一种硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，用于权利要求1~4中任一项所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备，其特征在于，包括如下制备过程：
6.根据权利要求5所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，其特征在于，在制备过程（3）中，沉积制备的工艺参数包括低沉积速率0.5 g/min ~1g/min，温度小于1200℃，管内气压范围10~20mbar。
7.根据权利要求6所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，
8.根据权利要求5~7中任一项所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，其特征在于，在制备过程（7）中，光纤的拉丝工艺控制包括拉丝速度为450 m/min~550 m/min，拉丝温度为1900℃~2100℃以及拉丝张力为100g~200g。
9.根据权利要求6所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，其特征在于，在制备过程（1）中，单掺杂流量开度试验的过程包括：
10.根据权利要求5~7、9中任一项所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，其特征在于，在制备过程（5）中，所述石英套管的选择过程通过下式来完成：
...【技术特征摘要】
1.一种硼锗共掺型保偏光敏光纤，包括位于中部的纤芯和包覆设置于纤芯外周的包层，并在所述包层中以所述纤芯中心对称设置有两个圆形应力区；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其特征在于，所述应力区中的掺硼浓度为20%~25%。
3.根据权利要求1所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其特征在于，所述应力区边缘到所述纤芯中心的距离r与纤芯半径a的比值不小于2。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤，其特征在于，所述掺氟层的直径d2与所述纤芯直径d1的比值介于2.5~5.0之间。
5.一种硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，用于权利要求1~4中任一项所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备，其特征在于，包括如下制备过程：
6.根据权利要求5所述的硼锗共掺型保偏光敏光纤的制备方法，其特征在于，在制备过程（3）中，沉积制备的工艺参数包括低沉积速率0.5 g/min ...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐浩，常华峰，胡小龙，方足成，邓旭，张翼菲，骆城，杨坤，杨晨，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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