本发明专利技术公开了一种小弯曲半径保偏光纤及其制造方法，涉及光纤制造领域。保偏光纤包括石英包层，其内部由内至外依次设有芯层、第二石英包层环、掺氟的第三石英包层环和两个应力猫眼；两个应力猫眼沿芯层中心对称设置。通过本发明专利技术制造方法制造出的保偏光纤的弯曲半径小于5mm；保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在0.6dB/km以下；保偏光纤的工作波长为1550nm，其附加衰减在0.4dB/km以下。本发明专利技术的保偏光纤能够在弯曲半径较小的情况下，实现保偏光纤的低损耗信息传输，保偏光纤不仅能够保证其附加衰减较低，而且串音特性较好，能够制作出尺寸较小的光纤传感器件，满足了人们的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤制造领域，尤其涉及。
技术介绍
PMF (Polarization Maintaining Optical Fiber,偏振保持光纤)简称保偏光纤，随着光通信领域的深入发展，保偏光纤以其优良的双折射效应和线偏振保持能力得到了广泛应用。目前，较为常见的保偏光纤包括包层，其内部设有纤芯和沿纤芯半径方向相对设置的应力附加部。纤芯和包层的相对折射率差为0. 3% 0. 5%,相对设置的应力附加部之间的间隔为6 ii m 17 ii m,每个应力附加部的直径为21 y m 32 y m。该保偏光纤不仅具有优良的偏振保持特性，而且具有较低的连接损耗。随着光纤传感器件(例如光纤陀螺)逐渐向小型化方向发展，光纤传感器件对保偏光纤的弯曲半径提出了更高的要求。但是，上述保偏光纤在保证附加衰减的情况下，其最小弯曲半径大于7. 5mm。当保偏光纤的弯曲半径在7. 5mm以下时，保偏光纤的附加衰减不仅会达到ldB/km (分贝/千米)以上，附加衰减较高，而且保偏光纤的串音大于_20dB/km，串音特性较低，保偏光纤串音的变化值大于5dB。由于上述保偏光纤难以在弯曲半径较小的同时保证其性能，因此上述保偏光纤难以制作出尺寸较小的光纤传感器件，光纤传感器件难以向小型化方向发展，无法满足人们的需求。
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。通过本专利技术的方法制造出的保偏光纤能够在弯曲半径较小的情况下，实现保偏光纤的低损耗信息传输，保偏光纤不仅能够保证其附加衰减较低，而且串音特性较好，能够制作出尺寸较小的光纤传感器件，满足了人们的需求。为达到以上目的，本专利技术提供的小弯曲半径保偏光纤包括掺氟的第三石英包层环，还包括石英包层、掺锗的芯层、第二石英包层环和两个掺硼的应力猫眼；所述石英包层内由内至外依次设有芯层、第二石英包层环、第三石英包层环和应力猫眼，所述应力猫眼沿芯层中心对称设置，所述保偏光纤的弯曲半径小于5mm ;所述保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在0. 6dB/km以下；所述保偏光纤的工作波长为1550nm，其附加衰减在0.4dB/km 以下。在上述技术方案的基础上，所述第二石英包层环和石英包层的折射率相同。在上述技术方案的基础上，所述第二石英包层环与芯层的半径比值为1. 5 1. 0，所述第三石英包层环与芯层的半径比值为1. 5 3. 0，两个应力猫眼之间最短距离的一半与芯层半径的比值为2. 0 4. 0，所述应力猫眼与芯层的半径比值为2. 0 8. O。在上述技术方案的基础上，所述芯层与石英包层的相对折射率差为0.32% 1.5%，所述第三石英包层环与石英包层的相对折射率差为-1. 5% -0. 3%，所述应力猫眼与石英包层的相对折射率差为-1. 0% -0. 3%。在上述技术方案的基础上，所述石英包层的半径为20um、40um或62. 5um。本专利技术提供的保偏光纤的制造方法，包括以下步骤A、在芯棒外部套上套管，形成实心棒，所述套管形成石英包层；所述芯棒包括芯层、第二石英包层环和第三石英包层环；B、在实心棒上轴向开设两个应力通孔，所述应力通孔沿芯层中心对称设置；分别将两个掺硼的应力棒与一个应力通孔结合形成应力猫眼；C、在2000°C 2300°C的温度下,将所述实心棒熔融后拉制成裸光纤,拉制速度为50m/min 350m/min，拉制张力为50g 180g ;拉制过程中控制所述应力猫眼内的气压相同，保持应力猫眼内的气压与外界气压的压差值为0. OOOlMpa 0. OlMpa ；D、在1200°C 1800°C的温度下，将裸光纤退火消除应力，在裸光纤外部由内至外依次涂覆内层涂料和外层涂料，形成保偏光纤；所述保偏光纤的弯曲半径小于5mm，所述保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在0.6dB/km以下；所述保偏光纤的工作波长为1550nm,其附加衰减在0. 4dB/km以下。在上述技术方案的基础上，步骤A中所述芯棒采用等离子体化学气相沉积法结合套管法制成。在上述技术方案的基础上，步骤B中所述应力棒采用等离子体法在二氧化硅中掺硼制成。在上述技术方案的基础上，步骤C中所述控制所述应力猫眼内的气压相同的过程包括将两个应力通孔分别接续一根尾管，每根尾管分别通过一个抽压装置控制气压，所有抽压装置控制均通过一个压力控制器协调控制。在上述技术方案的基础上，步骤D中所述内层涂料的杨氏模量为0.1Mpa 50Mpa，所述外层涂料的杨氏模量为0. 3Gpa 1. OGpa0本专利技术的有益效果在于(I)本专利技术的保偏光纤在芯层和应力猫眼之间设有掺氟的第三石英包层环，第三石英包层环不仅能够有效提升保偏光纤的抗弯曲能力，而且减少了保偏光纤受到的除应力猫眼之外的其他应力干扰，减轻了因外界因素变化带来的的保偏光纤串音的扰动，有效提升了保偏光纤的串音稳定性能。 ( 2 )本专利技术的保偏光纤在制造过程中，两个应力猫眼分别与两个抽压装置连接，两个抽压装置均通过一个压力控制器控制。在实心棒拉制成裸光纤的过程中，每个抽压装置独立控制一个应力猫眼内的气压，一旦两个应力猫眼内的气压不同，可通过压力控制器对两个抽压装置进行调整。因此保偏光纤在制造时能够时刻保证两个应力猫眼内的气压相同，不仅能够实现两个应力猫眼的大小一致，而且使两个应力猫眼的大小均保持在合理的范围内。综上所述，本专利技术的保偏光纤不仅串音特性较好，而且保偏光纤的串音在弯曲和温度变化时的稳定性较好。(3)本专利技术的保偏光纤在制造过程中，在1200°C 1800°C的温度下，将裸光纤退火后消除应力猫眼之外的其他干扰应力，保偏光纤的芯层受到的绝大部分应力来自于应力猫眼；而且应力猫眼退火后会变得钝化，应力猫眼在端面研磨时不仅能够保持稳定，不会发生炸裂。(4)本专利技术的保偏光纤的弯曲不敏感特性和串音稳定特性较好，保偏光纤最小的弯曲半径在5mm以下。当保偏光纤的工作波长为1310nm时,其附加损耗在0. 6dB以下,其弯曲半径为5mm时的串音与弯曲半径为60mm时的串音相比，弯曲半径为5mm时的串音变化在3dB/km以下；当保偏光纤的工作波长为1550nm时，其附加损耗在0. 4dB以下，其弯曲半径为5mm时的串音与弯曲半径为60mm时的串音相比，弯曲半径为5mm时的串音变化在3dB/km以下。附图说明图1为本专利技术的保偏光纤的结构示意图；图2为本专利技术的保偏光纤的波导结构示意图；图3为本专利技术的保偏光纤拉制成型的结构示意图；图4为本专利技术的保偏光纤的工作波长为1310nm时的示意图；图5为本专利技术的保偏光纤的工作波长为1550nm时的不意图。图中1-石英包层，2-芯层，3-第二石英包层环，4-应力猫眼，5-第三石英包层环，6-实心棒，7-应力棒，8-尾管，9-锥端，10-抽压装置，11-压力控制器，12-裸光纤，13-保温装置，14-测试仪，15-涂覆装置，16-固化装置，17-转向轮，18-张力计，19-牵引轮，20-导纤轮，21-定位轮，22-收丝盘具，23-加热装置。具体实施例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。首先说明相对折射率差的计算方法。相对折射率差米用公式为A = (nl_n2) / (nl+n2) *100%上述公式中A代表相对折射率差，n2代表石英包层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小弯曲半径保偏光纤，其特征在于：包括掺氟的第三石英包层环（5），还包括石英包层（1）、掺锗的芯层（2）、第二石英包层环（3）和两个掺硼的应力猫眼（4）；所述石英包层（1）内由内至外依次设有芯层（2）、第二石英包层环（3）、第三石英包层环（5）和应力猫眼（4），所述应力猫眼（4）沿芯层（2）中心对称设置，所述保偏光纤的弯曲半径小于5mm；所述保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在0.6dB/km以下；所述保偏光纤的工作波长为1550nm，其附加衰减在0.4dB/km以下。
【技术特征摘要】
1.一种小弯曲半径保偏光纤，其特征在于包括掺氟的第三石英包层环(5)，还包括石英包层(I)、掺锗的芯层(2)、第二石英包层环(3)和两个掺硼的应力猫眼(4);所述石英包层(I)内由内至外依次设有芯层(2)、第二石英包层环(3)、第三石英包层环(5)和应力猫眼(4)，所述应力猫眼(4)沿芯层(2)中心对称设置，所述保偏光纤的弯曲半径小于5mm ;所述保偏光纤的工作波长为1310nm，其附加衰减在O. 6dB/km以下；所述保偏光纤的工作波长为1550nm,其附加衰减在O. 4dB/km以下。2.如权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于所述第二石英包层环(3)和石英包层(O的折射率相同。3.如权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于所述第二石英包层环(3)与芯层(2)的半径比值为1. 5 1. 0，所述第三石英包层环(5)与芯层(2)的半径比值为1. 5 3. 0，两个应力猫眼(4)之间最短距离的一半与芯层(2)半径的比值为2. O 4. 0，所述应力猫眼(4)与芯层(2)的半径比值为2. O 8. O。4.如权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于所述芯层(2)与石英包层(I)的相对折射率差为O. 32% 1. 5%，所述第三石英包层环(5)与石英包层(I)的相对折射率差为-1. 5% -O. 3%，所述应力猫眼(4)与石英包层(I)的相对折射率差为-1. 0% -O. 3%。5.如权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于所述石英包层(I)的半径为20um、40um 或 62. 5um。6.一种基于权利要求1至5任一所述的保偏光纤的制造方法，其特征在于，包括以下步骤A、在芯棒外部套上套管，形...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗文勇，李诗愈，陈伟，柯一礼，胡福明，莫琦，
申请(专利权)人：武汉烽火锐光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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