專利名稱：熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖通信領域，特別涉及一種新型的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合 成制備法。
背景技術：
熊貓型保偏光纖當前主要應用于制備光纖陀螺、光纖水聽器等高新技術光纖傳感 器。在諸多保偏光纖中它占有60%以上應用份額。熊貓型保偏光纖主要生產方法是超聲打孔嵌入應力棒法。此法有以下缺點(1) 定位偏差大，難以使兩個應力區以纖芯為對稱的準確定位。尤其打孔的直徑越小，孔越深， 其熊貓母棒兩端的偏差越難控制。(2)內孔的研磨、拋光難度大，孔徑及圓正度難以精確控 制。(3)應力棒的磨、拋及與孔的精確匹配。雖經多年探索，有一定成功經驗，但工藝的重復 性差。(4)生產效率低下。
發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種熊貓型保偏光纖預制棒 的模塊合成制備法，采用線切割等加工方式將芯棒、應力棒及填充棒等切成所需要的各種 組件模塊，經研磨、拋光后放入石英套管中，最后在負壓狀態下拉制成熊貓型保偏光纖。制 備工藝簡易、快捷，制成的熊貓型保偏光纖的光學、保偏及力學性能均可達到國際標準。本發明的實現由以下技術方案完成一種熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，熊貓型保偏光纖預制棒的制備步 驟如下1)選擇圓形套管、芯棒，所述芯棒由里而外依次由棒芯層、芯棒內包層以及芯棒外 包層構成，將芯棒切割成截面呈長方形的單模模塊，制備兩個應力模塊和兩個弧形石英填 充模塊，所選擇的圓形套管保證內徑均勻，取正偏差；所制備的填充模塊直徑均勻，取負偏 差；2)對所述各模塊進行研磨、拋光，并清洗；3)在所述圓形套管的中心排列所述單模模塊，在所述單模模塊的四周對稱排列所 述的兩個應力模塊和兩個弧形石英填充模塊，各模塊間緊密結合，組合成型。在步驟3)模塊合成過程中，確保兩個應力模塊到芯棒中心的距離相等；所述應力 模塊和圓形套管之間的縫隙由細棒填充。在步驟1)中，所述兩個應力模塊由同一根應力棒加工制備而成。在將所述各模塊組合成型后，燒縮圓形套管，以使管棒匹配緊密。所述將芯棒切割成截面呈長方形的單模模塊時，要確保經過研磨拋光后的單模模 塊，其芯棒內包層位于所述單模模塊中。本發明的優點是，本發明所用設備投資僅為超聲打孔方法的50%，應用先進 的線切割、自動磨片、拋光機，加工精度高、速度快、可批量生產、效率高；本發明的制備方法，對于大預制棒[Φ50Χ(250 300)mm]，或超聲打孔方法難以完成的小型預制棒 [Φ20X (100 200)mm]都可以精確加工，保證結構尺寸精確定位。本發明所用的外套管， 均直接選購，不需要異型再加工，芯棒、應力棒及填充石英棒的加工即為線切割、平面磨及 拋光，工藝相對成熟、簡易、快捷。附圖概述
圖1 熊貓型保偏光纖預制棒截面模塊劃分示意圖；圖2 熊貓型保偏光纖預制棒結構剖面圖；
圖3 熊貓型保偏光纖預制棒各組件中芯棒的加工過程示意圖(a)；應力棒的加工 過程示意圖(b)；弧形填充棒的加工過程示意圖(c)；圖4 熊貓型保偏光纖預制棒組件圓形套管的選用示意圖(a)及弧形塊截面加工 示意圖(b)；圖5 熊貓型保偏光纖預制棒組合示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖通過實施例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便 于同行業技術人員的理解圖1-5中標號1-12所標示的是圓形套管模塊1、弧形石英填充模塊2、應力模塊3、 單模模塊4、芯棒5、棒芯層6、芯棒內包層7、芯棒外包層8、圓形套管9、填充棒10、應力棒 11、應力棒外包層12。本實施例依據當今已成熟的高精度切割、研磨、拋光技術和設備為基礎，以按設計 選定的優級石英管材，棒材為輔件，與用MCVD工藝制備的芯棒、應力棒為主件，經設計加工 組合而制成熊貓保偏光纖預制棒。本實施例中，預制棒外徑為50mm、應力棒直徑13mm。附圖1為熊貓型保偏光纖預制棒截面模塊劃分示意圖。如圖1所示，通過熊貓型 保偏光纖預制棒的截面劃分，將預制棒分為由四組模塊合成，即圓形套管模塊1，含有芯棒 的單模模塊4，含有應力棒的兩個應力模塊3以及兩個弧形石英填充模塊2 ；單模模塊4截 面呈長方形，位于圓形套管模塊1中心位置，單模模塊的四周對稱排列著兩個應力模塊和 兩個弧形石英填充模塊，各模塊間緊密結合。只有應力模塊3和圓形套管模塊1的內弧有 一定的縫隙，必要時細棒填充也可。附圖2為熊貓型保偏光纖預制棒結構剖面圖，可見含有 芯棒5的單模模塊4由里而外依次由棒芯層6、芯棒內包層7以及芯棒外包層8構成，應力 棒11外具有應力棒外包層12。用MCVD工藝方法，制備芯棒、應力棒。要根據具體方案需要合理設計其芯棒內包 層厚度。防止石英玻璃中的OH-向纖芯里擴散。附圖3為熊貓型保偏光纖預制棒組件加工過程圖示，圖中(a)為芯棒、(b)為應力 棒、(c)為弧形填充棒。對芯棒5、應力棒11及填充棒10按圖3中(a)、(b)、(c)所示用線 切割進行切割操作(尺寸比最終尺寸大約1mm)，經磨、拋后達到設計要求。圖3(b)由于應力棒受振動易炸裂，只可試切其三個側面，且要離摻B203的部位不 得小于0. 5mm，不可過于振動。兩端及剖面可磨平(不可切割)。切割機必須精密自控，切口要窄于0. 5mm。且軸向偏差彡0.5mm。
磨、拋機的精度可達到0.01 0.03mm。全自動控制組件可以緊密匹配。自棒中心 至外套管準確定位。芯/外包的同心度偏差可達到彡0.3 0.5 μ m(光纖)。自纖芯到兩 應力區的間距基本相等(Yl 2 Y2)，精確控制對保偏光纖性能的提高及沿縱向的均勻與穩 定性至關重要，這是超聲打孔法不易做到的。芯棒、應力棒是經一系列檢測，各項參數合格方可加工。外套管和棒材選取①.外套管(高純透明石英管例)選50士0. 8(外徑)X5士0. 2(壁 厚)XlOOOmm(長)。②.石英棒(高純透明石英棒例)選40 士 2.0 (外徑)X IOOOmm (長)取其管和棒 材幾何尺寸的正負偏差，將棒插入石英管中，以正好匹配為準(組合縫隙為允許偏差，應用 前要清洗處理截成所要長度)。
圖4 熊貓型保偏光纖預制棒組件圓形套管選用及弧形塊截面加工示意圖，圖中 (a)為圓形套管，(b)為弧形填充塊。按設計制備并加工好的組件，將圖3(a)、(b)、(c)，圖 4(a)的外套管、圖4(b)的填充棒，按圖5組合成熊貓型光纖預制棒。組裝好后要在顯微鏡下測試，以保證棒中心至管外的半徑距離偏差彡0. 3mm(熊 貓光纖芯/包偏差< 0. 3 0. 5um)。清洗處理，接首管、尾棒，將組合后的保偏光棒一端撥錐，吹干通入氦氣，在負壓狀 態下拉制成所需的熊貓型保偏光纖預制棒。制備加工過程中，應當注意的是采用MCVD工藝按設計制備芯棒和應力棒，保偏光棒的兩個應力區最好出自同一 根應力棒。將處理好的各模塊放入經過拋光處理的石英套管時，在此過程中要盡量保證應力 棒到芯棒中心的距離相等。圓形套管及填充石英棒的圓正度、平直度、氣泡、氣線數要達到要求。為讓管和棒 緊密匹配，可拋光棒和燒縮外套管。各模塊均選用當前最先進的切、磨、拋設備進行加工，以保證切割、研磨、拋光的質量。單模芯棒5除合理設計芯棒的光學和幾何參數外，且要保證其內包層厚度為芯半 徑的3倍，在研磨拋光時也必須保證此內包層存在于單模模塊中，防止OH-向芯部擴散。應力棒的B2O3摻雜量為為15 20% (mol百分比)；直徑(棒的兩端)偏差彡5%; 圓正度彡5% (偏差)；內包層厚度0.5 1.0mm，平直度偏差彡1%。套管⑴內徑均勻，取“ + ”偏差；弧形填充石英棒⑵直徑均勻取“_”偏差。使棒 正好插入管中，配合尺寸加工精度為0. 01mm。本發明方法的優點是(1)易于成批量生產，效率高，可有效的降低光纖成本。(2) 光纖的光學、保偏及力學性能均可達到國際標準。(3)此方法適用于制備Φ (25 50) mmX (100 300)mm的不同規格的光纖預制棒。也適用于制備其他類型的保偏光纖預制棒。
權利要求
一種熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，其特征在于熊貓型保偏光纖預制棒的制備步驟如下1)選擇圓形套管、芯棒，所述芯棒由里而外依次由棒芯層、芯棒內包層以及芯棒外包層構成，將芯棒切割成截面呈長方形的單模模塊，制備兩個應力模塊和兩個弧形石英填充模塊，所選擇的圓形套管保證內徑均勻，取正偏差；所制備的填充模塊直徑均勻，取負偏差；2)對所述各模塊進行研磨、拋光，并清洗；3)在所述圓形套管的中心排列所述單模模塊，在所述單模模塊的四周對稱排列所述的兩個應力模塊和兩個弧形石英填充模塊，各模塊間緊密結合，組合成型。
2.根據權利要求1所述的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，其特征在于在步 驟3)模塊合成過程中，確保兩個應力模塊到芯棒中心的距離相等。
3.根據權利要求1所述的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，其特征在于在步 驟3)的模塊合成過程中，所述應力模塊和圓形套管之間的縫隙由細棒填充。
4.根據權利要求1所述的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，其特征在于在步 驟1)中，所述兩個應力模塊由同一根應力棒加工制備而成。
5.根據權利要求1所述的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，其特征在于在將 所述各模塊組合成型后，燒縮圓形套管，以使管棒匹配緊密。
6.根據權利要求1所述的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法，其特征在于所述 將芯棒切割成截面呈長方形的單模模塊時，要確保經過研磨拋光后的單模模塊，其芯棒內 包層完整位于所述單模模塊中。
全文摘要
本發明涉及光纖通信領域，特別涉及一種新型的熊貓型保偏光纖預制棒的模塊合成制備法。通過熊貓型保偏光纖預制棒的截面劃分，將預制棒分為由四組模塊合成，即圓形套管模塊，含有芯棒的單模模塊，含有應力棒的兩個應力模塊以及兩個弧形石英填充模塊，采用線切割等加工方式將芯棒、應力棒及填充棒等切成所需要的各種組件模塊，各模塊經研磨、拋光后放入石英套管中組合，將組合后的保偏光纖預制棒一端撥錐，然后通入氦氣，并在一定的負壓狀態下拉制成熊貓型保偏光纖。本發明的優點是，成本小、加工精度高、速度快、可批量生產、效率高，對于大尺寸預制棒或小型預制棒都可以精確加工，保證結構尺寸精確定位，工藝相對成熟、簡易、快捷。
文檔編號C03B37/02GK101833127SQ20091024789
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者吳海林, 王浩, 虞翔 申請人:上海亨通光電科技有限公司