一种高精度保偏光纤及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111505762A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010445468.7(22)申请日2020.05.24(71)申请人武汉库克光电技术有限公司地址430074湖北省武汉市东湖新技术开发区关山大道111号光谷时代广场B栋903室(72)发明人肖敏杨思美柳涛蔡钊(74)专利代理机构武汉臻诚专利代理事务所(普通合伙)42233代理人胡星驰(51)Int.Cl.G02B6/024(2006.01)C03B37/027(2006.01)C03C25/106(2018.01)C03C25/1065(2018.01)权利要求书2页说明书10页附图2页(54)发明名称一种高精度保偏光纤及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高精度保偏光纤及其制备方法。所述保偏光纤由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴。在室温下光纤芯层快轴方向具有压应力，光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于17MPa，芯层慢轴方向具有张应力，且光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于12MPa。其制备方法包括步骤：将石英玻璃基质的光纤预制棒加热至粘弹态甚至熔融态，拉丝冷却定形成为光纤。本发明设计了一种新的保偏光纤的组成结构，通过拉丝过程中的张力和强制冷却速率控制，将拉丝过程中的残余应力的一部分留存于光纤中，合理调节保偏光纤快轴、慢轴方向的压、张应力值，从而优化双折射效应，改善了保偏光纤的精度。CN111505762ACN111505762A权利要求书1/2页1.一种高精度保偏光纤，其特征在于，为熊猫型保偏光纤，由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴；在室温下光纤芯层快轴方向具有压应力，光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于17MPa，芯层慢轴方向具有张应力，且光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于12MPa。2.如权利要求1所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述光纤芯层区域在快轴方向上的压应力绝对值最大值大于30MPa，优选30MPa到50MPa；所述光纤芯层区域在慢轴方向上的张应力绝对值最大值大于19MPa，优选19MPa到35MPa，更优选所述保偏光纤应力区在慢轴方向上的张应力绝对值最大值为25MPa到35MPa。3.一种高精度保偏光纤，其特征在于，由内而外依次设置有芯层和石英包层，所述石英包层内设有两个沿所述芯层呈中心对称的应力区；光纤横截面应力区中心连线为慢轴，光纤横截面与慢轴方向相垂直的直径方向为快轴；所述保偏光纤在沿慢轴方向张应力分布满足以下关系：在慢轴上与光纤中心的距离为x处的张应力f，芯层半径为r1，包层半径为r0，由下式表示的慢轴张应力值F为1MPa·μm-1以上且40MPa·μm-1以下；优选的F值为3MPa·μm-1以上且35MPa·μm-1以下更优选的F值为10MPa·μm-1以上且30MPa·μm-1以下。4.如权利要求1至3任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述石英包层折射率为n0，芯层折射率为n1，芯层与石英包层的相对折射率差Δ10的取值范围是0.3％～1.5％，优选Δ10处于0.35％～0.6％，其中：5.如权利要求1至3任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，其芯层掺有锗，其摩尔含量百分比为2到15mol％，优选3到6mol％；优选其芯层还掺有氟，且氟的含量小于锗含量的10％；优选其应力区掺有硼，以B2O3计其摩尔含量百分比为1到35mol％，优选3％～25％，更优选10％～23％，再优选15％～21％。6.如权利要求1至3任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，其截止波长小于1530nm，或者小于1295nm，或者小于830nm。7.如权利要求1至3任意一项所述的高精度保偏光纤，其特征在于，所述保偏光纤石英包层直径为d0；当124.0μm≤d0≤126.0μm时，所述保偏光纤具有内、外双涂层结构，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：170.0μm≤d4≤205.0μm，235.0μm≤d5≤250.0μm；所述内涂层的杨氏模量小于所述外涂层的杨氏模量，优选所述内涂层的杨氏模量为0.5Mpa～2.5Mpa且所述外涂层的杨氏模量为450Mpa～1550Mpa；当79.0μm≤d0≤81.0μm且所述保偏光纤具有内、外双涂层结构时，其中内涂层直径为d4、以及外涂层直径为d5分别满足：115.0μm≤d4≤135.0μm，150.0μm