CN112456782B - 一种光纤应力棒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光纤应力棒的制备方法，步骤包括(1)基管预处理；(2)在基管内壁沉积应力区疏松体：利用气相沉积在基管内壁获得掺杂的二氧化硅疏松体；(3)将步骤(2)的基管熔缩为应力棒母棒，应力棒母棒的芯部为掺杂的二氧化硅应力区，直径为A，外层为纯二氧化硅包层，直径为B；(4)对应力棒母棒进行延伸：拉伸应力棒母棒使减径，直至应力区的直径达到应力区的目标直径a；(5)将步骤(4)的应力棒的长度切割至目标长度；(6)对步骤(5)的应力棒进行打磨，将应力棒外层直径磨削至目标直径b，b＞a。本申请能够根据不同的需要，稳定、灵活、批量化生产应力棒，实现应力棒生产规格的多样化，满足光纤制备的多样化需求。

Description

一种光纤应力棒的制备方法
技术领域
本发明涉及光纤棒的制备方法，尤其涉及光纤应力棒的制备方法。
背景技术
保偏光纤可以保证偏振光在传输过程中保持初始的偏振态，尤其是在光纤陀螺等光纤传感精密测量领域起到了至关重要的作用。保偏光纤，即偏振保持光纤，用于输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域，在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量；保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信***，是一种具有广泛应用价值的特种光纤类型。
保偏光纤一般有领结型保偏光纤、熊猫型保偏光纤和椭圆包层型保偏光纤三种。其中熊猫型保偏光纤的应用最为广泛，其结构包括纤芯、应力区和包层部分，其中纤芯位于包层的中心部分，而两个圆柱状的应力区分布在纤芯的两侧。纤芯一般为锗氟共掺杂的石英玻璃、应力区一般为B2O3掺杂的石英玻璃、而包层一般为纯石英玻璃材料。由于硼石英具有比纯石英更大的热膨胀性能，所以应力区能够产生压应力作用于纤芯部分，从而产生所谓的应力双折射使得保偏光纤具有线偏振保持性能。
有源光纤是指能够产生激光或者具备光放大功能的光纤，主要用于光纤激光器与光纤放大器。随着光纤激光雷达探测技术的飞速发展，人们对有源光纤激光器的性能提出了更高要求，要求激光器为线偏振输出。
熊猫保偏光纤及线偏振有源光纤制备过程中，应力棒制作是关键步骤之一。传统应力棒制作只能用于传统熊猫保偏光纤，在特殊要求下需要对应力区直径和长度有特殊要求，而传统的MCVD和PCVD方法只能稳定批量生产规格单一的应力棒，无法适应应力棒的规格多样化、批量生产。
发明内容
有鉴目前MCVD和PCVD方法还无法适应规格多样化应力棒的稳定生产，本发明提供了一种制备方法，依据该制备方法可以实现根据不同的需要，稳定、灵活、批量化生产应力棒，实现应力棒生产规格的多样化，满足光纤制备的多样化需求。
本发明的技术方案具体为：一种光纤应力棒的制备方法，包括如下步骤
(1)基管预处理：准备石英管作为基管，基管经酸洗、预热，消除基管内壁的杂质和气泡；
(2)在基管内壁沉积应力区疏松体：利用气相沉积在基管内壁获得掺杂的二氧化硅疏松体；
(3)将步骤(2)的基管熔缩为应力棒母棒，应力棒母棒的芯部为掺杂的二氧化硅应力区，直径为A，外层为纯二氧化硅包层，直径为B；
(4)对应力棒母棒进行延伸：拉伸应力棒母棒使减径，直至应力区的直径达到应力区的目标直径a；
(5)将步骤(4)的应力棒的长度切割至目标长度；
(6)对步骤(5)的应力棒进行打磨，将应力棒外层直径磨削至目标直径b，b＞a。
优选地，步骤(2)的应力区疏松体是掺硼B的二氧化硅疏松体，通过掺B提高应力区的热膨胀能力。
具体地，步骤(2)在实施时，同时向基管内壁通入气相BCl3和SiCl4，基管在氢氧焰的加热下，在内壁沉积掺B2O3的二氧化硅疏松体。优选地，硼B的掺杂摩尔浓度按B2O3算为5～23mol％。
优选地，应力棒母棒在步骤(4)拉伸前，应力区直径A为10～17mm，包层直径B为17mm～25mm；在步骤(4)拉伸后，应力区直径a为为1～15mm；在步骤(6)打磨后，包层直径b为2～17mm。
优选地，步骤(2)的气相沉积选自MCVD或PCVD。
优选地，步骤(5)实施时，应力棒采用H2/O2火焰按所需长度截断。
优选地，步骤(4)实施时，卧式玻璃车床延伸机，在应力棒母棒两端分别熔接玻璃把手，控制延伸机火焰中O2:H2的比例为0.4-0.5，H2流量为50～120sccm，H2/O2火焰移动速度为2mm/min～500mm/min。
附图说明
图1为本发明实施例中光纤应力棒制备方法的流程图；
图2为本发明实施例中光纤应力棒的结构变化流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
用MCVD法制作应力棒母棒，应力区直径A＝11.2mm，棒外径B＝18.5mm，应力区B2O3掺杂浓度为10mol％左右。在MCVD车床上应力棒一端接好把手，将把手夹在玻璃延伸车床卡盘上，在应力棒的另一端接好把手。H2/O2喷灯H2流量优选为70sccm，灯座移动速度优选速度为10mm/min,延伸速度优选速度为21.6mm/min。
延伸后应力棒应力区直径a＝6.3mm
在玻璃车床上将应力棒用火焰分割成所需长度。
将分割好的应力棒用玻璃外圆磨磨至b＝7.3mm。
最终应力区直径a＝6.3mm，b＝7.3mm的应力棒制作完成。
实施例2
用MCVD法制作应力棒母棒，应力区直径A＝13mm，棒外径B＝20.6mm，应力区B2O3掺杂浓度为15mol％左右。在MCVD车床上应力棒一端接好把手，将把手夹在玻璃延伸车床卡盘上，在应力棒的另一端接好把手。H2/O2喷灯H2流量优选为90sccm，灯座移动速度优选速度为10mm/min,延伸速度优选速度为23.8mm/min。
延伸后应力棒应力区直径a＝11.2mm
在玻璃车床上将应力棒用火焰分割成所需长度。
将分割好的应力棒用玻璃外圆磨磨至b＝12.5mm。
最终应力区直径a＝11.2mm，b＝12.5mm的应力棒制作完成。
实施例3
用MCVD法制作应力棒母棒，应力区直径A＝11.2mm，棒外径B＝18.5mm，应力区B2O3掺杂浓度为22mol％左右。在MCVD车床上应力棒一端接好把手，将把手夹在玻璃延伸车床卡盘上，在应力棒的另一端接好把手。H2/O2喷灯H2流量优选为70sccm，灯座移动速度优选速度为10mm/min,延伸速度优选速度为370mm/min。
延伸后应力棒应力区直径a＝3mm
在玻璃车床上将应力棒用火焰分割成所需长度。
将分割好的应力棒用玻璃外圆磨磨至b＝5mm。
最终应力区直径a＝3mm，b＝5mm的应力棒制作完成。
实施例3和实施例1分别是采用相同的应力棒母棒制备不同规格的应力棒产品。通过比较可知本申请的制备方法可以实现根据不同的需要，稳定、灵活、批量化生产应力棒，实现应力棒生产规格的多样化，满足光纤制备的多样化需求。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤应力棒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤
(1)基管预处理：准备石英管作为基管，基管经酸洗、预热，消除基管内壁的杂质和气泡；
(2)在基管内壁沉积应力区疏松体：利用气相沉积在基管内壁获得掺杂的二氧化硅疏松体；
(3)将步骤(2)的基管熔缩为应力棒母棒，应力棒母棒的芯部为掺杂的二氧化硅应力区，直径为A，外层为纯二氧化硅包层，直径为B；
(4)对应力棒母棒进行延伸：拉伸应力棒母棒使减径，直至应力区的直径达到应力区的目标直径a；
(5)将步骤(4)的应力棒的长度切割至目标长度；
(6)对步骤(5)的应力棒进行打磨，将应力棒外层直径磨削至目标直径b，b＞a。
2.根据权利要求1所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：步骤(2)的应力区疏松体是掺硼B的二氧化硅疏松体。
3.根据权利要求2所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：步骤(2)在实施时，同时向基管内壁通入气相BCl3和SiCl4，基管在氢氧焰的加热下，在内壁沉积掺B2O3的二氧化硅疏松体。
4.根据权利要求2所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：硼B的掺杂摩尔浓度按B2O3算为5～23mol％。
5.根据权利要求1所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：应力棒母棒在步骤(4)拉伸前，应力区直径A为10～17mm，包层直径B为17mm～25mm；在步骤(4)拉伸后，应力区直径a为1～15mm；在步骤(6)打磨后，包层直径b为2～17mm。
6.根据权利要求1所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：步骤(2)的气相沉积选自MCVD或PCVD。
7.根据权利要求1所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：步骤(5)实施时，应力棒采用H2/O2火焰按所需长度截断。
8.根据权利要求1所述光纤应力棒的制备方法，其特征在于：步骤(4)实施时，卧式玻璃车床延伸机，在应力棒母棒两端分别熔接玻璃把手，控制延伸机火焰中O2:H2的比例为0.4-0.5，H2流量为50～120sccm，H2/O2火焰移动速度为2mm/min～500mm/min。
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