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全面剖析保偏光纤的制备

电子工程师 来源:驿路通 作者:驿路通 2021-04-27 09:11 次阅读

常规光纤的制备工艺称为两步法,即:预制棒制备和光纤拉制。保偏光纤的工艺过程要复杂一些,但是也需要从制备常规光纤的预制棒开始。

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保偏光纤

预制棒的制备

两步法的第一步是预制棒的制备,这一步采用的是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)威廉希尔官方网站 。其有很多类型,包括MCVD、PCVD和FCVD等,区别主要在于加热形式的不同。

02

预制棒的制备

03

预制棒的制备

其中MCVD(modified chemical vapor deposition)工艺由贝尔实验室于1974年开发。这时石英玻璃管作为包层,将由SiCl4(氯化硅)、GeCl4(氯化锗)和其它化学物质组成的气态混合物导入其中,化学气体在玻璃管内混合,左右往返行进的氢氧焰沿着包层外部移动对其加热,引起化学反应,并使沉积的材料烧结在管子内部(气相沉积)。

石英玻璃管在车床上匀速旋转,形成均匀的沉积层。沉积的过程需要控制温度、浓度等条件来控制光纤的折射率、膨胀系数和熔点等参数。随着沉积层数变多,壁厚增大,内径减小;最终通过压力调整“抽掉”玻璃管的中空部分(热熔缩),变成实芯的玻璃棒。

预制棒就基本制备完成,一般完成后还会进行折射率分布的检查,有时会拉伸到合适的直径,按照一定条件储存,以用于下一步的光纤制造。

保偏光纤的工艺和传统标准单模光纤有所不同,在获得预制棒后还需对其进行进一步处理。

04

保偏光纤

05

保偏光纤制备

比如对于熊猫型保偏光纤,要在纤芯两侧对称钻出两个尺寸一致的平行孔,这两个孔是为一对应力棒设计的。应力棒的制备也是通过CVD威廉希尔官方网站 ,只是将掺杂材料换成了硼材料。(在供选择的玻璃材料中,硼硅玻璃是比较合适的一种材料,和石英玻璃存在不同的玻璃态温度,所以和石英玻璃同时拉制光纤后,可以把应力固化在玻璃丝内,从而提高光纤的双折射。)将一对应力棒分别套入两个孔内,即可形成完整的熊猫型保偏光纤预制棒。

06

保偏光纤制备

对制作好的预制棒进行拉丝

第二步是要对制作好的预制棒进行拉丝。这一步中使用的光纤拉制设备尺寸上要比MCVD高的多,比如通讯光纤拉丝塔有的可以达到几十米高,特种光纤拉丝塔不需要太高,但是一般也接近10米。

光纤预制棒制备完成后,需要清洗、检验等等的工序,之后装入拉丝塔。

保偏光纤的拉制和普通的单模光纤有些不同,增加了一些密封接头结构。其余的光纤拉制工艺接近,光纤拉丝塔内有一个石墨炉,可产生1700-2000度的高温,将预制棒逐渐送入高温炉,使预制棒软化,再由拉丝轮卷绕而拉成细长的光纤。

通过其中激光测微计来精确控制直径以得到125μm粗细的光纤,然后涂上二层树脂并及时烘干来增强结构的强度。

最后还需要对成品光纤进行测试,内容主要包括:抗拉强度、折射率、光纤结构、衰减、信息承载能力(带宽)、色散、工作温度和湿度范围等。

经过上述步骤,就可以得到我们所需要的保偏光纤了。

编辑:jq

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原文标题:保偏光纤的制备

文章出处:【微信号:gh_7d4f9e0f2bd8,微信公众号:驿路通】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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