[實用新型]便于繞制的熊貓型保偏光纖

有效

• 申請號: 201120233434.8
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN202141828U
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 汪洪海;皮亞斌
• 申請（專利權）人: 武漢長盈通光電技術有限公司
• 主分類號: G02B6/024
• 分類號: G02B6/024
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;周艷紅

技術領域

本發明涉及保偏光纖，具體地指一種便于繞制的熊貓型保偏光纖，適用于保偏光纖器件制造。

背景技術

保偏光纖是特種光纖的一類。保偏光纖，即偏振保持光纖，是具有保持所傳輸光線的線偏振方向的一類光纖。保偏光纖可應用于許多領域，如復用相干通信、光纖陀螺儀、光纖水聽器、偏振傳感等，是一種具有廣泛應用價值的特種光纖類型。

在普通通信光纖中，由于其圓對稱性結構，入射的線偏振光在經過一定距離的傳輸后，由于不同偏振模式的耦合，能量交換，會成為橢圓或圓偏振光而無法保持線偏振態。而當一線偏振光被耦合進入保偏光纖時，如果線偏振光的偏振方向和保偏光纖的偏振主軸重合，則線偏振光可以在傳輸過程中保持其線偏振方向直至離開保偏光纖，即保偏光纖的雙折射現象。引起光纖雙折射現象的原因很多，各種幾何和應力的不均勻性均會引入雙折射。相應地，保偏光纖產品也包括幾何雙折射和應力雙折射保偏光纖。幾何雙折射保偏光纖的實例是橢圓芯子保偏光纖，這種保偏光纖的纖芯是橢圓形的，利用這種幾何的不對稱性產生雙折射效應。應力雙折射保偏光纖主要有蝶結型保偏光纖、熊貓型保偏光纖和橢圓包層型保偏光纖三種。這類光纖的特點是在光纖的包層中引入具有高膨脹系數的應力區擠壓纖芯產生雙折射效應。

上述應力雙折射保偏光纖中，熊貓型保偏光纖應用得最為廣泛，其結構包括纖芯、應力區和包層部分，其中纖芯位于包層的中心部分，而兩個圓柱狀的應力區分布在纖芯的兩側。纖芯一般為鍺氟共摻雜的石英玻璃、應力區一般為硼摻雜的石英玻璃、而包層一般為純石英玻璃材料。由于硼石英具有比純石英更大的熱膨脹性能，所以應力區能夠產生壓應力作用于纖芯部分，從而產生所謂的應力雙折射使得保偏光纖具有線偏振保持性能。

當前一般使用的熊貓型保偏光纖的橫截面為圓形結構，即光纖的纖芯和包層均為旋轉對稱圓形波導。這種圓形波導由于和普通的通信光纖結構相似，因此在使用中易于和普通通信光纖產品接續兼容，在實際中被廣泛使用。但使用圓形結構的保偏光纖，在某些應用環境下，也會帶來技術問題，如在保偏光纖環的繞制過程中，若被纏繞光纖發生扭轉，會由于地磁所引發的法拉第效應而給光纖陀螺帶來零偏誤差。由于圓形光纖的旋轉對稱性，無法分辨和消除光纖的扭轉，從而降低了光纖環的品質，在高精度光纖環的繞制過程中，這一問題尤其嚴重。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種便于繞制的熊貓型保偏光纖，能夠適用于高精度光纖陀螺等光學器件。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種便于繞制的熊貓型保偏光纖，包括纖芯、應力區和包層，其特別之處在于：在光纖的橫截面上，所述包層呈由優弧和弦構成的D形；所述纖芯位于包層的優弧所在圓的中心；兩個圓形應力區對稱分布在纖芯兩側，所述包層的弦與兩個應力區圓心的連線平行。

上述技術方案中，在光纖的橫截面上，所述弦與纖芯中心的距離L滿足：r＜L＜R，r為應力區半徑，R為包層的優弧半徑。

進一步地，在光纖的橫截面上，所述弦與纖芯中心的距離L滿足：(R+3r)/4＜L＜(3R+r)/4，r為應力區半徑，R為包層的優弧半徑。

本發明的有益效果在于：

1、適合于繞制高精度光纖陀螺用保偏光纖環。高精度光纖陀螺的零偏穩定性要求小于0.001度/小時。在這種零偏穩定性要求下，保偏光纖的法拉第效應會對其產生顯著的影響，并因而降低光纖陀螺的穩定性。因此高精度保偏光纖環的繞制過程中必須控制光纖的扭轉，即要求無扭轉繞制光纖。由于圓形結構的保偏光纖無法分辨光纖的轉動，因此就無法控制光纖的扭轉。使用本發明的D形保偏光纖，由于其結構的非旋轉對稱性，可以通過識別其光纖平面方向的變化來辨別光纖是否存在扭轉，因此可以在光纖繞制過程中識別并控制光纖的扭轉問題。這樣，使用本發明的D形保偏光纖，可以保持光纖在繞制過程中不發生扭轉，以適應高精度光纖陀螺的應用需求。

2、適合于研制高指標的保偏光纖耦合器。使用普通保偏光纖制造耦合器時，存在幾個問題：一是為了使兩根光纖的傳導模式充分發生耦合，兩根光纖需要在高溫下被拉長拉細，因此所制造的耦合器的可靠性較差，容易發生斷裂；二是由于光纖被拉伸的較長，所制備的耦合器的幾何尺寸較大，小型化困難。使用本發明的D形保偏光纖制造保偏光纖耦合器，由于其光纖平面距離纖芯較近，因此光纖只需稍微拉伸，兩根光纖的導模就會發生耦合，這樣，所制備的保偏光纖耦合器由于對原有光纖的損害較小，因此器件的可靠性大為增加，同時由于光纖拉伸較少，可以制造小型化的保偏光纖耦合器，這對于小型化光纖系統的研制具有重要的意義。