[發明專利]一種低摻硼應力棒及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010784101.8
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111995240A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 田俊;柯一禮;羅文勇;杜城;張濤;余遠
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司;銳光信通科技有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 馬麗娜

本發明公開了一種用于制備研磨型保偏光纖的低摻硼應力棒及其制備方法和應用，通過設計合理的波導結構和控制摻雜工藝制備出應力均勻的低摻硼應力棒，以解決最后拉絲的研磨型光纖研磨易裂的問題，先采用PCVD工藝在石英襯管的內壁上沉積硼摻雜濃度均勻的硼摻雜區，形成沉積預制件；將所得沉積預制件熔縮成實心的低摻硼應力棒。該低摻硼應力棒匹配常規保偏芯棒后，在高溫熔融狀態下拉絲得到的研磨光纖不易裂，同時，該方法具有工藝路線簡單，制備周期短、批次一致性好的優點。

技術領域

本發明涉及光纖制備技術領域，特別涉及一種用于制備研磨型保偏光纖的低摻硼應力棒及其制備方法、以及研磨型保偏光纖。

背景技術

研磨型保偏光纖作為一種特種光纖，主要應用于導彈制導、光纖陀螺、光纖水聽器等傳感器、密集型光波復用技術(DWDM)和摻鉺光纖放大器(EDFA)等光纖通信系統。低摻硼應力棒是用于制備研磨型保偏光纖的重要材料之一。目前使用最多的是熊貓型保偏研磨光纖，其方法是使用PCVD方法分別制備光纖預制棒及摻硼應力棒；然后使用石英深孔技術在光纖預制棒上打出兩個預先設計的對稱圓孔，再將該摻硼應力棒插入打孔的光纖預制棒，組合成熊貓型保偏研磨光纖預制棒；最后，熊貓型保偏研磨光纖預制棒通過拉絲塔拉絲，得到熊貓型保偏研磨光纖。然而，拉絲好的研磨型光纖在研磨過程中容易爆裂。

發明內容

本發明提供一種用于制備研磨型保偏光纖的低摻硼應力棒及其制備方法，及利用該低摻硼應力棒制備的光纖，以解決相關技術中應力區應力分布不均，導致最后拉絲的研磨型光纖研磨易裂的問題。

本發明提供技術方案具體如下：

本發明提供的用于制備研磨型保偏光纖的低摻硼應力棒，由低摻硼石英芯棒和純石英包層組成，低摻硼石英芯棒的折射率n(r)根據公式(I)呈弧形分布：

n(r)＝n_a×(1-4×Δa×(r/d)^2α)^0.5 (I)

其中，n_a為低摻硼石英芯棒中心的折射率，Δa為低摻硼石英芯棒中心的相對折射率，r為低摻硼石英芯棒的折射率剖面圖中擬合點距低摻硼石英芯棒中心的距離，d為低摻硼石英芯棒的半徑，α為折射率分布系數，α≥1.5，0＜r/d≤1。

作為上述技術方案的優選，低摻硼石英芯棒中硼的摻雜濃度是均勻的。

作為上述技術方案的進一步優選，低摻硼石英芯棒中硼摻雜濃度為4mol％至8mol％。

作為上述技術方案的進一步優選，低摻硼石英芯棒中硼與石英的質量比為2％至20％。

作為上述技術方案的進一步優選，低摻硼石英芯棒中心的相對折射率Δa滿足-0.6％≤Δa≤-0.2％，低摻硼石英芯棒外緣的相對折射率Δb滿足-0.6％≤Δb≤-0.2％，且折射率分布系數α滿足1.5≤α≤4.0，幾何不圓度≤1.5％。

作為上述技術方案的進一步優選，低摻硼石英芯棒外緣的相對折射率Δb為-0.2％，低摻硼石英芯棒中心的相對折射率Δa為-0.6％。

作為上述技術方案的進一步優選，低摻硼石英芯棒外緣的相對折射率Δb為-0.38％，所述低摻硼石英芯棒中心的相對折射率Δa為-0.42％。

作為上述技術方案的進一步優選，石英包層的外徑D與所述低摻硼石英芯棒的半徑d的關系為1.2≤D/2d≤1.8。

作為上述技術方案的進一步優選，石英包層的外徑D為15mm～27mm。

本發明還提供上述用于制備研磨型保偏光纖的低摻硼應力棒的制備方法，包括以下步驟：

采用PCVD工藝在石英襯管的內壁上沉積硼摻雜濃度均勻的硼摻雜區，形成管狀的沉積預制件；