[發(fā)明專利]用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖及其制法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010864607.X
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN111977959B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程同蕾;婁俊波;李曙光;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C03B37/012
• 分類號(hào): C03B37/012;G02B6/02;C03B37/027
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

1.一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：制備預(yù)制棒

根據(jù)設(shè)置的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)，采用階梯型堆積捆綁法，將厚壁毛細(xì)管、薄壁毛細(xì)管和毛細(xì)棒，排布成六邊形結(jié)構(gòu)；其中，纖芯選用毛細(xì)棒，將包層內(nèi)的毛細(xì)管區(qū)域分為兩個(gè)菱形區(qū)域和兩個(gè)梯形區(qū)域，其中，兩個(gè)梯形區(qū)域以纖芯中心鏡像對(duì)稱，菱形區(qū)域的毛細(xì)管為薄壁毛細(xì)管或厚壁毛細(xì)管，梯形區(qū)域的毛細(xì)管為厚壁毛細(xì)管或薄壁毛細(xì)管，其中，菱形區(qū)域的毛細(xì)管和梯形區(qū)域的毛細(xì)管設(shè)置不同；

在六邊形結(jié)構(gòu)外套設(shè)玻璃套管，在六邊形結(jié)構(gòu)和玻璃套管之間的空間填充實(shí)心細(xì)毛細(xì)棒，形成V型結(jié)構(gòu)預(yù)制棒；

步驟2：拉制

將V型結(jié)構(gòu)預(yù)制棒進(jìn)行烘干，去除水蒸氣，得到烘干后的V型結(jié)構(gòu)預(yù)制棒；

將烘干后的V型結(jié)構(gòu)預(yù)制棒進(jìn)行第一道拉制，得到細(xì)預(yù)制棒；第一道拉制的工藝參數(shù)為：高溫爐的溫度設(shè)置為1795-1950℃，送棒速度設(shè)置為2.5-5mm/min，牽引速度設(shè)置為0.5-3.5m/min；

將細(xì)預(yù)制棒套裝在限位玻璃外套管內(nèi)，向細(xì)預(yù)制棒內(nèi)填充氬氣，調(diào)控氣壓閾值進(jìn)行第二道拉制，形成V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖；第二道拉制的工藝參數(shù)為：高溫爐的溫度設(shè)置為1745-1950℃，氣壓閾值設(shè)置為1-14.5KPa，送棒速度設(shè)置為0.9-5mm/min，牽引速度設(shè)置為0.5-7m/min。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中，階梯型堆積捆綁法為：設(shè)計(jì)第一層包層和中心纖芯長(zhǎng)度相同，第二層包層比第一層包層短1-2cm，依次類推，直至整個(gè)纖芯和包層完成，形成階梯排布的六邊形結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中，厚壁毛細(xì)管和薄壁毛細(xì)管的外徑相同，內(nèi)徑相差的差值為0.2mm-1mm；毛細(xì)棒的直徑和厚壁毛細(xì)管的外徑相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，V型結(jié)構(gòu)預(yù)制棒進(jìn)行烘干的工藝步驟為：將V型結(jié)構(gòu)預(yù)制棒尾端熔接一根玻璃管作為尾柄，然后置于100-200℃溫控箱內(nèi)，進(jìn)行烘干。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，細(xì)預(yù)制棒的外徑為3.05-3.15mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，限位玻璃外套管的內(nèi)徑為細(xì)預(yù)制棒的外徑+(0.5-0.15)mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖的制備方法，其特征在于，所述的調(diào)控氣壓閾值，采用在氬氣氣管上設(shè)置的氣壓保壓裝置進(jìn)行調(diào)控，氬氣氣管通過連接頭和細(xì)預(yù)制棒連接；

所述的氣壓保壓裝置包括通信控制模塊、PLC控制器、壓力控制器、電磁閥和氣壓閾值顯示屏；

通信控制模塊和光纖拉絲塔主控臺(tái)電連接，通信控制模塊的信號(hào)輸出端和PLC控制器的信號(hào)接收端連接，PLC控制器上設(shè)置有氣壓閾值顯示屏，PLC控制器的信號(hào)接收端還和壓力控制器的信號(hào)輸出端連接，PLC控制器還連接控制氬氣氣管進(jìn)出氣開閉的電磁閥；

所述光纖拉絲塔主控臺(tái)，用于對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖制備過程中的高溫爐溫度、送棒速度、牽引速度和氣壓閾值四種拉絲參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

所述氣壓閾值被設(shè)定后，PCL控制器將該氣壓閾值通過氣壓閾值顯示屏顯示出來；

所述壓力控制器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力大小，并將檢測(cè)的壓力值傳輸至PLC控制器；

所述PLC控制器，根據(jù)接收的壓力控制器檢測(cè)的壓力大小，去判斷該壓力值是否高于或低于氣壓閾值，從而傳輸信號(hào)控制電磁閥開閉。

8.一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的制備方法制得；

制得的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖，其外徑為120-130μm，其纖芯擠壓成類似橢圓形狀，橢圓的短軸長(zhǎng)為2-4μm，長(zhǎng)軸長(zhǎng)為7-9μm，包層中大氣孔直徑為5-10μm，小氣孔直徑為3-5μm；

制得的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖，在通信波長(zhǎng)1.55μm處，其雙折射率可達(dá)5.35×10^-3。