[發明專利]一種熊貓型單偏振光纖及其制備方法

在審

• 申請號: 202011271785.8
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112327405A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王標;龐璐;劉君;王東波;韓志輝;張佳琦
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十六研究所
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/024;C03B37/027
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

本發明涉及一種熊貓型單偏振光纖及其制備方法,包括纖芯、包層、應力區，纖芯為以二氧化硅為基質、摻雜鍺、磷元素，其圓心與光纖中心位置重合的半徑a為3?5μm的圓形光纖，應力區為以二氧化硅為基質、摻雜三氧化二硼的圓形應力光纖，兩個應力區對稱的分布在纖芯兩側，其邊緣距光纖中心距離為r，且r=（1.5~2.5）a；光纖包層材質為純二氧化硅，將纖芯和應力區包含在其內部。光纖結構合理，工藝控制簡單、方便，能有效避免偏振模串擾，可廣泛應用于光纖陀螺、電流傳感器和超輻射光源等方面。光纖纖芯為圓形，可以更好的與商用保偏光纖相匹配，大大降低熔接損耗。同時，預制母棒直徑大，單根光纖可以獲得更長的拉絲長度，易于制備生產，利于廣泛的開發和應用。

技術領域

本發明涉及一種偏振光纖，特別涉及一種熊貓型單偏振光纖及其制備方法。

背景技術

常見的光纖多為對稱的圓柱體形狀，然而在實際情況中，光纖由于纖芯和包層的圓度不均勻、光纖承受的側壓力不對稱以及光纖的形變引起折射率分布不對稱等，都會破壞圓形波導的幾何形狀，由此會產生雙折射現象，導致光的偏振態在傳輸過程中出現無規律變化。在對偏振態比較敏感的應用，光纖傳輸的偏振態必須得到嚴格的控制。保偏光纖可以保持信號光偏振態的傳輸，但是其兩個偏振態之間仍有存在串擾。

單偏振光纖是一種具有單一模式、單一偏振態的光纖，它是通過在光纖中引入很大的雙折射，使得光纖中傳輸的兩個偏振態的傳播常數相差很大，由此實現光纖中只有一種偏振態在傳輸，另一種偏振態被截止掉，可解決保偏光纖偏振態串擾的問題。單偏振光纖廣泛應用于光纖陀螺、電流傳感器、超輻射光源等領域。

利用幾何形態、波導結構和應力的各向異性這三種基本方法可以實現單偏振光纖的制作。例如利用幾何形態引起高雙折射的橢圓形纖芯光纖，利用應力誘導高雙折射的領結型光纖、熊貓型光纖、橢圓應力包層型光纖等。橢圓形纖芯的光纖在實際應用中由于其較偏的纖芯結構會大大增加其與其他光纖熔接耦合的困難。領結型單偏振光纖、橢圓應力包層型單偏振光纖是通過管內沉積實現的，由此就大大限制了其預制棒母棒的大小，單根光纖拉絲長度短。

發明內容

針對現有單偏振光纖及制備技術方法的不足，本發明提供一種熊貓型單偏振光纖及其制備方法，通過應力施加能有效實現單偏振光傳輸，本光纖中纖芯僅支持傳輸基模的一個偏振態HE_11X，能有效避免偏振模串擾。該光纖纖芯為圓形，可以更好的與商用保偏光纖（如Nufern PM980-XP保偏光纖）相匹配，大大降低熔接損耗低。同時該光纖的制作過程采用打孔組裝法，預制棒母棒直徑大，單根光纖可以獲得更長的拉絲長度，易于制備生產。具體技術方案是，一種熊貓型單偏振光纖，包含有纖芯、包層、應力區，其特征在于：所述的纖芯為以二氧化硅為基質，摻雜鍺、磷元素，其圓心與光纖中心位置重合的半徑a為3-5μm的圓形光纖，所述的應力區為以二氧化硅為基質，摻雜三氧化二硼的圓形應力光纖，兩個應力區對稱的分布在纖芯兩側，其邊緣距光纖中心距離為r，且r=（1.5~2.5）a；光纖包層材質為純二氧化硅，將纖芯和應力區包含在其內部。

所述的應力區的圓形應力棒半徑R為

所述的纖芯折射率高于包層折射率，芯-包折射率差為0.004~0.015。

所述應力區與包層的應力棒折射率差為-0.008~-0.01。

制備步驟如下，㈠、采用化學氣相沉積法制備單模棒，纖芯中摻雜鍺、磷元素，根據纖芯孔徑要求，控制沉積層數和各種氣體流量；㈡、采用化學氣相沉積法單獨制備以二氧化硅為基質、摻三氧化二硼的應力棒；㈢、根據制備光纖要求的纖芯和包層半徑比例，對制備完成的單模棒進行套管；㈣、對套管后的單模棒進行按兩個應力區位置打孔；㈤、將應力棒插入孔中，并對其進行抽真空封裝；㈥、對光纖進行拉絲涂覆，制作成所述的熊貓型單偏振光纖。