一种宽带光纤波片制作方法与流程

本发明涉及光纤
技术领域：
，尤其是涉及一种宽带光纤波片制作方法。
背景技术：
：宽带光纤波片是当代创新的特种光纤器件。因为制备工艺复杂，难度大，现只有极少可用的样品。当代所用的1/4、1/2光波片，仍为块状窄带波片，体积大，应用不便。一小段保偏光纤，一段可传输线偏振光，另一段经旋转预制棒，则可传输线或圆偏振光，称为光纤波片。光纤波片分为旋端和不旋端，制备难度最大的是旋端，它对光纤预制棒结构要求极为严格。主要是芯的圆正度、芯/包同心度、棒的平直度偏差尽可能趋近与“零”，否则，此预制棒经旋转拉丝，光纤芯不呈圆形，光的模场即保圆度相应降低，难以传输圆偏振光，而旋端保圆度标准为＞90％。缺少工艺实践的学者认为“只要把领结型或熊猫型光纤预制棒在旋转拉丝机上拉丝就可以了”。这是误导，领结型(Bow-Tie)保偏预制棒，其芯都不同程度为异形。实践证明，只有用预置芯棒法才可将芯做圆。有人提议制备Φ13-14mm的小熊猫棒，这不仅加工难度，误差大，芯也很难做圆。理论计算，Φ13.6mm的预制棒与Φ50mm相比，其产生误差要高出3.5倍。有人尝试把大熊猫棒拉细，结果都炸掉。这也是圆保偏光纤、宽带光纤波片当今难产，售价远高于黄金的主要原因。难产的另一因素是没有自动控制和打标记的光纤拉制生产线。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种宽带光纤波片制作方法，将精制的保偏光纤预制棒由特制的高精度旋转拉丝机按设定的工艺程序拉制光纤波片，由特制的打标机进行标记，每支预制棒可制备几百，甚至上千支 宽带光纤波片，具有成本小、加工精度高、速度快、可批量生产、效率高等优点。。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种宽带光纤波片制作方法包括以下步骤：1)设定圆保偏光纤及光纤波片的参数要求；2)根据圆保偏光纤的参数要求采用模块组合法获得熊猫型光纤预制棒；3)熊猫型光纤预制棒经旋转拉丝机的旋转拉丝获得符合设定参数要求的光纤波片。所述熊猫型光纤预制棒由石英管、石英模块、应力棒模块和芯模块经过模块组合制作而成，所述芯模块设于石英管中心处，所述应力棒模块对称设于石英管内，所述石英模块填充于芯模块、应力棒模块与石英管之间。所述石英管、石英模块、应力棒模块和芯模块之间的间隙小于10μm。所述应力棒模块由掺硼应力棒加工而成。所述芯模块由圆保偏光纤预制棒研磨加工而成，所述圆保偏光纤预制棒根据圆保偏光纤的参数要求制作。所述步骤3)获得的光纤波片经打标机按设定长度打标记后到达主牵引装置，所述标记记录光纤波片的段长和扭转度。所述旋转拉丝机包括依次设置的步进电机、炉体、测径仪和涂覆机，所述步进电机上设有用于固定熊猫型光纤预制棒的卡头，所述卡头位于炉体内，所述炉体内设有石墨加热器。所述光纤波片的旋端保圆度大于90％。所述熊猫型光纤预制棒的直径为16-24mm。所述光纤波片的旋端参数要求与圆保偏光纤的参数要求保持一致。与现有技术相比，本发明具有以下优点：1)本身发明采用模块组合法制备的熊猫型光纤预制棒纤芯可呈正圆形，芯圆正度、芯包层同心度、平直度偏差小，保圆度＞90％，由特制的高精度旋转拉丝机按设定的工艺程序拉制光纤波片，从而拉制成旋端保圆度＞90％的宽带光纤波片，降低成本，增加加工精度。2)由增设的打标机进行标记，记载光纤波片旋端、不旋端长度，记载线保偏光纤是否扭曲等等，简便、实用、有效。3)实现创新的特种光纤原件-宽带光纤波片的生产，具有广泛的应用市场，波 片拉制工艺为首例，每支预制棒可制备几百，甚至上千支宽带光纤波片，效率高，适于批量生产。附图说明图1为本发明方法流程示意图；图2为熊猫型光纤预制棒组合示意图；图3为旋转拉丝机的结构示意图；图4为图3中A-A处剖视示意图。图中：1、石英管，2、石英模块，3、应力棒模块，4、芯模块，5、打标机，6、主牵引装置，7、步进电机，8、炉体，9、测径仪，10、涂覆机，11、卡头，12、石墨加热器，13、熊猫型光纤预制棒，14、固定卡，15、调准盘，16、千分表，17、水平架。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种宽带光纤波片制作方法包括以下步骤：1)设定圆保偏光纤及光纤波片的参数要求。其中，光纤波片的旋端参数要求与圆保偏光纤的参数要求保持一致。光纤波片的旋端保圆度大于90％。本实施例中，设计的参数要求如下：表1圆保偏光纤参数2)根据圆保偏光纤的参数要求采用模块组合法获得熊猫型光纤预制棒13。如图2所示，熊猫型光纤预制棒13即可拉制线保偏光纤,也可满足拉制圆保偏光纤的参数要求，由石英管1、石英模块2、应力棒模块3和芯模块4经过模块组合制作而成，芯模块4设于石英管1中心处，应力棒模块3对称设于石英管1内，石英模块2填充于芯模块4、应力棒模块3与石英管1之间。其中，熊猫型光纤预制棒13的直径为16-24mm，尺寸可为Φ16-24×200mm。现代石英加工技术已做到误差＜0.05mm，石英管1、石英模块2、应力棒模块3和芯模块4之间的间隙小于10μm，有效的遏制了纤芯的不定向变形，让纤芯呈正圆形，使之成为制备圆保偏光纤和宽带光纤波片的优选方案之一。在精确选材(管)条件下，此法制备的光纤预制棒，可拉制成旋端保圆度＞90％的宽带光纤波片。理论上制成的保偏光纤预制棒直径越大，光纤几何参数越精确。旋转拉丝机应尽可能设计可拉制大棒，如＞Φ16～30×300mm。如下所示：表2圆保偏光纤预制棒参数表3熊猫型光纤预制棒组合参数设计说明：(1)首先确定所用圆保偏光纤及光纤波片的参数要求；(2)确定旋转拉机所具备条件(可拉棒直径及旋速控制参数)，例如旋转拉丝机可拉制＞Φ16mm×200-300mm规格预制棒；(3)据上设计组合棒直径及组件几何参数，设计制备芯棒、应力棒的几何及相关的光学参数。熊猫型光纤预制棒13组合参数中，(1)Φ20mm石英管1为外套管，其圆正 度、壁厚、两端偏差都必须精选，(2)石英模块2为弧形填充，是由Φ16mm石英棒(高纯，且与管内径匹配)经精细加工，(3)芯模块4：由圆保偏光纤预制棒研磨加工而成，圆保偏光纤预制棒根据圆保偏光纤的参数要求制作，(4)应力棒模块3：是按设计制成的掺硼(SiO2+B2O3％15-18mol)应力棒加工而成，(5)组合图：各加工件的加工精度偏差＜10μm，管五组件紧密匹配，两端焊牢固，并与管固定，防止拉丝时滑落或出现纤芯变形。3)熊猫型光纤预制棒13经旋转拉丝机的旋转拉丝获得符合设定参数要求的光纤波片。获得的光纤波片经打标机5按设定长度打标记后到达主牵引装置6，标记记录光纤波片的段长(旋端、不旋端长度)和扭转度(线保偏光纤是否扭曲)。如图3和图4所示，旋转拉丝机包括依次设置的步进电机7、炉体8、测径仪9和涂覆机10，步进电机7上设有用于固定熊猫型光纤预制棒13的卡头11，卡头11(由钛制作而成)位于炉体8内，炉体8内设有对准熊猫型光纤预制棒13末端的石墨加热器12，步进电机7由固定卡14固定，步进电机7上海设有调准盘15，步进电机7与炉体8之间通过水平架17设有千分表16，千分表16可测量步进电机7转动角度。表4旋转拉丝机的设计参数1高：4.0～5.0m2下棒速度：<0.01mm3设定旋速：0-5000Pr/分4预制棒直径：φ16-24mm5棒长：150～250mm6下悬偏差半径：<0.015mm7拉丝温控：1900～2100℃8旋速可自控(拉玻片)9下装打标机工作时，设宽带光纤波片，其a(半径)：125μm，长：50cm(不旋端25cm+旋端25cm)，设旋转拉丝机的转速Pr转/分为1000，光纤旋距：t＝2mm，拉速：2m/分，旋转拉丝机旋速，光纤拉速，得到按光纤按标记截开，一根预制棒可拉制千条光纤波片。综上，本发明提供一种根据特制的熊猫型预制棒制备宽带光纤波片的波片拉制工艺，宽带光纤波片几何和光学参数达标，效率高，适于批量生产，宽带光纤波片有广泛应用市场。当前第1页1 2 3