一种单空气孔熊猫型保偏光纤及其制备方法

本发明涉及双折射光纤，尤其是一种单空气孔熊猫型保偏光纤及其制备方法。

背景技术：

1、高双折射光纤能够在光传输过程中保持偏振，可以进行相位调制和偏振调制，因此被广泛应用于光纤传感、光纤通信系统和精密光学仪器领域。

2、现有技术中，双折射光纤可分为两类：一类是一般的保偏光纤，其双折射是通过在光纤芯周围引入应力而引起的，熊猫型保偏光纤（如图3所示）和蝶型保偏光纤是这类光纤的典型代表，其双折射系数比其他类型的光纤高很多个数量级，最高达到10-4级；另一类是光子晶体保偏光纤，光子晶体光纤横截面是由周期性排列的气孔组成，光子晶体保偏光纤通过破坏其光纤横截面的圆形对称性，被制作成不对称的结构，从而产生非常强的双折射现象，通过改变气孔的数量和大小或改变气孔的间距，可以得到比普通保偏光纤高几个数量级的高双折射光纤。

3、然而，这种高双折射光纤的制造技术是很困难和复杂的，所以有必要研发一种制备方法简单的高双折射的单空气孔熊猫型保偏光纤。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种单空气孔熊猫型保偏光纤及其制备方法，旨在解决现有技术中保偏光纤双折射系数不高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种单空气孔熊猫型保偏光纤，包括基底包层、圆形纤芯、一个圆形应力区和一个圆形空气孔；所述圆形纤芯位于所述基底包层的中心位置；所述圆形应力区和所述圆形空气孔关于所述圆形纤芯水平放置。

4、本发明技术方案的进一步改进在于：所述基底包层的材质为石英玻璃；所述圆形纤芯的材质为掺杂geo2的石英玻璃；所述圆形应力区的材质为掺杂b2o3的石英玻璃。

5、本发明技术方案的进一步改进在于：所述基底包层的直径d1=80μm，所述圆形应力区的直径d2=33μm，所述圆形空气孔3的直径d3≧33μm；所述圆形纤芯4的直径为d4= 6.5μm。

6、一种单空气孔熊猫型保偏光纤的制备方法，所述单空气孔熊猫型保偏光纤是通过腐蚀传统熊猫型保偏光纤的单个应力区而制成。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：所述制备方法具体包括以下步骤：

8、步骤1，在显微镜下找到并标记熊猫型光纤的圆形应力区和圆形空气孔的位置；

9、步骤2，将浓度为40%的氢氟酸溶液滴在海绵纸上，使其完全被氢氟酸浸湿；

10、步骤3，将有圆形空气孔标记的一侧熊猫型光纤放在浸湿的海绵纸上；

11、步骤4，在25分钟后移走浸湿氢氟酸的海绵纸，制备得到单空气孔熊猫型保偏光纤，并用酒精清洗残留在单空气孔熊猫型保偏光纤的氢氟酸溶液。

12、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

13、1、本发明通过腐蚀传统熊猫型光纤的单个应力区制成，由于光纤包层区和掺杂应力区的材料不同，氢氟酸溶液对其的腐蚀率也不同，从而实现了单空气熊猫型保偏光纤的制备；通过在光纤上诱导出一个额外的几何不对称性，增大了双折射效应，增强了光与物质的相互作用，提高了特种光纤在传感器和设备应用方面的性能。

14、2、本发明的理论和实验研究表明，腐蚀后的单空气孔熊猫型保偏光纤双折射系数可以达到10-3的量级，比传统的保偏光纤高一个量级，同时，腐蚀区提供了一个微通道，可以填充功能材料来组成光纤传感器。

技术特征：

1.一种单空气孔熊猫型保偏光纤，其特征在于：包括基底包层（1）、圆形纤芯（4）、一个圆形应力区（2）和一个圆形空气孔（3）；所述圆形纤芯（4）位于所述基底包层（1）的中心位置；所述圆形应力区（2）和所述圆形空气孔（3）关于所述圆形纤芯（4）水平放置。

2.根据权利要求1所述的一种单空气孔熊猫型保偏光纤，其特征在于：所述基底包层（1）的材质为石英玻璃；所述圆形纤芯（4）的材质为掺杂geo2的石英玻璃；所述圆形应力区（2）的材质为掺杂b2o3的石英玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种单空气孔熊猫型保偏光纤，其特征在于：所述基底包层（1）的直径d1=80μm，所述圆形应力区（2）的直径d2=33μm，所述圆形空气孔3的直径d3≧33μm；所述圆形纤芯4的直径为d4= 6.5μm。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的单空气孔熊猫型保偏光纤的制备方法，其特征在于：所述单空气孔熊猫型保偏光纤是通过腐蚀传统熊猫型保偏光纤的单个应力区而制成。

5.根据权利要求4所述的一种单空气孔熊猫型保偏光纤的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种单空气孔熊猫型保偏光纤及其制备方法，属于双折射光纤技术领域，所述光纤包括基底包层、圆形纤芯、一个圆形应力区和一个圆形空气孔；圆形纤芯位于基底包层的中心位置；圆形应力区和圆形空气孔关于圆形纤芯水平放置；基底包层的材质为石英玻璃；圆形纤芯的材质为掺杂GeO<subgt;2</subgt;的石英玻璃；圆形应力区的材质为掺杂B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的石英玻璃；基底包层的直径D<subgt;1</subgt;=80μm，圆形应力区的直径D<subgt;2</subgt;=33μm，圆形空气孔的直径D<subgt;3</subgt;≧33μm；圆形纤芯的直径为D<subgt;4</subgt;=6.5μm；所述光纤是通过腐蚀传统熊猫型保偏光纤的单个应力区制备而成。本发明制备的单空气孔熊猫型保偏光纤双折射系数可以达到10<supgt;‑3</supgt;的量级。

技术研发人员：金娃,刘晓庆,张宇琮,张祥,王兵
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16