一种光子晶体光纤预制棒结构的制作方法

文档序号:15252285发布日期:2018-08-24 20:03阅读:769来源:国知局

本实用新型涉及一种光子晶体光纤预制棒结构,用本结构做出的预制棒结构均匀、稳定,拉制出的光子晶体光纤损耗低,偏振性能好,机械强度高,可工业化生产。



背景技术:

光子晶体光纤仅由一种材料构成,纤芯和包层均为相同的石英材料,包层中含有按特定方式排列的空气孔,这种特殊的结构允许光能量被束缚在纤芯中以较低的损耗传播。由于光子晶体光纤具有很高的纤芯包层折射率差,弯曲损耗小,有利于光纤陀螺仪的微型化,同时可以有效提高光纤陀螺仪的温度稳定性。光子晶体光纤理论上可以很容易获得比普通保偏光纤高一个数量级的双折射,有利于提高光纤陀螺仪的精度。

申请公布号CN201110157853的中国专利《光子晶体光纤预制棒及其制造光子晶体光纤的方法》提出的预制棒结构为纤芯为空心的结构,且并没有提到可以提高光纤的偏振性能。申请公布号CN200510024669的中国专利《光子晶体光纤预制棒的制备方法》提出的预制棒结构为纤芯为掺有稀土离子的成芯玻璃棒,且并没有提到可以提高光纤的偏振性能。申请公布号CN201220485277的中国专利《光子晶体光纤预制棒结构》提出的预制棒结构为内外套管结构,可以分别对内外套管施加不同的压力,这种结构可以直接将预制棒拉制成光纤,但结构比较复杂,技术难度较高。

综上所述,当前需要提出一种可以提高光纤偏振性能的光子晶体光纤预制棒结构,且该结构可以兼顾损耗低,机械强度高,制作简单等优点。



技术实现要素:

本实用新型公开了一种光子晶体光纤预制棒结构,该结构内部由多根石英毛细棒、管堆积而成,外部为石英外套管,外套管尾部接有引管。通过对毛细棒、管尺寸以及位置的调节,获取合适的预制棒结构。用本结构做出的预制棒结构均匀、稳定,拉制出的光子晶体光纤损耗低,偏振性能好,机械强度高。

本实用新型所采用的技术方案是:预制棒制作采用堆积法,将若干毛细管堆积成正六角形结构,用毛细棒以及不同内外径比的毛细管进行等位替换,再用毛细棒将六角形外围拼圆处理,然后将所有毛细棒、管焊接成一个整体堆积棒,保证所有毛细管一端封死,另一端敞开,最后将堆积棒放入套管中固定,保证毛细管封死一端朝向引管方向。预制棒拉制时,需向引管内抽一定大小的负压,保证将毛细管壁与壁之间的缝隙缩死,形成光子晶体光纤二次预制棒。二次预制棒可直接拉制成光纤,在拉制时需向二次预制棒内加正压以调节光纤空气孔的大小。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

1、通过向预制棒芯两侧引入两个大孔,形成非圆对称性结构,使得光子晶体光纤的偏振性能有很大的提高,有利于光纤陀螺仪的精度。

2、通过将六角形六个边角替换为石英棒,圆化了有空区域,增加了石英层面积占比,进而提高了光纤机械强度。

3、本实用新型结构简单,外套管与引管相连,预制棒拉制时仅需向引管内抽负压,技术难度较低。

附图说明

图1为光子晶体光纤预制棒截面示意图。

图2为光子晶体光纤预制棒侧面示意图。

图中石英棒a-1,石英管a-2,石英管b-3,石英棒b-4,石英棒c-5,石英棒d-6,外套管-7,引管-8,堆积棒-9。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

光子晶体光纤预制棒截面如图1所示,其结构由内向外依次是棒芯、大孔管、小孔管、外围拼圆石英棒、外套管。光子晶体光纤预制棒侧面如图2所示,堆积棒整体放入外套管中,外套管尾端接有引管。

光子晶体光纤预制棒具体制作过程如下:

1、挑选适宜尺寸的石英原棒、管,在拉丝炉中将其分别拉制成毛细棒、管。

2、将所有毛细管的一端用氢氧焰封口。

3、将毛细管b(3)堆积成正六角形结构,注意将封口端都朝向同一侧。

4、按图1将六角形中心及六个边角的毛细管b(3)替换为毛细棒a(1),将六角形中心相邻两侧的两根毛细管b(3)替换为毛细管a(2),毛细管a(2)的封口端与毛细管b(3)的封口端朝向同一侧。

5、按图1将六角形外围用毛细棒b(4)、毛细棒c(5)、毛细棒d(6)进行拼圆处理。

6、用氢氧焰将上述堆积结构在毛细管封口的一端进行焊接,将所有毛细棒、管焊接成一个整体,称为堆积棒(9)。将毛细管封口的一端称为堆积棒(9)的尾部,另一端称为堆积棒(9)的头部。

7、将引棒(8)焊接到外套管(7)的一端,保证接口密封不漏气。

8、将堆积棒(9)放入外套管(7)中,注意将堆积棒(9)尾部朝向引管方向。

9、从堆积棒(9)尾部开始,取尾部向头部方向大约3cm的位置,在外套管四周均匀取2~4个点,用氢氧焰进行定点焊接,将堆积棒(9)与外套管(7)固定在一起,形成整体的光子晶体光纤预制棒。

实施例1:

1、将外径为20mm的石英棒拉制成若干根不同规格的石英棒,选取外径1.8mm的石英棒(1)7根,外径1.5mm的石英棒(4)6根,外径1.3mm的石英棒(5)12根,外径0.8mm的石英棒(6)12根。将外径为20mm,内径为14mm的石英管拉制成外径为1.8mm,内径为1.2mm的石英管(3),选取91根。将外径为20mm,内径为18mm的石英管拉制成外径为1.8mm,内径为1.6mm的石英管(2),选取其中2根。

2、将上述尺寸的毛细棒、管按照图1堆积成6层六角形结构,并进行替换和拼圆。

3、选取外径为30mm,内径为20mm的外套管(7),与外径为26mm,内径为23mm的引管(8)进行焊接。再将堆积棒(9)放入外套管(7)中通过点焊固定。

4、将预制棒在拉丝塔上以1900±10℃的温度进行拉制,同时通过引管向棒内抽取10kPa的负压,形成二次预制棒。

5、将二次预制棒在拉丝塔上以1920±10℃的温度进行拉制,同时向棒内加入1000~8000Pa的正压,即可拉制成光子晶体光纤。

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