一种熊猫型单偏振光纤的制作方法

1.本实用新型涉及一种偏振光纤，特别涉及一种熊猫型单偏振光纤。


背景技术：

2.常见的光纤多为对称的圆柱体形状，然而在实际情况中，光纤由于纤芯和包层的圆度不均匀、光纤承受的侧压力不对称以及光纤的形变引起折射率分布不对称等，都会破坏圆形波导的几何形状，由此会产生双折射现象，导致光的偏振态在传输过程中出现无规律变化。在对偏振态比较敏感的应用，光纤传输的偏振态必须得到严格的控制。保偏光纤可以保持信号光偏振态的传输，但是其两个偏振态之间仍有存在串扰。
3.单偏振光纤是一种具有单一模式、单一偏振态的光纤，它是通过在光纤中引入很大的双折射，使得光纤中传输的两个偏振态的传播常数相差很大，由此实现光纤中只有一种偏振态在传输，另一种偏振态被截止掉，可解决保偏光纤偏振态串扰的问题。单偏振光纤广泛应用于光纤陀螺、电流传感器、超辐射光源等领域。
4.利用几何形态、波导结构和应力的各向异性这三种基本方法可以实现单偏振光纤的制作。例如利用几何形态引起高双折射的椭圆形纤芯光纤，利用应力诱导高双折射的领结型光纤、熊猫型光纤、椭圆应力包层型光纤等。椭圆形纤芯的光纤在实际应用中由于其较偏的纤芯结构会大大增加其与其他光纤熔接耦合的困难。领结型单偏振光纤、椭圆应力包层型单偏振光纤是通过管内沉积实现的，由此就大大限制了其预制棒母棒的大小，单根光纤拉丝长度短。


技术实现要素：

5.针对现有单偏振光纤及制备技术方法的不足，本实用新型提供一种熊猫型单偏振光纤，通过应力施加能有效实现单偏振光传输，本光纤中纤芯仅支持传输基模的一个偏振态he
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，能有效避免偏振模串扰。该光纤纤芯为圆形，可以更好的与商用保偏光纤（如nufern pm980
‑
xp保偏光纤）相匹配，大大降低熔接损耗低。同时该光纤的制作过程采用打孔组装法，预制棒母棒直径大，单根光纤可以获得更长的拉丝长度，易于制备生产。具体技术方案是，一种熊猫型单偏振光纤，包含有纤芯、包层、应力区, 所述的纤芯为以二氧化硅为基质、掺杂锗、磷元素圆形光纤，应力区为以二氧化硅为基质、掺杂三氧化二硼的圆形应力光纤，包层为纯二氧化硅，其特征在于：所述的纤芯（1）其圆心与光纤中心位置重合，半径a为3
‑
5μm，所述的应力区共两个，两个应力区对称的分布在纤芯两侧，其边缘距光纤中心距离为r，且r=（1.5~2.5）a；用包层将纤芯和应力区包含在其内部。
6.所述的应力区的圆形应力棒半径r为。
7.所述的纤芯折射率高于包层折射率，芯
‑
包折射率差为0.004~0.015。
8.所述应力区与包层的应力棒折射率差为
‑
0.008~
‑
0.01。
9.本实用新型的技术效果是，基于光弹效应，采用熊猫型光纤结构引入应力双折射，由此实现单偏振光传输；同时，其圆形的纤芯结构可以减小与商用保偏光纤的熔接损耗；光
纤采用打孔组装工艺，预制棒母棒直径大，单根光纤有效拉丝长度长，更利于得到广泛的开发和应用。
附图说明
10.图1为本实用新型熊猫型单偏振光纤结构图；
11.图2为本实用新型的实施例的折射率分布图；
12.图3为本实用新型的实施例的光纤基模中两个偏振态的传输损耗谱。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例
14.如图1、图2所示，熊猫型单偏振光纤的纤芯1半径a取值为2μm，应力区2靠近纤芯1的边缘到光纤中心的距离为r与纤芯半径a的比值取r/a=2.3，由此得到r的值为4.6μm。根据应力区半径r与r的关系，可以确定应力区半径r为11.1μm左右。
15.纤芯1以二氧化硅为基质，中间掺杂锗、磷等元素，芯
‑
包层折射率差为0.010。包层2的组成成分为纯二氧化硅，不含其它元素掺杂。两个应力区域3以二氧化硅为基质，在其中掺杂三氧化二硼，折射率低于光纤包层折射率，折射率差为
‑
0.0086。
16.制作方法包含以下几个步骤，
17.㈠、采用化学气相沉积法制备单模棒，纤芯中掺杂锗、磷元素，根据纤芯1孔径要求，控制沉积层数和各种气体流量；
18.㈡、采用化学气相沉积法单独制备以二氧化硅为基质、掺三氧化二硼的应力棒；
19.㈢、根据制备光纤要求的纤芯1和包层2半径比例，对制备完成的单模棒进行套管；
20.㈣、对套管后的单模棒进行按两个应力区3位置打孔；
21.㈤、将应力棒插入孔中，并对其进行抽真空封装；
22.㈥、对光纤进行拉丝涂覆，制作成所述的熊猫型单偏振光纤。
23.如图3所示，对本实施例中所制作的熊猫型单偏振光纤两个偏振态的传输损耗谱进行测量，左面代表的是he
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模式，右面代表的是he
11x
模式，在这两条损耗曲线间的波长窗口内可以实现只传输基模的一个偏振态he
11x
，实现熊猫型单偏振光纤的功能。
24.综上所述，本实用新型提供了一种熊猫型单偏振光纤，但是本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本实用新型中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。


技术特征：
1.一种熊猫型单偏振光纤，包含有纤芯（1）、包层（2）、应力区（3）, 所述的纤芯（1）为以二氧化硅为基质、掺杂锗、磷元素圆形光纤，应力区（3）为以二氧化硅为基质、掺杂三氧化二硼的圆形应力光纤，包层（2）为纯二氧化硅，纤芯（1）其圆心与光纤中心位置重合，其特征在于：所述的纤芯（1）半径a为3
‑
5μm，所述的应力区（3）共两个，两个应力区（3）对称的分布在纤芯（1）两侧，其边缘距光纤中心距离为r，且r=（1.5~2.5）a；用包层（2）将纤芯（1）和应力区（3）包含在其内部；所述的应力区（3）的圆形应力棒半径r为；所述的纤芯（1）折射率高于包层（2）折射率，芯
‑
包折射率差为0.004~0.015；所述的应力区（3）与包层（2）的应力棒折射率差为
‑
0.008~
‑
0.01。

技术总结
本实用新型提供一种熊猫型单偏振光纤,包括纤芯、包层、应力区，光纤纤芯为圆形，纤芯中仅支持传输基模的一个偏振态HE


技术研发人员：王标 庞璐 刘君 王东波 韩志辉 张佳琦
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十六研究所
技术研发日：2020.11.13
技术公布日：2021/10/8