專利名稱：一種雙折射微結構光纖及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微結構光纖及其制造方法，特別涉及具有雙折射性能的微結構光纖及其制造方法。
背景技術：
微結構光纖(MOF)是指在光纖的包層和(或)纖芯中分布著一定直徑和一定數量微孔的光纖，該微孔平行于光纖中心軸線并貫穿整根光纖。當規(guī)則微孔在光纖橫截面上的排布具有二維周期性結構，并且在第三維方向(光纖的軸向)基本保持不變，光纖橫截面折射率呈現出二維周期性結構，具有這種特性的新穎結構光纖也稱為光子晶體光纖(Photonic CrystalFiber)。
光子晶體光纖按照光在光纖中的傳播原理，可以分為全內反射(TIR)型和光子帶隙(PBG)型兩種。全內反射型光子晶體光纖與傳統(tǒng)光纖不同的是沿著光纖軸向的透明石英包層中掩埋著陣列微孔，纖芯仍為透明的石英材料組成。光子帶隙，是指電磁波的某些頻帶或者波長，這些頻帶或者波長的電磁波，不允許在光子晶體中至少在兩個方向的傳輸。也可以說，這些不允許在光子晶體中傳輸的電磁波的頻帶或者波長，就是光子帶隙。光子帶隙(禁止傳輸的頻帶或者波長)的具體數值，遵從光在晶體材料中的布拉格反射定律，是由光子晶體的特定結構參數所確定的。但是，并非所有的光子晶體中都有光子帶隙效應，只有特殊設計的光子晶體中才具有光子帶隙效應。光子帶隙型光子晶體光纖并不需要纖芯折射率較包層折射率高的條件，但是對周期性微結構的精度要求非常嚴格。周期性排列材料的折射率變化周期是光波長的數量級，周期性排列的介質中存在介質缺陷，由于受到PBG的影響，對某一波段的波長產生帶隙影響，因此該波段的光波不能夠在周期性排列的介質中傳播，而被限制在缺陷中傳播。周期性包層的中心出現纖芯，纖芯形成了缺陷，從而光被限制在纖芯中傳播。纖芯可以是真空，也可以是折射率比包層折射率低的其它填充材料(包括氣體、液體、固體)組成。
通過將微玻璃棒和微玻璃管堆積成預先設定的陣列圖案，將其集合固定在一起，然后經過適當的拉絲工藝拉絲成預定直徑的光纖即可以制作光子晶體光纖。
因為光子晶體光纖是由多根微小單元組成，所以其設計和制造就具有較高的靈活性和自由度。在光子晶體光纖設計和制造過程中，可以通過在纖芯中引入多芯，或引入非圓對稱的纖芯從而產生幾何形狀雙折射；通過在包層中引入不同形狀的結構單元，或者非圓形對稱的結構單元，從而產生形狀雙折射；也可以通過在包層中摻雜從而產生應力雙折射；也可以在芯區(qū)附近摻入極性材料，如向列型液晶材料，并對光纖施加橫向電場以增強雙折射。總之，采用光子晶體光纖的微結構組裝與制造新技術和新工藝可以制造出新型的偏振保持光纖。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供具有雙折射性能的微結構光纖和加工制造雙折射光纖的方法。該光纖的包層沿著光纖纖芯的軸向掩埋著微孔陣列，通過調整光纖包層中微孔的直徑(d)，微孔之間的間距(Λ)，以及微孔的比例(d/Λ)，光纖包層的有效折射率(neff)發(fā)生相應的改變。如果光纖的兩個相互垂直的方向上(X軸與Y軸)的微孔在形狀、直徑大小、或數量等方面產生差異，那么光纖在X和Y軸方向的有效折射率就會不相同，形成較高的折射率對比，從而產生較高的形狀雙折射，光在該種光纖中傳輸時就會保持其原有的偏振狀態(tài)沿著光纖向前傳播。由于在制造過程中已經將形狀差異導致的巨大的折射率差對比固定在微結構光纖中，因此這種形狀雙折射微結構光纖對應用環(huán)境下的外界溫度的依賴性特別小，具有優(yōu)良的溫度偏振穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的熊貓型和蝶結型保偏光纖屬于應力型雙折射光纖，在周圍環(huán)境溫度變化時應力施加單元產生的應力也發(fā)生變化，從而影響光纖保偏性能的溫度穩(wěn)定性。而光子晶體保偏光纖屬于形狀雙折射，是由在纖芯附近的兩個垂直方向上石英(SiO2)玻璃和空氣的占空比的不同，造成兩個垂直偏振態(tài)有不同折射率和傳播常數，這種雙折射的優(yōu)點是對溫度變化不敏感。
如果在組合微小單元的同時，將具有熱膨脹系數不同的摻雜材料(或某些極性材料)制成的微玻璃棒安置在光纖的特定位置，就會產生一定的應力雙折射，從而增強微結構光纖的雙折射性能。
本發(fā)明提供的第一種雙折射微結構光纖，其光纖截面的結構分布如下內部區(qū)域，其中包含石英纖芯區(qū)；內包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內部區(qū)域外圍，其中包括近似圓形的內層微孔，內層微孔圍繞內部區(qū)域呈現類似8字形分布或類似H字形分布，以產生形狀雙折射；外包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內包層區(qū)域外圍，其中包括近似圓形的外層微孔；內層微孔直徑大于或等于外層微孔直徑的70％；涂層區(qū)域，由有機聚合物組成，環(huán)繞在外包層區(qū)域外圍。
本發(fā)明提供的第二種雙折射微結構光纖，其光纖截面的結構分布如下內部區(qū)域，其中包含石英纖芯區(qū)；包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內部區(qū)域外圍，其中包括近似橢圓形的微孔，橢圓形長軸沿水平方向排列和短軸沿垂直方向排列，以產生形狀雙折射；涂層區(qū)域，由有機聚合物組成，環(huán)繞在外包層區(qū)域外圍。
此第二種光纖的包層區(qū)域內，近似橢圓形微孔分布在內部區(qū)域與涂層區(qū)域之間的全部包層區(qū)域內，橢圓微孔的短軸長度小于或等于長軸長度的60％。
此第二種光纖的包層區(qū)域內，近似橢圓形微孔分布在內部區(qū)域與涂層區(qū)域之間的包層區(qū)域內并排列成為矩形陣列，該矩形陣列沿橢圓形長軸方向的長度大于沿橢圓形短軸方向的長度，微孔沿著矩形水平方向的數量或密度高于垂直方向，以增強形狀雙折射。
本發(fā)明提供的第三種雙折射微結構光纖，其光纖截面的結構分布如下內部區(qū)域，其中包含石英纖芯區(qū)；包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內部區(qū)域外圍，其中包括近似圓形的微孔，近似圓形微孔分布在內部區(qū)域與涂層區(qū)域之間的包層區(qū)域內并排列成為矩形陣列，該矩形陣列的沿水平方向的長度大于沿垂直方向的長度，微孔沿著矩形水平方向的數量或密度高于垂直方向，以產生形狀雙折射；涂層區(qū)域，由有機聚合物組成，環(huán)繞在外包層區(qū)域外圍。
本發(fā)明的上述三種光纖的內部區(qū)域中，形成石英纖芯區(qū)的石英材料內可以摻雜鍺或稀土元素。
本發(fā)明的上述三種光纖的內部區(qū)域中，石英纖芯區(qū)上、下兩側可以具有應力區(qū)，該應力區(qū)內的石英材料中摻雜有與石英材料熱膨脹系數不同的材料，以產生應力雙折射；應力區(qū)所摻雜的材料為三氧化二硼或其它與石英材料熱膨脹系數不同的材料。
本發(fā)明的上述三種微結構光纖至多具有二重旋轉對稱軸。
本發(fā)明提供一種雙折射微結構光纖制造方法，該方法步驟將純的或摻雜的石英預制棒拉制成石英微棒；將純的或摻雜的石英預制棒加工成具有圓形或橢圓形內孔的孔管，然后拉制成石英微孔管，所形成的石英微孔管也具有類似圓形或類似橢圓形的內孔；將石英微棒和石英微孔管截面外輪廓加工成圓形或橢圓形或四邊形或六邊形等外形結構；將石英微棒和石英微孔管排布組合成矩形或六邊形多邊形等形狀的陣列；將排布成陣列的石英微棒和石英微孔管束縛在石英套管中以形成集束，或者采用粘合劑或夾具夾持石英微棒和石英微孔管的組合以形成集束；將石英微棒與石英微孔管組成的集束拉絲以生產纖芯外包層內具有微孔的微結構光纖，在拉絲工藝過程中控制石墨爐體溫度，既要求所述石英微棒與石英微孔管組合成的集束被熔融并具有粘度以便所述集束能夠變形并被拉制成微結構光纖，又要求熔融后所述集束材料的粘度足夠大，以免石英微孔管內部的微孔崩塌閉合，為此控制石墨爐體的溫度為2150℃左右并使所述集束的粘度保持在106泊。
本發(fā)明方法制造出的雙折射微結構光纖具有極高的雙折射性能，常規(guī)保偏光纖雙折射度的典型值為4×10-4，而本發(fā)明的雙折射微結構光纖的模雙折射度可以達到10-2數量級；本發(fā)明的雙折射微結構光纖主要利用了形狀雙折射，因此具有良好的偏振溫度穩(wěn)定性；另外，由于微結構光纖具有特殊的包層結構，使包層的有效折射率呈現出波長依賴性，使得本發(fā)明的光纖可以在較大范圍內實現基模工作；本發(fā)明的雙折射微結構光纖，通過適當增大包層內微孔直徑，可使零色散點向短波方向移動，改變包層內微孔填充比和位置，可以設計和控制保偏光纖色散特性；由于利用石英微棒和石英微孔管靈活排列組合成各種形狀、結構的集束再拉制光纖，本發(fā)明的微結構光纖設計自由度高，制造工藝簡單靈活；本發(fā)明的微結構光纖制造方法具有投資少、見效快、成本低、產品性能優(yōu)良的特點。


圖1表示本發(fā)明具有類似8字型的雙折射微結構光纖橫截面示意圖；圖2表示本發(fā)明具有類似H字型的雙折射微結構光纖橫截面示意圖；圖3表示本發(fā)明的包層中具有橢圓微孔的雙折射微結構光纖橫截面示意圖；圖4表示本發(fā)明的包層中橢圓微孔排列成矩形陣列的雙折射微結構光纖橫截面示意圖；圖5表示本發(fā)明的包層中圓形微孔排列成矩形陣列的雙折射微結構光纖橫截面示意圖；圖6表示圖1至5中本發(fā)明雙折射微結構光纖中包含有纖芯的內部區(qū)域橫截面示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖詳細解釋本發(fā)明的雙折射微結構光纖結構和加工制造方法。
圖1為具有“類8字型”雙折射微結構光纖橫截面示意圖，該光纖由圍繞著纖芯的內部區(qū)域1，直徑較小的微孔組成“類8字型”結構的包層區(qū)域2，圓形微孔排列成六邊形陣列結構的包層區(qū)域3，以及有機聚合物組成的光纖涂層區(qū)域4組成，包層中的微孔8近似為圓形。包層區(qū)域2中的微孔直徑比包層區(qū)域3中的微孔直徑小，而且沿著光纖相互垂直的軸向上分布呈現“類8字型”分布，因此在光纖相互垂直的方向上有效折射率產生較大的差異，從而形成形狀雙折射。
圖2為具有“類H字型”的微結構光纖橫截面示意圖，該光纖由圍繞著纖芯的內部區(qū)域1，直徑較小的微孔組成“類H字型”結構的包層區(qū)域2，圓形微孔排列成六邊形陣列結構的包層區(qū)域3，以及有機聚合物組成的光纖涂層區(qū)域4組成，包層中的微孔8近似為圓形。包層區(qū)域2中的微孔直徑比包層區(qū)域3中的微孔直徑小，而且沿著光纖相互垂直的軸向上分布呈現“類H字型”分布，因此在光纖相互垂直的方向上有效折射率產生較大的差異，從而形成形狀雙折射。
圖1和圖2中的包層區(qū)域2為內包層區(qū)域，而圖中的包層區(qū)域3為外包層區(qū)域。內包層區(qū)域的微孔稱為內層微孔，外包層區(qū)域的微孔稱為外層微孔，內層微孔直徑小于或等于外層微孔直徑的70％。
圖3為包層中具有橢圓微孔的微結構光纖橫截面示意圖，該光纖由圍繞著纖芯的內部區(qū)域1，橢圓微孔陣列組成的包層區(qū)域3，以及由有機聚合物組成的光纖涂層區(qū)域4組成，包層中的微孔8近似為橢圓形，橢圓的短軸平行于纖芯5中心與微棒6中心的連線方向(稱之為Y軸)，橢圓的長軸沿著X軸方向(垂直于Y軸)，橢圓微孔陣列布滿整個包層。
圖4為包層中的橢圓微孔排列成矩形陣列的微結構光纖橫截面示意圖，該光纖由圍繞著纖芯的內部區(qū)域1，橢圓微孔陣列組成的包層區(qū)域3，純石英玻璃包層區(qū)域9，以及有機聚合物組成的光纖涂層區(qū)域4組成，包層中的微孔8近似為橢圓形，橢圓的短軸平行于纖芯5中心與微棒6中心的連線方向(稱之為Y軸)，橢圓的長軸沿著X軸方向(垂直于Y軸)，橢圓微孔分布為以纖芯為對稱中心的矩形陣列。
圖5為包層中的圓形微孔排列成矩形陣列的微結構光纖橫截面示意圖，該光纖由透明的石英玻璃材料組成的纖芯5，圓形微孔陣列組成的包層區(qū)域3，純石英玻璃包層區(qū)域9，以及有機聚合物組成的光纖涂層區(qū)域4組成，微孔8近似為圓形，圓形微孔在包層區(qū)域3中的分布為以纖芯為對稱中心的矩形陣列。
圖6表示圍繞纖芯的內部區(qū)域1的橫截面放大示意圖，其中5為纖芯區(qū)，由透明的石英玻璃材料組成，纖芯區(qū)材料可以是純石英玻璃，也可以是摻雜的石英材料，例如摻鍺或稀土元素；6為摻雜有與石英玻璃熱膨脹系數不同的例如三氧化二硼材料應力區(qū)，兩個應力區(qū)分別位于纖芯區(qū)兩側，以產生附加的應力雙折射；在不需要產生附加應力雙折射情況下，區(qū)域6也可以為純石英玻璃材料制造；7為純石英玻璃材料。
為制造具有如圖1所示截面結構的本發(fā)明雙折射微結構光纖，采用高純石英玻璃管在拉絲塔上拉制成不同規(guī)格的圓形石英微孔管和石英微棒。將直徑為2.00mm的1根實心石英芯棒或摻雜鍺或稀土元素的實心石英芯棒、2根直徑為1.75mm的摻雜B2O3玻璃棒、4根直徑為1.75mm的實心純石英玻璃棒按照圖6的方式組合成圖1微結構光纖橫截面示意圖中的區(qū)域1。將壁厚為0.50mm和外徑為5.50mm的圓形石英微孔管，和壁厚規(guī)格為1.50mm外徑為5.50mm的圓形石英微孔管，聚束成圖1所示的陣列結構，即包層微孔形成六邊形陣列，包層區(qū)域2與纖芯區(qū)域1形成“類8字型”結構，陣列層數為11層，底層為6根微孔管，中間層為10根微孔管與區(qū)域1組成，然后將其安置并固定在規(guī)格為外徑為68.00mm壁厚為3.00mm的純石英管中。在拉絲設備上進行拉絲，調整石墨爐體的溫度于2150℃左右，石英微棒和石英微孔管集束熔融玻璃體的粘度在106泊范圍內，既保證玻璃軟化提供一定的粘度以便預制棒能夠變形并拉成纖維；又要求熔融玻璃的粘度不能過低，以免光纖預制棒內部的微孔在表面張力作用下崩塌變形乃至閉合，經過合適的拉絲工藝拉制成預定外徑的微結構光纖。該結構光纖制造過程中，采用外徑相同、壁厚不同的石英管，以便在陣列排列時方便操作，同時實現包層區(qū)域中的不同直徑的微孔組合，形成相互垂直方向上的有效折射率的差異，從而得到較高的形狀雙折射。區(qū)域1組合后的直徑略小于或等于包層微孔管的外直徑，以便易于排布微孔管陣列。
為制造具有如圖2所示截面結構的本發(fā)明雙折射微結構光纖，采用高純石英玻璃管在拉絲塔上拉制成不同規(guī)格的圓形石英微孔管和石英微棒。將直徑為1.30mm的1根實心石英芯棒或摻雜鍺或稀土元素的實心石英芯棒、2根直徑為1.10mm的摻B2O3玻璃棒、4根直徑為1.1mm實心純石英玻璃棒按照圖6的方式組合成圖2微結構光纖橫截面示意圖中的區(qū)域1。將壁厚為0.50mm和外徑為3.50mm的圓形石英微孔管，和外徑為3.50mm壁厚為1.10mm的圓形石英微孔管，聚束成圖2所示的陣列結構，即包層微孔形成六邊形陣列，包層區(qū)域2與纖芯區(qū)域1形成“類H字型”結構，陣列層數為19層，底層為10根微孔管，中間層為18根微孔管與區(qū)域1組成，將其安置并固定在外徑為73.00mm壁厚為3.00mm的純石英管中。在拉絲設備上進行拉絲，調整石墨爐體的溫度于2150℃左右，拉絲成預定外徑的雙折射微結構光纖。
為制造具有如圖3所示截面結構的本發(fā)明雙折射微結構光纖，將直徑為2.10mm的1根實心石英芯棒或摻雜鍺或稀土元素的實心石英芯棒、2根直徑為1.90mm的摻B2O3玻璃棒、4根直徑為1.90mm實心純石英玻璃棒按照圖6的方式組合成圖3微結構光纖橫截面示意圖中的區(qū)域1。將外徑為6.00mm的圓形石英微孔管，其內孔為橢圓形，橢圓孔的長軸為4mm，橢圓孔的短軸為2.5mm，聚束成圖3所示的陣列結構，即橢圓的短軸平行于纖芯5中心與微棒6中心的連線方向，稱之為Y軸，橢圓的長軸沿著垂直于Y軸的X軸方向，橢圓微孔的分布為以纖芯為對稱中心的近似六邊形陣列，陣列層數為11層，底層為6根微孔管，中間層為10根微孔管與內部區(qū)域1組成，將其安置并固定在外徑為73.00mm壁厚為3.00mm的純石英管中。在拉絲設備上進行拉絲，調整石墨爐體的溫度于2150℃左右，拉絲成預定外徑的微結構光纖。
為制造具有如圖4所示截面結構的本發(fā)明雙折射微結構光纖，將直徑為2.10mm的1根實心石英芯棒或摻雜鍺或稀土元素的實心石英芯棒、2根直徑為1.90mm的摻B2O3玻璃棒、4根直徑為1.90mm實心純石英玻璃棒按照圖6的方式組合成圖4微結構光纖橫截面示意圖中的區(qū)域1。將外徑為6.00mm的圓形石英微孔管，其內孔為橢圓形，橢圓孔的長軸為4mm，橢圓孔的短軸為2.5mm，聚束成圖4所示的陣列結構，即橢圓的短軸平行于纖芯5中心與微棒6中心的連線方向，稱之為Y軸，橢圓的長軸沿著垂直于Y軸的X軸方向，橢圓微孔的分布為以纖芯為對稱中心的矩形陣列，陣列層數為7層，中間層為8根微孔管與內部區(qū)域1組成，其余6層均為9根微孔管，將其安置并固定在外徑為73.00mm壁厚為3.00mm的純石英管中，矩形陣列與石英管之間適當填充實心石英微棒以形成純石英包層9。在拉絲設備上進行拉絲，調整石墨爐體的溫度于2150℃左右，拉絲成預定外徑的微結構光纖。
為制造具有如圖5所示截面結構的本發(fā)明雙折射微結構光纖，將直徑為2.10mm的1根實心石英芯棒或摻雜鍺或稀土元素的實心石英芯棒、2根直徑為1.90mm的摻B2O3玻璃棒、4根直徑為1.90mm實心純石英玻璃棒按照圖6的方式組合成圖5微結構光纖橫截面示意圖中的區(qū)域1。將外徑為6.00mm的圓形石英微孔管，其內孔為圓形，圓孔直徑為3mm，聚束成圖5所示的矩形陣列結構，圓形微孔的分布為以纖芯為對稱中心的矩形陣列，陣列層數為7層，中間層為8根微孔管與內部區(qū)域1組成，其余6層均為9根微孔管，將其安置并固定在外徑為73.00mm壁厚為3.00mm的純石英管中，矩形陣列與石英管之間適當填充實心石英微棒以形成純石英包層9。在拉絲設備上進行拉絲，調整石墨爐體的溫度于2150℃左右，拉絲成預定外徑的微結構光纖。圖5中沒有如同圖1至4那樣詳細繪制內部區(qū)域1的具有結構，而實際上圖5所示實施例的內部區(qū)域1具有與圖6所示相同的具體結構。
為了方便將石英微棒與石英微孔管按照需要的陣列形狀進行排列，上述石英微棒與石英微孔管截面的外輪廓除了圓形之外，還可以加工成為橢圓形、矩形、四邊形、六邊形及其它多邊形等形狀。
上述附圖僅僅為說明性示意圖，并不對本發(fā)明的保護范圍形成限制。
權利要求
1.一種雙折射微結構光纖，其光纖截面的結構分布如下內部區(qū)域，其中包含石英纖芯區(qū)；內包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內部區(qū)域外圍，其中包括近似圓形的內層微孔，內層微孔圍繞內部區(qū)域呈現類似8字形分布或類似H字形分布，以產生形狀雙折射；外包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內包層區(qū)域外圍，其中包括近似圓形的外層微孔；內層微孔直徑小于或等于外層微孔直徑的70％；涂層區(qū)域，由有機聚合物組成，環(huán)繞在外包層區(qū)域外圍。
2.一種雙折射微結構光纖，其光纖截面的結構分布如下內部區(qū)域，其中包含石英纖芯區(qū)；包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內部區(qū)域外圍，其中包括近似橢圓形的微孔，橢圓形長軸沿水平方向排列和短軸沿垂直方向排列，以產生形狀雙折射；涂層區(qū)域，由有機聚合物組成，環(huán)繞在外包層區(qū)域外圍。
3.根據權利要求2的雙折射微結構光纖，其特征在于包層區(qū)域內，近似橢圓形微孔分布在內部區(qū)域與涂層區(qū)域之間的全部包層區(qū)域內，橢圓微孔的短軸長度小于或等于長軸長度的60％。
4.根據權利要求2的雙折射微結構光纖，其特征在于包層區(qū)域內，近似橢圓形微孔分布在內部區(qū)域與涂層區(qū)域之間的包層區(qū)域內并排列成為矩形陣列，該矩形陣列沿橢圓形長軸方向的長度大于沿橢圓形短軸方向的長度，微孔沿著矩形水平方向的數量或密度高于垂直方向，以增強形狀雙折射。
5.一種雙折射微結構光纖，其光纖截面的結構分布如下內部區(qū)域，其中包含石英纖芯區(qū)；包層區(qū)域，由石英材料形成，位于內部區(qū)域外圍，其中包括近似圓形的微孔，近似圓形微孔分布在內部區(qū)域與涂層區(qū)域之間的包層區(qū)域內并排列成為矩形陣列，該矩形陣列的沿水平方向的長度大于沿垂直方向的長度，微孔沿著矩形水平方向的數量或密度高于垂直方向，以產生形狀雙折射；涂層區(qū)域，由有機聚合物組成，環(huán)繞在外包層區(qū)域外圍。
6.根據權利要求1、2、5之一的雙折射微結構光纖，其特征在于該所述光纖的內部區(qū)域中，形成石英纖芯區(qū)的石英材料內可摻雜鍺或稀土元素。
7.根據權利要求1、2、5之一的雙折射微結構光纖，其特征在于該所述光纖至多具有二重旋轉對稱軸。
8.根據權利要求1、2、5之一的雙折射微結構光纖，其特征在于該所述光纖的內部區(qū)域中，石英纖芯區(qū)上、下兩側具有應力區(qū)，該應力區(qū)內的石英材料中摻雜有與石英材料熱膨脹系數不同的材料，如三氧化二硼，以產生應力雙折射。；
9.一種雙折射微結構光纖制造方法，該方法步驟將純的或摻雜的石英預制棒拉制成石英微棒；將純的或摻雜的石英預制棒加工成具有圓形或橢圓形內孔的孔管，然后拉制成石英微孔管，所形成的石英微孔管也具有類似圓形或類似橢圓形的內孔；將石英微棒和石英微孔管截面外輪廓加工成圓形或橢圓形或四邊形或六邊形的外形結構；將石英微棒和石英微孔管排布組合成矩形或六邊形形狀的陣列；將排布成陣列的石英微棒和石英微孔管束縛在石英套管中以形成集束，或者采用粘合劑或夾具夾持石英微棒和石英微孔管的組合以形成集束；將石英微棒與石英微孔管組成的集束拉絲以生產纖芯外包層內具有微孔的微結構光纖，在拉絲工藝過程中控制石墨爐體溫度，既要求所述石英微棒與石英微孔管組合成的集束被熔融并具有粘度以便所述集束能夠變形并被拉制成微結構光纖，又要求熔融后所述集束材料的粘度足夠大，以免石英微孔管內部的微孔崩塌閉合，為此控制石墨爐體的溫度為2150℃左右并使所述集束的粘度保持在106泊。
10.根據權利要求9的制造方法，其特征在于形成纖芯區(qū)的石英預制棒中摻雜鍺或稀土元素，形成應力區(qū)的石英預制棒中摻雜三氧化二硼(B2O3)，然后被拉制成為石英微棒，組合形成石英微棒與石英微孔管集束時，形成纖芯區(qū)的一根鍺或稀土元素摻雜石英微棒兩側各排列一根形成應力區(qū)的摻雜三氧化二硼(B2O3)的石英微棒。。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙折射微結構光纖及其制造方法，該雙折射微結構光纖包括以纖芯區(qū)為中心的內部區(qū)域、沿著光纖軸向掩埋著有微孔陣列并包圍內部區(qū)域的包層區(qū)域、涂層區(qū)域，通過改變微孔的形狀結構、尺寸大小、數量與其排列形狀，從而在光纖中兩相互垂直方向上形成較大的有效折射率差，制造出具有優(yōu)良性能的雙折射微結構光纖，該雙折射微結構光纖制造方法包括制造出純或摻雜的石英微棒和具有一定壁厚的純石英微孔管，將石英微棒和石英微孔管加工成特定形狀，將石英微棒和石英微孔管組合成預定的陣列，將排布好陣列形狀的石英微棒和石英微孔管組合在石英套管中組裝成集束，拉絲形成光纖。
文檔編號C03C25/00GK1564034SQ200410030660
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月2日 優(yōu)先權日2004年4月2日
發(fā)明者陳偉, 李進延, 李詩愈, 李海清, 蔣作文, 劉學軍, 劉革勝 申請人:烽火通信科技股份有限公司