具有低偏振模色散的光纤制造技术

一种光纤的制造方法，据此方法，一光纤从一预制棒的熔融端部拉出，接着受一扭矩作用，使此光纤的一部分绕其纵向轴线扭转并被赋予自旋，特征在于，此扭矩是通过在一对绕不同转轴、相互以相反方向转动的轮子间拉动光纤而施加的，每个轮子具有一圆周曲面，这对轮子设置成，使得光纤在通过时基本上与上述二轮的圆周曲面相切并在其间受压，这两个轮子在基本上与光纤垂直的方向相互相对作前后运动，以使光纤在所述两圆周曲面间往复滚动。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤的制造方法，据此方法光纤从一预制棒的熔化端拉出，接着受一扭矩作用，使此光纤的一部分绕其纵向轴线扭转并赋以一自旋。本专利技术还涉及一种光纤，它有由光学包层部包围的芯部，而包层自身又为保护涂层所围。具体地说，本专利技术涉及的是具有低偏振模色散的光纤。“偏振模色散”(PMD)一词指的是在光纤(特别是单模光纤)中传输的信号因光纤芯部的双折射而引起的色散。此种双折射通常是因光纤的不完善，如纤芯截面的轻度不圆，侧应力不对称，等等所致，并表现为被传输信号的两个正交偏振模的有效折射率不同。在没有PMD的完善光纤的情况下，此两个偏振模以共同的速度彼此独立地传播，而在有PMD的情况下，此二模之间会积累起相当大的相差。已知的一种减轻PMD的方法是在从预制棒拉制光纤时精细地扭转热的光纤，如此就可在它冷却时将一机械自旋“冻结”于其中。这样在光纤中形成的应力会在所传输信号的两个正交偏振模之间引起连续的模耦合，由此能抑制在此二模之间积累起显著的相位滞后，结果使光纤的PMD显著降低。本说明书开始段落所明确的方法已在美国专利5,298,047号中述及，其中使拉制的光纤通过一转轴可以摇动的滑轮，使得此滑轮可绕与其转轴垂直的轴线来回摆动。此滑轮有一柱形表面，沿其二圆形边缘为一突出的护持凸缘所界定，运动的光纤即在此二凸缘之间穿过。滑轮的摇摆运动使光纤在沿其长度相当大的部分上引起扭转。特别是，以此方法扭转的部分热光纤当其组成材料随后冷却时将会具有一固定扭转(自旋)。上述专利文件规定，给予光纤的自旋最好应具有一变化的空间频率。这可通过使滑轮作非周期性的往复摆动来实现。依此方式，上述方法可实现小于0.5微微秒/公里1/2(PS/km1/2)的PMD。此种已知的方法有许多缺点，例如，尽管有护持凸缘，但运动的光纤很容易从摇动的滑轮上滑脱，特别是以高速拉丝时。由于这一原因，回转角和摇动频率都必须较小，这继而又限制了光纤可扭转的程度。加之，滑轮的摇动还会引起运动光纤作过量的振动，例如，会导致涂层不精确。此类问题通常只能借助另设稳定滑轮来缓解减轻。此外，由于要求滑轮作非周期性地来回摇动，一般还需要有非直接式的驱动装置，例如，由电子随机数字发生器控制的致动机构。本专利技术的目的之一在于减轻这类问题的影响，具体地说，本专利技术的目的在于提供一种方法，用此方法能以高度受控和均匀的方式使光纤能作很大的自旋而无滑脱的危险。此外，本专利技术的另一个目的在于提供不会引起光纤作不适当振动的方法。本专利技术的又一个目的在于使此新方法能让光纤本身具有均匀的周期性的自旋，而同时仍能很显著的减小PMD。使用开始段落所述的方法可以达到上述的以及其他的目的，此方法的特征在于，扭矩是通过使光纤在两个绕不同转轴作相互反向转动的轮子之间运动而施加的，每个轮子具有一圆周曲面，这对轮子设置成，使光纤通过时基本上与二轮的圆周曲面相切并在其间受压，这两个轮子在基本上与光纤垂直的方向上相互相对作前后运动，以使光纤在所述两曲面之间也往复滚动。此处所用的词“轮子”应作广义的解释，它包括这样一些物体，如轮子、鼓、线轴、短管、辊轮、滚筒，等等。所述轮子的转动可以是被动的或是主动的，即转动可以是由光纤在上述曲面间的线性运动引起，或至少有一个轮子是主动驱动的，例如由马达驱动的；在后一情况下，轮子的转动可用于导致光纤的线性运动，以便将其从预制棒中拉出。规定二轮依“相互反向”转动的意思是说，相对某一观察方向而言，当一个轮以顺时针方向转动时，另一个则以反时针方向转动。“圆周曲面”一词指的是围绕轮子周边的表面，该表面在垂直于轮子的转轴的任意平面上观察时，有一基本上为圆形的截面。此表面最好是柱形的，但例如也可以是(部分的)锥形或球形。光纤在该两曲面间“受压”的程度只需要足以保证光纤在轮子前后摆动时能在其间滚动而不滑脱即可。要求轮子“相互相对作前后运动”仅仅是指二轮的相对运动即无论这种相对运动是通过相对固定构架移动一个轮子还是移动两个轮子来实现，都是可选择的。本专利技术方法的优点是多方面的。例如-由于运动的光纤是压在上述二轮的两曲面间，就不可能在其间滑脱；-按照本专利技术方法滚动此光纤时，如果需要则可将其扭转很大的程度。例如，对于一根在绕彼此平行轴线转动的二柱形轮之间受压的直径为250微米的已涂层的光纤而言，只要此二轴线的相对平行位移达1.6毫米就能导致光纤扭转整整360°；-本专利技术的方法不会造成光纤过分的振动，这是因为轮子与光纤间保持着均匀的、受控的接触。本专利技术的方法的一个重要方面是，不管给予光纤的自旋是否具有恒定的空间周期还是不恒定的，都能极其显著地减少PMD。在此新方法的试验中，本专利技术人已制出平均PMD值为0.033微微秒/公里1/2(在成缆后所测的)的单模光纤，该值大大小于前面引用的先有技术所提供的标准值0.5微微秒/公里1/2；作为参考，在制造时没有采取措施减少PMD的同类光纤其PMD值往往高达1微微秒/公里1/2。特别是，本专利技术甚至对具有恒定空间周期的光纤自旋来说也达到了如此良好的结果，这是一个很大的优点，因为它这就不需(像先有技术中的那样)以不规则方式来扭转光纤而随之使操作和自动化复杂。结果，本专利技术的方法能使所述这对轮子的一前一后的运动是均匀地有周期性的，这相对已知方法来说是一相当大的简化。光纤和轮子之间的机械接触最好是发生在光纤涂过保护层的部位，因为这样可使损坏光纤的风险减至最小。在这一部位扭转光纤，就能在预制棒和两轮之间的全部光纤长度上，也就是在光纤仍然热的那个区域(恰在预制棒的下方)形成相关的扭转。在本项技术中最为常见的保护涂层包括，例如是UV(紫外)固化树脂，它可利用在光纤拉过一涂层浴中时涂覆上并随后暴露于光化学辐射下；或例如是含碳物质，它当在存在有如乙烯那样的有机气体中加热光纤时而被涂到光纤之上。本专利技术可成功地与本项技术中惯常使用的各种光纤材料一起使用。这些材料包括，例如天然硅石、石英玻璃和塑料，无论是已掺杂的或是未掺杂的，还包括各种涂层树脂，如UV固化的丙烯酸酯树脂。按照本专利技术方法的一个最佳实施例，其特征在于，在所述的至少一个轮的圆周曲面上包覆以一种比光纤材料更软的柔软材料。这可有助于光纤在两轮之间滚动，因为它保证了在光纤与这样涂覆过的轮子曲面间有良好的摩擦接触。此外，它还有助于减少光纤表面受到机械磨损的危险。自然在需要时，二个轮子均可依此方式涂覆。应该指出的是，若没有这样的软涂层，则可用增大轮子施加于光纤上的压力来补偿。还有，轮子的圆周曲面可适当地粗糙化或加以仿形切削。在另一实施例中，将至少一个轮子全部由比光纤更软的材料制成。在前面两段所讨论的实施例中使用的典型软材料包括，例如，多种类型的橡胶、塑料、纺织品和毛毡。一专用的这样一种材料是尿烷橡胶材料VULCALAN K639(菲利普斯公司)。另外的此类材料包括，例如，聚丙烯、低密度聚丙烯、聚氯乙烯、棉织绒布、丝绒，等等。如前面已说明的，本专利技术的方法获得了极好的效果，无论赋与成品光纤的自旋是周期性的还是非周期性的都能如此。在有周期性自旋的情况下，此新方法的一个具体的实施例的特征在于，所述这对轮子绕枢轴装于一连杆上的一对轴转动，而连杆自身又可相对一位于此二轴的轴线间一基点而转动，操纵此连杆相对基点往复移动可使这对轴前后运动。在这一实施例中，连杠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·M·基特曼，
申请(专利权)人：等离子光纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：