[0001] 本发明涉及光纤及其制造技术领域，尤其涉及一种领结型应力区保偏光纤及其制备方法。

[0002] 保偏光纤是一种特种光纤，通过增加光纤固有双折射性能来克服在传输过程中环境因素对光纤中偏振态的影响，保持光纤中传输的光波的偏振态不变，在光纤通信领域中可提高光传输系统的稳定性和通信容量，在光纤传感系统中可明显降低光路中由偏振耦合引起的误差。

[0003] 应力型保偏光纤主要是依靠嵌入的应力棒和光纤纤芯的热膨胀系数的不同来产生热应力，在热应力作用下导致材料折射率的变化，从而产生双折射效应。目前熊猫型应力区保偏光纤由于其制造工艺不需要一步完成，独立制造每一个部件可以有效的控制光纤的结构和组成，其能保证每根预制棒可以拉制几十公里甚至一百多公里的均匀保偏光纤产品，适合批量生产，因此国内常用熊猫型保偏光纤。但是熊猫型应力区保偏光纤存在着很多不足之处，其中最突出的就是双折射系数较低，这将严重限制保偏光纤偏振保持能力。在熊猫型光纤结构的限制下，提高应力双折射主要包括三种途径，包括①缩小孔间距；②增大应力区面积；③提高应力区掺硼浓度；其中第一种途径会使孔间的石英在打孔过程中产生较大应力，从而使预制棒发生炸裂；第二种途径受光纤尺寸的制约无法实现；第三种途径会导致棚棒内部应力大，与预制棒组装时容易发生炸裂。

[0004] 目前，也有用领结型保偏光纤替代熊猫型保偏光纤，领结型保偏光纤中一对“领结”型预制棒是通过化学气相沉积制备过程中化学气相刻蚀得到的，化学气相刻蚀工艺可以实现连续预制棒的制备，并且可以提供较大横截面积的应力区域；现有的保偏光纤的制备方法是以衬管为基础，均匀地沉积硼硅玻璃层，再用化学气相刻蚀对称的把局部硼硅玻璃层“消除”，形成一个“类椭圆型”结构，然后在内部继续沉积出包层和芯层进而形成波导结构，最后经过熔缩预制棒形成的端面结构形成“领结”形状。这种方法虽然在预制棒的制备过程中有较好的连续性，但是该方法制备工艺复杂，纤芯和预制棒的几何尺寸控制难度大，不适合大批量生产，并且制备得到的保偏光纤应力双折射低。因此，开发一种既能有效提高保偏光纤偏振保持能力又能简化工艺且便于大批量生产的领结型保偏光纤的制备方法具有重要意义。

[0044] 下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，应当理解，此处所描述的具体实施例可以使本领域的技术人员更全面的理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之内。

[0045] 实施例1

[0046] 本实施例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，包括如下步骤：

[0047] S1、采用化学气相沉积法在壁厚为1.5mm、外径为32mm的石英管内壁沉积掺杂2wt％磷的隔离层疏松体，得第一处理石英管，

[0048] 其中，隔离层疏松体的具体制备方法包括：利用化学气相沉积法，在石英管内壁通入POCl3、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成五氧化二磷和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为1900℃，POCl3的流量为30sccm，SiCl4的流量为150sccm；

[0049] S2、采用化学气相沉积法在所述第一处理石英管内壁沉积掺硅60wt％、锗40wt％的纤芯层疏松体，得第二处理石英管，

[0050] 纤芯层疏松体的具体制备方法包括：利用化学气相沉积法，在第一处理石英管内壁通入GeCl4、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成二氧化锗和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为2200℃，GeCl4的流量为50sccm，SiCl4的流量为100sccm；

[0051] S3、于压力为‑1.6torr、温度为1800℃下，将所述第二处理石英管塌缩为含有纤芯层和隔离层的实心光纤预制棒；

[0052] S4、在所述实心光纤预制棒外部套上壁厚为2mm、外径为40mm的石英套管，于压力为‑1.7torr、温度为2250℃下塌缩含有纤芯层和隔离层的贴合光纤预制棒，实心光纤预制棒位于贴合光纤预制棒的中心位置，控制石英套管的内径和实心光纤预制棒的外径差在2mm～8mm之间；

[0053] S5、采用化学气相沉积法在壁厚为2mm、外径为32mm的石英管内壁沉积掺20wt％硼、80wt％硅的应力层疏松体，然后于压力为‑3torr、温度为2000℃下塌缩，将塌缩后实心棒的石英层进行磨抛，得到石英层厚度为0.4mm的扇形应力区，

[0054] 其中，应力层疏松体的制备方法包括：利用化学气相沉积法，在石英管内壁通入BCl3、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成三氧化二硼和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为1800℃，BCl3的流量为50sccm，SiCl4的流量为120sccm，[0055] 扇形应力区的扇环宽度为10μm，扇环内圆半径为12μm，扇环圆心角为60°；

[0056] S6、沿所述贴合光纤预制棒轴向方向，在所述贴合光纤预制棒中贴合隔离层的内包层上加工所述与扇环应力区相当的钻孔，以纤芯层为中心，在对称处以同样操作打与扇形应力区相当的钻孔，得预处理贴合光纤预制棒；

[0057] S7、将S5中所述的扇环应力区插入S6中所述钻孔中，对称钻孔采用相同的操作，对处理后的应力棒进行拉丝，然后涂覆折射率为1.507的聚丙烯酸酯外包层和折射率为1.534的聚丙烯酸酯涂覆层，得所述领结型应力区保偏光纤。

[0058] 实施例2

[0059] 本实施例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，包括如下步骤：

[0060] S1、采用化学气相沉积法在壁厚为3mm、外径为25mm的石英管内壁沉积掺杂0.1wt％磷、1wt％氟的隔离层疏松体，得第一处理石英管，

[0061] 其中，隔离层疏松体的具体制备方法包括：利用化学气相沉积法，在石英管内壁通入SiF4、POCl3、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成氟、五氧化二磷和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为1900℃，SiF4的流量为50sccm，POCl3的流量为10sccm，SiCl4的流量为150sccm；

[0062] S2、采用化学气相沉积法在所述第一处理石英管内壁沉积掺硅90wt％、锗10wt％的纤芯层疏松体，得第二处理石英管，

[0063] 纤芯层疏松体的具体制备方法包括：利用化学气相沉积法，在第一处理石英管内壁通入GeCl4、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成二氧化锗和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为2100℃，GeCl4的流量为180sccm，SiCl4的流量为50sccm；

[0064] S3、于压力为‑3torr、温度为2200℃下，将所述第二处理石英管塌缩为含有纤芯层和隔离层的实心光纤预制棒；

[0065] S4、在所述实心光纤预制棒外部套上壁厚为6mm、外径为25mm的石英套管，于压力为‑2.7torr、温度为1950℃下塌缩为含有纤芯层和隔离层的贴合光纤预制棒，实心光纤预制棒位于贴合光纤预制棒的中心位置，控制石英套管的内径和实心光纤预制棒的外径差在2mm～8mm之间；

[0066] S5、采用化学气相沉积法在壁厚为5mm、外径为25mm的石英管内壁沉积掺40wt％硼、60wt％硅的应力层疏松体，然后于压力为‑1.6torr、温度为1500℃下塌缩，将塌缩后实心棒的石英层进行磨抛，得到石英层厚度为0.2mm的扇形应力区，

[0067] 其中，应力层疏松体的制备方法包括：利用化学气相沉积法，在石英管内壁通入BCl3、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成三氧化二硼和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为1600℃，BCl3的流量为80sccm，SiCl4的流量为50sccm，[0068] 扇形应力区的扇环宽度为5μm，扇环内圆半径为8μm，扇环圆心角为120°；

[0069] S6、沿所述贴合光纤预制棒轴向方向，在所述贴合光纤预制棒中贴合隔离层的内包层上加工所述与扇环应力区相当的钻孔，以纤芯层为中心，在对称处以同样操作打与扇形应力区相当的钻孔，得预处理贴合光纤预制棒；

[0070] S7、将S5中所述的扇环应力区插入S6中所述钻孔中，对称钻孔采用相同的操作，对处理后的应力棒进行拉丝，然后涂覆折射率为1.507的聚丙烯酸酯外包层和折射率为1.534的聚丙烯酸酯涂覆层，得所述领结型应力区保偏光纤。

[0071] 实施例3

[0072] 本实施例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，包括如下步骤：

[0073] S1、采用化学气相沉积法在壁厚为2mm、外径为30mm的石英管内壁沉积掺杂1wt％磷、0.5wt％氟的隔离层疏松体，得第一处理石英管，

[0074] 其中，隔离层疏松体的具体制备方法包括：利用化学气相沉积法，在石英管内壁通入SiF4、POCl3、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成氟、五氧化二磷和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为2000℃，SiF4的流量为20sccm，POCl3的流量为50sccm，SiCl4的流量为100sccm；

[0075] S2、采用化学气相沉积法在所述第一处理石英管内壁沉积掺硅70wt％、锗30wt％的纤芯层疏松体，得第二处理石英管，

[0076] 纤芯层疏松体的具体制备方法包括：利用化学气相沉积法，在第一处理石英管内壁通入GeCl4、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成二氧化锗和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为2150℃，GeCl4的流量为100sccm，SiCl4的流量为80sccm；

[0077] S3、于压力为‑2torr、温度为2000℃下，将所述第二处理石英管塌缩为含有纤芯层和隔离层的实心光纤预制棒；

[0078] S4、在所述实心光纤预制棒外部套上壁厚为4mm、外径为30mm的石英套管，于压力为‑2torr、温度为2100℃下塌缩为含有纤芯层和隔离层的贴合光纤预制棒，实心光纤预制棒位于贴合光纤预制棒的中心位置，控制石英套管的内径和实心光纤预制棒的外径差在2mm～8mm之间；

[0079] S5、采用化学气相沉积法在壁厚为4mm、外径为30mm的石英管内壁沉积掺30wt％硼、70wt％硅的应力层疏松体，然后于压力为‑2.5torr、温度为1700℃下塌缩，将塌缩后实心棒的石英层进行磨抛，得到石英层厚度为0.3mm的扇形应力区，

[0080] 其中，应力层疏松体的制备方法包括：利用化学气相沉积法，在石英管内壁通入BCl3、SiCl4、He和O2气氛，以氢氧焰作为加热源，反应生成三氧化二硼和二氧化硅，沉积在石英管内壁，沉积温度为1700℃，BCl3的流量为60sccm，SiCl4的流量为80sccm，[0081] 扇形应力区的扇环宽度为8μm，扇环内圆半径为10μm，扇环圆心角为80°；

[0082] S6、沿所述贴合光纤预制棒轴向方向，在所述贴合光纤预制棒中贴合隔离层的内包层上加工所述与扇环应力区相当的钻孔，以纤芯层为中心，在对称处以同样操作打与扇形应力区相当的钻孔，得预处理贴合光纤预制棒；

[0083] S7、将S5中所述的扇环应力区插入S6中所述钻孔中，对称钻孔采用相同的操作，对处理后的应力棒进行拉丝，然后涂覆折射率为1.507的聚丙烯酸酯外包层和折射率为1.534的聚丙烯酸酯涂覆层，得所述领结型应力区保偏光纤。

[0084] 实施例4

[0085] 本实施例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，与实施例1相比，区别在于：

[0086] S5中，扇形应力区的扇环宽度为13μm，扇环内圆半径为6μm，扇环圆心角为60°；

[0087] 本实施例其他步骤和实施例1相同，此处不再赘述。

[0088] 实施例5

[0089] 本实施例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，与实施例1相比，区别在于：

[0090] 扇形应力区的扇环宽度为10μm，扇环内圆半径为14μm，扇环圆心角为160°；

[0091] 本实施例其他步骤和实施例1相同，此处不再赘述。

[0092] 对比例1

[0093] 本对比例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，与实施例1相比，区别在于：

[0094] S5中，扇形应力区的石英层厚度为0.7mm；

[0095] 本对比例其他步骤和实施例1相同，此处不再赘述。

[0096] 对比例2

[0097] 本对比例提供一种领结型应力区保偏光纤的制备方法，与实施例1相比，区别在于：

[0098] S5中，扇形应力区的石英层厚度为0.1mm；

[0099] 本对比例其他步骤和实施例1相同，此处不再赘述。

[0100] 对本发明实施例1‑5和对比例1‑2制备的领结型应力区保偏光纤性能参数进行检测，其中，利用OTDR和pk2300光纤测径仪检测光纤衰减，利用PMD4000‑1偏振拍长测试仪检测光纤拍长，利用ERM‑101型偏振串音检测系统检测偏振串音；

[0101] 具体检测结果见表1：

[0102] 表1

[0103]

[0104] 以上所述各实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。