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盘点保偏光纤未来发展之路

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导读: 在光纤通信领域和电力传感领域的应用也对保偏光纤产品提出了更多的要求。为了满足不同目标领域的需求,对于国产保偏光纤产品的研发而言,下列技术进展应该加以关注。

  保偏产品在国内的发展明显受到应用的牵引。在早期,国内保偏光纤的研制尝试过不同的光纤结构,包括领结型(Bow-Tie)应力区、椭圆应力区,并最终选择了熊猫型应力区的光纤结构;光纤工作波长也从850nm向1310nm和1550nm迁移;光纤的几何大小也逐渐从125微米包层直径/250微米涂敷层直径结构向80微米包层直径/165微米涂敷层直径结构转移。所有的上述技术变迁都是为了更好的满足光纤陀螺更高精度、更好的环境稳定性、更小的体积和重量的应用需求。

  今天,保偏光纤的应用领域,除光纤陀螺外,在光纤通信领域和电力传感领域的应用也对保偏光纤产品提出了更多的要求。为了满足不同目标领域的需求,对于国产保偏光纤产品的研发而言,下列技术进展应该加以关注。

  光纤的几何指标优化。

  对于保偏光纤的几何指标优化,包括两个方面的内容,首先是产品应具有更小的几何容差,包括光纤的包层直径容差和涂敷层直径容差,更小的容差保证了光纤产品具有更好的几何一致性,几公里、甚至几十公里的保偏光纤产品保持高度的几何一致性,是其在光纤陀螺和光纤器件方面的应用所必须的。对保偏光纤几何的容差控制方面,应该达到甚至优于用于通信制作的单模光纤产品的水平,如光纤包层直径的容差控制在+/-0.7um以内。关于几何指标的另一个要求是小型化,即减涂敷层直径的保偏光纤产品,包括80微米包层直径/135微米涂敷层直径,或者80微米包层直径/125微米涂敷层直径的保偏光纤产品的研制和推广,甚至更小包层直径(如60微米包层直径)的保偏光纤产品的研制和推广。保偏光纤产品的小型化对于促进光纤陀螺产品的小型化、提高其热稳定性具有关键的意义,但这种新产品的研制和使用需要和应用单位紧密合作,通过应用牵引发展。

  光纤的材料性能优化。

  保偏光纤的材料性能是决定保偏光纤应用的稳定性、一致性和可靠性的关键。应用中保偏光纤的后续处理,主要有绕环、熔融拉锥、机械磨削抛光等方式。针对各种处理方式和应用方式,要求保偏光纤产品具有良好的适应性,即要求光纤涂敷层具有柔软、耐摩擦、与玻璃包层附着紧密、温度一致性好的特点;要求光纤玻璃部分具有容易磨削抛光、不崩边、不开裂的特点;同时要求光纤在高温拉锥过程中保持绝热变化,差损小、串音劣化小的特点。为了达到上述要求,需要优化保偏光纤的涂敷层材料和组合、优化保偏光纤的纤芯掺杂和应力区掺杂、优化保偏光纤中的应力分布和结构。通过这些材料的优化处理、以及光纤制造工艺的优化处理,所制造出的保偏光纤产品是可以满足上述工艺处理要求的。

  新型保偏光纤产品的研制。

  为了满足一些特殊的应用要求,需要研制新型的保偏光纤产品,其中有两个方向是值得关注的。一个方向是为了满足太空或者其他高辐射环境的应用需求,有必要研制抗辐射的保偏光纤产品。有意义的两种光纤设计包括纯石英纤芯结构的保偏光纤产品和光子晶体结构的保偏光纤产品。另一个方向是为了获得真正的单偏振传输,有必要研制单偏振单模光纤。将单偏振光纤用于光纤陀螺等传感领域不仅在理论上具有更好的一致性,而且也获得了许多的实验支持。

  总体而言,在国内保偏光纤产品的应用和市场不断成长的同时,保偏光纤产品的质量和适用性也在不断的提高,但光纤产品的性能和应用的期望之间依然存在着距离,因此优化保偏光纤的质量,提高光纤性能的稳定性、一致性和适用性,对于保偏光纤制造企业依然任重道远。