一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖是目前通信領(lǐng)域的重要信道。由于普通光纖拉制工藝不完美，拉制的單模光纖不是理想的圓形，以及光纖所處使用環(huán)境因素的影響，光纖中會(huì)出現(xiàn)微弱的雙折射效應(yīng)，單模光纖中理論上簡(jiǎn)并的兩個(gè)偏振模式會(huì)相互串?dāng)_，因此普通光纖不能實(shí)現(xiàn)光束偏振態(tài)保持。
[0003]線偏振保持光纖(保偏光纖)能實(shí)現(xiàn)沿光纖軸向偏振的光束偏振保持。目前常用的保偏光纖有領(lǐng)帶結(jié)型、熊貓型、橢圓包層型，其光纖截面如圖1所示。保偏光纖是通過(guò)在光纖中引入強(qiáng)的雙折射效應(yīng)，使沿快(慢)軸偏振的光束不會(huì)串?dāng)_到慢(快)軸方向，最終實(shí)現(xiàn)偏振保持。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中制造保偏光纖都是先通過(guò)復(fù)雜的工藝制造出保偏光纖預(yù)制棒，再通過(guò)拉絲工藝?yán)瞥霰Ｆ饫w。目前制造保偏光纖預(yù)制棒的方法主要有兩種，管套棒法和鉆孔法。管套棒法是制造熊貓型保偏光纖的主要方式，該方法將7跟預(yù)制棒集成一束插入石英襯底中，這7跟棒中4跟是純石英棒，2跟是摻鋁或硼的應(yīng)力棒，I跟為纖芯棒。這樣的裝配然后高溫縮棒，拉制成預(yù)制棒，最后拉制成光纖。管套棒法存在拉制過(guò)程中波導(dǎo)結(jié)構(gòu)容易變形，工藝重復(fù)性差的問(wèn)題。鉆孔法的預(yù)成型件是通過(guò)在包層單元中形成插入孔然后將應(yīng)力棒插入到插入孔中而形成。鉆孔法需要高精度的機(jī)械精加工，加工成本高，長(zhǎng)度上也有一定的限制，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種在普通光纖拉絲過(guò)程中引入應(yīng)力雙折射實(shí)現(xiàn)偏振保持的方法，或者對(duì)已有光纖再加工實(shí)現(xiàn)偏振保持，該方法通過(guò)控制超快激光脈沖與光纖相互作用在光纖橫截面上引入應(yīng)力雙折射，實(shí)現(xiàn)偏振保持，能避開現(xiàn)有管套棒法和鉆孔法制造偏振保持光纖預(yù)制棒的復(fù)雜工藝及不良影響的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的方法，所述方法包括:
[0007]控制超快激光器，使得所述超快激光器生成的超快光脈沖聚焦到光纖包層，形成光斑；所述光斑在光纖上通過(guò)熱應(yīng)力生成雙折射；控制光斑與光纖的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在光纖內(nèi)部形成應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)保持。
[0008]優(yōu)選的，所述光斑有兩個(gè)，則所述控制光斑與光纖的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在光纖內(nèi)部形成應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)保持，具體為:
[0009]在光纖橫截面上，兩個(gè)光斑的圓心位置與纖芯在同一直線上并分布在纖芯兩側(cè)，光斑在光纖橫截面上相對(duì)速度為零，在與光纖橫截面垂直的方向上，光斑與光纖相對(duì)速度為V，則在光纖內(nèi)部形成兩個(gè)分布在纖芯兩側(cè)的直線形應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)線偏振態(tài)保持。
[0010]優(yōu)選的，所述光斑有一個(gè)，則所述控制光斑與光纖的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在光纖內(nèi)部形成應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)保持，具體為:
[0011]在光纖橫截面上，光斑繞纖芯做圓周運(yùn)動(dòng)，在與光纖橫截面垂直的方向上，光斑與光纖相對(duì)速度為V，則在光纖內(nèi)部形成繞纖芯的螺旋形應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)圓偏振態(tài)保持。
[0012]優(yōu)選的，所述方法中所使用的光纖包括:普通光纖制作過(guò)程中拉絲生成的光纖；或者，是制作完成的光纖。
[0013]優(yōu)選的，所述超快激光器包括:皮秒激光器或者飛秒激光器。
[0014]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的裝置，所述裝置包括一個(gè)或者多個(gè)超快激光器、光纖牽引裝置、伺服控制器，具體的:
[0015]所述伺服控制器，用于控制超快激光器，使得所述超快激光器生成的超快光脈沖聚焦到光纖包層，形成光斑；所述光斑在光纖上通過(guò)熱應(yīng)力生成雙折射；控制光斑在光纖橫截面上的位置；所述光纖牽引裝置，用于牽引光纖沿徑向運(yùn)動(dòng)；所述超快激光器，用于產(chǎn)生超快光脈沖，與光纖相互作用，在光纖內(nèi)部形成應(yīng)力雙折射。
[0016]優(yōu)選的，所述超快激光器有兩個(gè)，則所述生成應(yīng)力雙折射，具體包括:
[0017]所述伺服控制器，用于在光纖橫截面上，控制兩個(gè)光斑的圓心位置與纖芯在同一直線上并分布在纖芯兩側(cè)，光斑在光纖橫截面上相對(duì)速度為零，在與光纖橫截面垂直的方向上，光斑與光纖相對(duì)速度為V，則在光纖內(nèi)部形成兩個(gè)分布在纖芯兩側(cè)的直線形應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)線偏振態(tài)保持；所述光纖牽引裝置用于牽引光纖沿徑向以速度為V運(yùn)動(dòng)；從而在纖芯兩側(cè)產(chǎn)生兩個(gè)直線形應(yīng)力區(qū)，所述直線形應(yīng)力區(qū)用于實(shí)現(xiàn)線偏振態(tài)保持。
[0018]優(yōu)選的，所述超快激光器有一個(gè)，則所述生成應(yīng)力雙折射，具體包括:
[0019]所述伺服控制器，用于控制超快激光器，使其生成的光斑在光纖橫截面上繞纖芯旋轉(zhuǎn)；所述光纖牽引裝置用于牽引光纖沿徑向運(yùn)動(dòng)；從而產(chǎn)生環(huán)繞纖芯的螺旋形應(yīng)力區(qū)，所述螺旋形應(yīng)力區(qū)用于實(shí)現(xiàn)圓偏振態(tài)保持。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的方法的有益效果包括:本發(fā)明實(shí)施例的方法避開現(xiàn)有保偏光纖預(yù)制棒的復(fù)雜制造工藝，在普通光纖拉絲過(guò)程中通過(guò)超快激光脈沖作用于光纖產(chǎn)生應(yīng)力雙折射，實(shí)現(xiàn)偏振保持，或者對(duì)已有光纖再加工實(shí)現(xiàn)偏振保持，與普通單模光纖一致性好，可大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的現(xiàn)有常用保偏光纖截面圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的方法的流程圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的線偏振保持光纖加工方法示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的線偏振保持光纖應(yīng)力區(qū)分布圖示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的圓偏振保持光纖加工方法示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的的圓偏振保持光纖應(yīng)力區(qū)分布圖示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例一
[0032]如圖1所示為本發(fā)明提供的一種使用超快激光實(shí)現(xiàn)偏振保持光纖的方法，在本實(shí)施例方法中所使用的光纖包括:普通光纖制作過(guò)程中拉絲生成的光纖；或者，是制作完成的光纖。所述方法包括以下步驟:
[0033]在步驟201中，控制超快激光器，使得所述超快激光器生成的超快光脈沖聚焦到光纖包層，形成光斑。所述超快激光器包括:皮秒激光器或者飛秒激光器。
[0034]在步驟202中，所述光斑在光纖上通過(guò)熱應(yīng)力生成雙折射。
[0035]在步驟203中，控制光斑與光纖的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在光纖內(nèi)部形成應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)保持。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例的方法避開現(xiàn)有保偏光纖預(yù)制棒的復(fù)雜制造工藝，在普通光纖拉絲過(guò)程中通過(guò)超快激光脈沖作用于光纖產(chǎn)生應(yīng)力雙折射，實(shí)現(xiàn)偏振保持，或者對(duì)已有光纖再加工實(shí)現(xiàn)偏振保持，與普通單模光纖一致性好，可大規(guī)模生產(chǎn)。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法，根據(jù)具體的工業(yè)需求可以分別用于生產(chǎn)線偏振態(tài)保持光纖和圓偏振態(tài)保持光纖。具體實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0038]1、用于生產(chǎn)線偏振態(tài)保持光纖的方法
[0039]結(jié)合本實(shí)施例，所述光斑具體有兩個(gè)，則所述生成應(yīng)力區(qū)，具體包括:
[0040]如圖3所不，在光纖橫截面上，兩個(gè)光斑200的圓心位置與纖芯301的圓心在同一直線上并分布在纖芯301兩側(cè)，光斑200在光纖橫截面上相對(duì)速