光纤预制棒芯棒延伸径的设计及探讨.pdf
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光纤预制棒芯棒延伸径的设计及探讨.pdf
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光纤预制棒芯棒延伸径的设计及探讨李群星(浙江富通光纤技术有限公司,浙江省光纤制备技术工程技术研究中心浙江富阳311422)一一目前大多数光纤预制棒是通过两步法工艺完成的,本文以原始芯棒的包芯比(ta)和相对折射率差()参数为基础,研究了原始芯棒的尺寸控制和设计、延伸,包层沉积。
并最终拉制出符合标准要求的光纤。
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关键词:
光纤预制棒芯棒包芯比(怕)相对折射率()截止波长模场直径横向膨胀率Doi:
lO39691jissn1673-5137201312005Atthepresenttime,themostofopticalfiberperformismadebytwostepsofcontrolprocessThispaperintroducesCorediametertolayerratioandrelativerefractiveindexoftheoriginalcore,andbySizecontrolanddesignontheoriginalcore,Thenthecladlayerisdepositedtoapredeterminedoutsidediameter,ThedrawnopticalfiberinaccordancewithopticafiberstandardOfG652DOpticalFiberPerform,CorediameterlO1ayerratio,Relativerefractiveindex,CutoffwavelengthModeFieldDiameterKeyWords:
Horizontaextention1、前言众所周知。
目前大多数制造商是以“两步法”工艺技术为基础进行通信用光纤预制棒的生产,即先制造预制棒芯棒,然后在芯棒外采用不同技术制造外包层。
在不影响光纤性能的情况下,以提高预制棒包层的生产效率,增加预制棒单棒可拉丝长度,从而降低光纤生产成本。
图1显示了“两步法”的工艺流程。
图一“两步法”的工艺流程由于各工艺条件本身的特点和配套的生产设备装置的限制,在通过以上四种工艺方法生产的原始芯棒,其内部特性有着较大的差异(其外径、芯包比、折射率剖面等参数有较大的差异)。
通常需要将该芯棒精密延伸到一定长度和相应的外径尺寸上。
并配合外包技术制备出不同规格尺寸的预制棒。
图2显示了具体预制棒内部结构、折射率分布等,、图2预制棒截面几何尺寸及各层折射率2、芯棒的设计常用四种工艺生产的芯棒,其光学及几何特性有着不同,本文主要I,J,VAD+OVD-1-艺生产预制棒来进行计算和设现代传输飞嗯!
呈万方数据DesianAoolication雷计。
由公式
(1)计算出拉制后光纤纤芯径理论值a。
请明确光纤芯径是直径还是半径。
另外最好给出公式出妣:
丝xa竺
(1)九,y=o1=IJ2万n,x,2式中,Ac为光纤设计截止波长;V为理论归一化频率(V=2405);n,为芯棒纤芯层折射率;为芯棒的相对折射率差,由公式
(2)计算得出。
:
竺兰x100
(2)式中,n2为内包层折射率。
再根据公式(3)计算出理论上预制棒的纤芯径A彳:
2axD3(3)125式中,D。
为预期制备的预制棒外径。
再根据公式(4)计算出芯棒延伸后的外径Dc。
taAD=(4)。
K式中,ta为芯棒的包芯比;K为包层的横向膨胀比例,该系数主要取决包层工序松散体沉积密度以及玻璃化炉温的控制以及芯棒本身外径尺寸大小,通过大量的对比实验,目前我们选取的K值为090115之间。
如图3所示。
不同的沉积、玻璃化工艺其K值有所不同,需要在实际生产过程中经过试验获取。
众所周知,单模光纤中最重要的两个光学参数为截止波长、模场直径。
而截止波长Ac可通过公式(5)计算以=詈,z伍垒Q么矿现代传输式中a为拉制后的纤芯半径。
n,为纤芯折射率。
为芯包相对折射率差,Vc为归一化频率。
模场直径2W可通过公式(6)计算2W:
2aX(065+162V(一32)+288V(-6)(6)式中a为拉制后的纤芯半径,V可通过公式(7)计算矿:
丝nl伍(7)知根据公式(5)、(6),计算单模光纤预制棒纤芯半径、相对折射率差与光纤截止波长和模场直径之间的关系,如图4所示。
妊曲;il33、L、,i篡一Z1“,、1、一2薹i18火、1、6-、,:
N、,l、厂、36。
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“q、3孔025026n2T028n29O30310320女O“n0O000Om虻03#H扩射$图4G652D单模光纤预制棒设计模型从上图中可以基本确定光纤纤芯半径应控制在3744um,而芯包相对折射率应控制在0290一0370。
为了得到较为理想的光纤光学参数,并能与同类产品很好的兼容,需要进一步缩小芯棒本身的包芯比和芯棒相对折射率差变动范围,并精确控制芯棒延伸径,使其能满足产品的要求。
3、芯棒延伸径的控制芯棒延伸径理论计算确定后,需要在精密延伸设备上将其通过火焰或电炉加热的方式进行精密延伸。
由于在实际延伸过程中,受到延伸设备、人员等因素的影响,实际延伸后外径与理论计算存在一定的偏差,这里不作详细讨论和分析。
4、包层的沉积和玻璃化由于预制棒的外径大小直接影响到光纤的光学参数,生产中需要有稳定的工艺条件,才能有效保证所设计的产品符合产品规范要求。
包层沉积过程中的松散体密度、玻璃化过程中玻璃材料的收缩性,都会影响最终形成的预制棒外径。
为此通过有效的沉积重量以及玻璃化烧结技术控万方数据制,使光纤预制棒达到预定外径。
该工序的稳定生产将对K值系数具有很大的影响。
如烧结后的光纤预制棒经PK2600测试后,发现其截止波长偏小,可通过将预制棒放置在一定浓度比例的氢氟酸容器中。
将预制棒外径进行一定比例的等比率的蚀刻和外表面的抛光处理。
使其截止波长、模场直径、预制棒外径等参数符合设计和产品规范要求。
5、结果通过对数十根实际生产的预制棒数据的统计,不同材料以及结构的芯棒通过预制棒检测设备测试,其内部参数具有一定的偏差,具体如下:
最好对图做一些介绍,另外需增加图号和图的标题。
结合预制棒拉丝后光纤参数等数据,进行曲线回归拟合,对预制棒的截止波长和模场直径控制要求,如表2。
表2想表达什么,最好进行些说明。
另外表2似乎不是控制要求,而是一些测试实例,请确认。
表2预制棒测试数据不同厂家芯棒预制棒截止波长“光纤截止波长预制棒模场直径光纤模场直径富通G6521)12921452nm955一10501180一1330nm8896“m某公司G652D148016lOnm980-1085注I:
是PK2600预制棒分析仪测试结果。
6、结束语在“两步法”制作预制棒的工艺中,其芯棒外径的设计和控制。
需要考虑的因素很多。
如其预制棒横向膨胀率的控制、芯棒加工时延伸径的控制、芯棒折射率剖面结构的控制、芯层在不同尺寸下折射率的变化、不同拉丝机台炉温和张力的影响等。
所以在芯棒外径设计过程中需要通过数学统计以及多个参数的相关回归分析得到最佳的参数。
圈(1J张伟刚光纤光学原理及应用20084【2】刘德明光纤光学20083作者简介:
李群星男浙江富通光纤技术有限公司工程师主要从事光纤预制棒的产品设计和测试技术研究万方数据光纤预制棒芯棒延伸径的设计及探讨光纤预制棒芯棒延伸径的设计及探讨作者:
李群星作者单位:
浙江富通光纤技术有限公司;浙江省光纤制备技术工程技术研究中心浙江富阳311422刊名:
现代传输英文刊名:
ModernTransmission年,卷(期):
2013(6)参考文献(2条)参考文献(2条)1.张伟刚光纤光学原理及应用20082.刘德明光纤光学2008本文链接:
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