全面剖析保偏光纤的制备

常规光纤的制备工艺称为两步法，即：预制棒制备和光纤拉制。保偏光纤的工艺过程要复杂一些，但是也需要从制备常规光纤的预制棒开始。

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保偏光纤

预制棒的制备

两步法的第一步是预制棒的制备，这一步采用的是化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）技术。其有很多类型，包括MCVD、PCVD和FCVD等，区别主要在于加热形式的不同。

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预制棒的制备

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预制棒的制备

其中MCVD（modified chemical vapor deposition）工艺由贝尔实验室于1974年开发。这时石英玻璃管作为包层，将由SiCl4（氯化硅）、GeCl4（氯化锗）和其它化学物质组成的气态混合物导入其中，化学气体在玻璃管内混合，左右往返行进的氢氧焰沿着包层外部移动对其加热，引起化学反应，并使沉积的材料烧结在管子内部（气相沉积）。

石英玻璃管在车床上匀速旋转，形成均匀的沉积层。沉积的过程需要控制温度、浓度等条件来控制光纤的折射率、膨胀系数和熔点等参数。随着沉积层数变多，壁厚增大，内径减小；最终通过压力调整“抽掉”玻璃管的中空部分（热熔缩），变成实芯的玻璃棒。

预制棒就基本制备完成，一般完成后还会进行折射率分布的检查，有时会拉伸到合适的直径，按照一定条件储存，以用于下一步的光纤制造。

保偏光纤的工艺和传统标准单模光纤有所不同，在获得预制棒后还需对其进行进一步处理。

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保偏光纤

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保偏光纤制备

比如对于熊猫型保偏光纤，要在纤芯两侧对称钻出两个尺寸一致的平行孔，这两个孔是为一对应力棒设计的。应力棒的制备也是通过CVD技术，只是将掺杂材料换成了硼材料。（在供选择的玻璃材料中，硼硅玻璃是比较合适的一种材料，和石英玻璃存在不同的玻璃态温度，所以和石英玻璃同时拉制光纤后，可以把应力固化在玻璃丝内，从而提高光纤的双折射。）将一对应力棒分别套入两个孔内，即可形成完整的熊猫型保偏光纤预制棒。

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保偏光纤制备

对制作好的预制棒进行拉丝

第二步是要对制作好的预制棒进行拉丝。这一步中使用的光纤拉制设备尺寸上要比MCVD高的多，比如通讯光纤拉丝塔有的可以达到几十米高，特种光纤拉丝塔不需要太高，但是一般也接近10米。

光纤预制棒制备完成后，需要清洗、检验等等的工序，之后装入拉丝塔。

保偏光纤的拉制和普通的单模光纤有些不同，增加了一些密封接头结构。其余的光纤拉制工艺接近，光纤拉丝塔内有一个石墨炉，可产生1700-2000度的高温，将预制棒逐渐送入高温炉，使预制棒软化，再由拉丝轮卷绕而拉成细长的光纤。

通过其中激光测微计来精确控制直径以得到125μm粗细的光纤，然后涂上二层树脂并及时烘干来增强结构的强度。

最后还需要对成品光纤进行测试，内容主要包括：抗拉强度、折射率、光纤结构、衰减、信息承载能力（带宽）、色散、工作温度和湿度范围等。

经过上述步骤，就可以得到我们所需要的保偏光纤了。

编辑：jq