一、背景概述
保偏光纖廣泛應(yīng)用于光纖陀螺、光纖通信、電力、傳感等領(lǐng)域,不同領(lǐng)域?qū)ΡF饫w的產(chǎn)品性能提出了不同要求。為了解決器件用保偏光纖研磨開裂的問題和為了適應(yīng)陀螺小型化發(fā)展要求,長飛光纖光纜股份有限公司(以下簡稱“長飛公司”,股票代碼:6869.HK)分別研制開發(fā)了兩種新型保偏光纖:大模場器件用保偏光纖和60μm細(xì)徑保偏光纖。
大模場器件用保偏光纖
隨著各類與保偏光纖相關(guān)的通信用器件的發(fā)展,大模場器件用保偏光纖的需求量有著大幅提升,目前國內(nèi)年需求量超過2500km。不過由于此類國產(chǎn)光纖無法滿足客戶嚴(yán)苛的使用要求,國內(nèi)器件用保偏光纖市場一直被國外光纖牢牢占據(jù),多年來國產(chǎn)光纖無法撼動其地位。長飛公司通過重新設(shè)計(jì)應(yīng)力棒剖面結(jié)構(gòu),優(yōu)化應(yīng)力區(qū)摻雜濃度與應(yīng)力區(qū)大小,同時優(yōu)化拉絲工藝。通過以上改進(jìn),長飛公司研發(fā)生產(chǎn)的器件用保偏光纖在各項(xiàng)性能上均有顯著提升,常溫研磨開裂率低于0.1%,溫度循環(huán)下光纖破裂率低于0.1%。
60μm細(xì)徑保偏光纖
目前光纖傳感等器件應(yīng)用領(lǐng)域,器件小型化是技術(shù)發(fā)展的方向,能夠經(jīng)受更小彎曲半徑使用環(huán)境驗(yàn)證的保偏光纖產(chǎn)品才能滿足小型化器件的要求。在較小彎曲半徑時,光纖會承受較大的彎曲應(yīng)力,這對保偏光纖的衰減性能和雙折射性能均會產(chǎn)生顯著的影響,因此相當(dāng)?shù)叵拗?/span>了其在小型化器件中的應(yīng)用。所以需要設(shè)計(jì)體積更小、彎曲性能更好的保偏光纖。為此,我們研制開發(fā)了60μm細(xì)徑保偏光纖,將包層直徑從80μm降至60μm。該開發(fā)的60μm細(xì)徑保偏光纖不僅能夠滿足繞環(huán)直徑10mm左右的要求,同時還具有更好的彎曲性能。
二、長飛保偏光纖產(chǎn)品的發(fā)展
長飛公司保偏光纖的研制工作始于2004年,經(jīng)過一年的時間,長飛公司成功開發(fā)了1310nm工作波長的保偏光纖產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量與日本藤倉、美國康寧相當(dāng)。長飛公司保偏光纖的成功開發(fā)開戶了國產(chǎn)保偏光纖的新紀(jì)元,并標(biāo)志了國產(chǎn)保偏光纖產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的成熟。
多年來,長飛公司保偏光纖的生產(chǎn)秉承質(zhì)量第一的理念,嚴(yán)格管控生產(chǎn)過程,并采用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品線管理模式對保偏光纖從設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、營銷、售后等方面進(jìn)行細(xì)致的管理。截至目前,長飛公司生產(chǎn)的系列保偏光纖產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)大部分有批量生產(chǎn)的各型號光纖陀螺中,市場份額大于60%。
三、新型保偏光纖的產(chǎn)品性能介紹
大模場器件用保偏光纖
長飛公司大模場器件用保偏光纖,嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程的每一道工序,同時優(yōu)化應(yīng)力區(qū)剖面結(jié)構(gòu),降低應(yīng)力區(qū)內(nèi)部應(yīng)力,優(yōu)化光纖的可靠性性能。有如下幾大優(yōu)勢:幾何一致性好,光纖兼容性優(yōu)異和研磨水解性能優(yōu)異等,具體如下。
? 幾何一致性
長飛公司大模場器件用保偏光纖具有優(yōu)良的幾何一致性,包層直徑波動小于0.6μm,包層不圓度波動小于0.3%,具體如圖1:
圖1光纖幾何指標(biāo)
? 光纖兼容性
長飛公司大模場器件用保偏光纖與國際友商光纖熔接后,進(jìn)行串音測試,多次測試得到的串音值在熔接前后變化典型值小于0.3dB,小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的1.0dB,具體如圖2:
圖2光纖兼容性能
? 研磨水解性能
將研磨后的大模場器件用保偏光纖端面裸露在高溫高濕(85?C,85%RH)環(huán)境下定期觀察。分別觀察24h,48 h,96h和168 h時光纖端面的水解情況,每種光纖取典型的端面如表1所示??梢钥闯?,老產(chǎn)品出現(xiàn)端面應(yīng)力區(qū)水解的情況,新產(chǎn)品在水解方面,性能與友商相同,甚至更好。
表 1 水解后的端面圖比較
長飛公司60μm細(xì)徑保偏光纖,通過減小光纖包層直徑從80μm至60μm,涂層直徑從165μm至100μm,從根本上降低了光纖所占體積,節(jié)省了超35%的體積,如圖3。
圖3光纖結(jié)構(gòu)
長飛公司60μm細(xì)徑保偏光纖,通過嚴(yán)格控制制棒工藝參數(shù)、合理設(shè)計(jì)內(nèi)外層涂層比,同時確保光纖的可靠性。有如下兩大優(yōu)勢:優(yōu)異的宏彎性能和機(jī)械性能,具體如下。
? 宏彎性能
長飛公司60μm細(xì)徑保偏光纖具有優(yōu)異的宏彎性能,20mm彎曲直徑繞制30圈,60μm細(xì)徑保偏光纖宏彎損耗(@1550nm)為0.005dB, 80μm保偏光纖宏彎損耗(@1550nm)為0.01dB, 60μm細(xì)徑保偏光纖宏彎性能更優(yōu),具體如圖4。
圖4宏彎性能
? 機(jī)械性能
根據(jù)以上測試結(jié)果,可得到長飛公司60μm細(xì)徑保偏光纖50%拉斷概率強(qiáng)度為4.54GPa,應(yīng)力疲勞參數(shù)nd值為21.2,高于國際標(biāo)準(zhǔn)要求。
圖5機(jī)械強(qiáng)度
綜上所述,長飛公司60μm細(xì)徑保偏光纖各項(xiàng)測試結(jié)果均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
總體而言,在國內(nèi)保偏光纖產(chǎn)品應(yīng)用和市場不斷成長的同時,保偏光纖產(chǎn)品的質(zhì)量和適用性也在不斷提高,但光纖產(chǎn)品性能和應(yīng)用期望之間,依然存在著差距,因此優(yōu)化保偏光纖的性能,并提高光纖性能的穩(wěn)定性、一致性和適用性,對于保偏光纖制造企業(yè)依然任重道遠(yuǎn)。
作為中國特種光纖龍頭企業(yè),長飛公司將一如既往地注重保偏光纖產(chǎn)品質(zhì)量控制,向客戶提供高性能、高穩(wěn)定的系列保偏光纖產(chǎn)品,為我國光纖陀螺、光纖傳感和光纖通信的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)!