長(zhǎng)飛特種光纖系列之二 大模場(chǎng)器件用保偏光纖和60μm細(xì)徑保偏光纖

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(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)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(chǎng)器件用保偏光纖和60μm細(xì)徑保偏光纖。

大模場(chǎng)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(chǎng)器件用保偏光纖的需求量有著大幅提升，目前國(guó)內(nèi)年需求量超過2500km。不過由于此類國(guó)產(chǎn)光纖無法滿足客戶嚴(yán)苛的使用要求，國(guó)內(nèi)器件用保偏光纖市場(chǎng)一直被國(guó)外光纖牢牢占據(jù)，多年來國(guó)產(chǎn)光纖無法撼動(dòng)其地位。長(zhǎng)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(shí)優(yōu)化拉絲工藝。通過以上改進(jìn)，長(zhǎng)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(shí)，光纖會(huì)承受較大的彎曲應(yīng)力，這對(duì)保偏光纖的衰減性能和雙折射性能均會(huì)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(shí)還具有更好的彎曲性能。

二、長(zhǎng)飛保偏光纖產(chǎn)品的發(fā)展

長(zhǎng)飛公司保偏光纖的研制工作始于2004年，經(jīng)過一年的時(shí)間，長(zhǎng)飛公司成功開發(fā)了1310nm工作波長(zhǎng)的保偏光纖產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量與日本藤倉、美國(guó)康寧相當(dāng)。長(zhǎng)飛公司保偏光纖的成功開發(fā)開戶了國(guó)產(chǎn)保偏光纖的新紀(jì)元，并標(biāo)志了國(guó)產(chǎn)保偏光纖產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的成熟。

多年來，長(zhǎng)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(duì)保偏光纖從設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、營(yíng)銷、售后等方面進(jìn)行細(xì)致的管理。截至目前，長(zhǎng)飛公司生產(chǎn)的系列保偏光纖產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大部分有批量生產(chǎn)的各型號(hào)光纖陀螺中，市場(chǎng)份額大于60%。

三、新型保偏光纖的產(chǎn)品性能介紹

大模場(chǎng)器件用保偏光纖

長(zhǎng)飛公司大模場(chǎng)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(shí)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(shì)：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(zhǎng)飛公司大模場(chǎng)器件用保偏光纖具有優(yōu)良的幾何一致性，包層直徑波動(dòng)小于0.6μm，包層不圓度波動(dòng)小于0.3%，具體如圖1：

圖1光纖幾何指標(biāo)

? 光纖兼容性

長(zhǎng)飛公司大模場(chǎng)器件用保偏光纖與國(guó)際友商光纖熔接后，進(jìn)行串音測(cè)試，多次測(cè)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(chǎng)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(shí)光纖端面的水解情況，每種光纖取典型的端面如表1所示?？梢钥闯觯?/span>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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)確保光纖的可靠性。有如下兩大優(yōu)勢(shì)：優(yōu)異的宏彎性能和機(jī)械性能，具體如下。

? 宏彎性能

長(zhǎng)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(cè)試結(jié)果，可得到長(zhǎng)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)n_d值為21.2，高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖5機(jī)械強(qiáng)度

綜上所述，長(zhǎng)飛公司60μm細(xì)徑保偏光纖各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

總體而言，在國(guó)內(nèi)保偏光纖產(chǎn)品應(yīng)用和市場(chǎng)不斷成長(zhǎng)的同時(shí)，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(duì)于保偏光纖制造企業(yè)依然任重道遠(yuǎn)。

作為中國(guó)特種光纖龍頭企業(yè)，長(zhǎng)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(guó)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)！