低偏振模色散光纖的制造方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種光纖制造領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種偏振模色散系數(shù)在〇. 015 左右的光纖及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，為滿足日益增長(zhǎng)的帶寬需求，光纖通訊系統(tǒng)已取得了巨大的進(jìn)展。特別是 在單模光纖得到廣泛應(yīng)用時(shí)，隨著技術(shù)的改革偏振模色散已經(jīng)成為了制約光纖應(yīng)用的一個(gè) 重要因數(shù)。光纖自身缺陷可能增大PMD(偏振模色散），比如幾何和壓力不對(duì)稱將導(dǎo)致兩種 偏振模式以不同的群速率在單模光纖中傳輸。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)，PMD將導(dǎo)致脈沖分離和脈 沖展寬，從而限制了比特速率和傳輸距離，制約光纖傳輸?shù)膸?，是高速光纖通信的主要技 術(shù)難點(diǎn)之一。
[0003] 在過(guò)去十年，人們就如何降低系統(tǒng)PMD做了大量努力。主要有兩種方法，一是提高 光纖在折射率和側(cè)壓方面的對(duì)稱性，這主要在光纖生產(chǎn)過(guò)程中改善，保證光纖幾何性能并 減低光纖側(cè)壓。另一種方法是通過(guò)光纖拉絲來(lái)控制偏振模式耦合。光纖拉絲技術(shù)在上世紀(jì) 90時(shí)代開(kāi)始應(yīng)用于光纖生產(chǎn)，并證明是降低光纖PMD的有效方案，主要是采用模式耦合方 式來(lái)控制雙折射現(xiàn)象。
[0004] 本在單模光纖傳輸中，光波的基模含有兩個(gè)相互垂直的偏振態(tài)。在實(shí)際的光纖中， 由于幾何尺寸不均勻性和內(nèi)應(yīng)力不均勻性，兩個(gè)相互垂直的偏振模以不同的速度傳播，因 而到達(dá)光纖另一端的時(shí)間也不同，從而引起兩個(gè)模式之間的相位差，且稱該光纖表現(xiàn)出"雙 折射"。
[0005] 在實(shí)際的光纖生產(chǎn)過(guò)程中由于光纖的偏振模式色散（PMD)是受到光纖本身參數(shù) 指標(biāo)以及拉絲設(shè)備的狀況等因數(shù)的影響，同一個(gè)拉絲設(shè)備拉制同一個(gè)預(yù)制棒時(shí)，光纖的PMD 搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備很難采用一個(gè)相同的工藝參數(shù)來(lái)達(dá)到相同控制水平的光纖偏振模式色散水 平；而且光纖偏振模式色散的測(cè)試是一個(gè)離線過(guò)程，這是一個(gè)延遲的過(guò)程，這給光纖生產(chǎn)控 制過(guò)程帶來(lái)困難，而且容易由于延遲過(guò)程造成光纖指標(biāo)失控以及報(bào)廢。
[0006] 另外一方面，由于光纖的PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備是給光纖兩個(gè)方向上進(jìn)行不停的搓動(dòng) 過(guò)程，特別是當(dāng)這種搓轉(zhuǎn)不對(duì)稱性過(guò)大時(shí)，容易造成光纖的離線扭轉(zhuǎn)（twist，即光纖完成拉 絲后，由大桶分盤到小光纖盤后，讓其自由垂直狀態(tài)，來(lái)觀察光纖旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，常用單位為 圈/米）過(guò)大，這給光纖后續(xù)成纜過(guò)程帶來(lái)困難，特別是在并帶纜的生產(chǎn)過(guò)程中。
[0007] 如何有效的解決以上兩個(gè)方面的問(wèn)題，成為近年來(lái)光纖生產(chǎn)領(lǐng)域中面臨一個(gè)重要 挑戰(zhàn)。
[0008] 經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)專利號(hào)US5, 298, 047公開(kāi)了給予光纖一個(gè)具 有非恒定空間頻率的交替旋轉(zhuǎn)，從而使光纖具有可變空間旋轉(zhuǎn)周期，從而控制光纖生產(chǎn)中 的雙折射現(xiàn)象。該技術(shù)雖然解決了生產(chǎn)控制中降低光纖PMD系數(shù)的問(wèn)題，但是實(shí)際生產(chǎn)過(guò) 程中無(wú)法解決由于光纖偏振模式色散的測(cè)試是離線過(guò)程特點(diǎn)，容易由于延遲過(guò)程造成光纖 指標(biāo)失控以及報(bào)廢；也無(wú)法解決搓轉(zhuǎn)不對(duì)稱性過(guò)大時(shí)，容易造成光纖的twist過(guò)大，這給光 纖后續(xù)成纜過(guò)程帶來(lái)困難問(wèn)題。
[0009] 中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1519212A公開(kāi)了一種利用個(gè)別旋轉(zhuǎn)速率的組合由具有最大 橢圓度約為3%的預(yù)制件制造低偏振模式色散（PMD)的光纖的方特定法。在拉制期間的特 定光纖長(zhǎng)度之后重復(fù)旋轉(zhuǎn)速率的組合，由此有效的減少嵌纜光纖的PMD。但該技術(shù)無(wú)法解決 由于延遲過(guò)程造成光纖指標(biāo)失控以及報(bào)廢；也無(wú)法解決搓轉(zhuǎn)不對(duì)稱性過(guò)大時(shí)，容易造成光 纖的twist過(guò)大，這給光纖后續(xù)成纜過(guò)程帶來(lái)困難問(wèn)題。
[0010] 中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)0附0258400認(rèn)，公開(kāi)（公告）日，2012.07.18，公開(kāi)了一種基于可 編程控制器的拉絲自動(dòng)收尾控制系統(tǒng)及其控制方法，基于可編程控制器（PLC)與人機(jī)界面 的拉絲自動(dòng)收尾控制系統(tǒng)及其控制方法，是光纖制造過(guò)程中自動(dòng)判斷光纖缺陷，并進(jìn)行自 動(dòng)收尾控制的系統(tǒng)。包括在線檢測(cè)光纖缺陷裝置、自動(dòng)切斷光纖及接涂料裝置、偏振膜色散 扭搓自動(dòng)彈開(kāi)裝置、可編程控制器和上位機(jī)；在線檢測(cè)光纖缺陷裝置包括光纖測(cè)量探頭和 信號(hào)處理器；自動(dòng)切斷光纖及接涂料裝置設(shè)置有兩套，分別為一次自動(dòng)切斷光纖及接涂料 裝置和二次自動(dòng)切斷光纖及接涂料裝置；偏振膜色散扭搓自動(dòng)彈開(kāi)裝置安裝在二次涂覆固 化爐下部，偏振膜色散扭搓自動(dòng)彈開(kāi)裝置包括扭搓導(dǎo)輪、扭搓電機(jī)、自動(dòng)彈開(kāi)氣缸和水平云 臺(tái)。該技術(shù)只是提供一個(gè)對(duì)PMD搓動(dòng)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)措施，即當(dāng)檢測(cè)光纖缺陷時(shí)偏振膜色散 扭搓裝置自動(dòng)彈開(kāi)，但該技術(shù)無(wú)法解決由于延遲過(guò)程造成光纖指標(biāo)失控以及報(bào)廢；也無(wú)法 解決搓轉(zhuǎn)不對(duì)稱性過(guò)大時(shí)，容易造成光纖的twist過(guò)大，這給光纖后續(xù)成纜過(guò)程帶來(lái)困難 問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種穩(wěn)定低偏振模色散光纖的制造方 法及設(shè)備，由于雙折射現(xiàn)象受到多個(gè)問(wèn)題的影響，既有光學(xué)方面的，也有機(jī)械方面的，并且 旋轉(zhuǎn)反向即旋轉(zhuǎn)方向的變化對(duì)于PMD具有有害影響。這是由于在旋轉(zhuǎn)反向區(qū)，旋轉(zhuǎn)較低，雙 折射模量未被充分平均，旋轉(zhuǎn)方向造成局部PMD的升高，則PMD就越高。因此本發(fā)明通過(guò)在 線工藝反饋信號(hào)，消除現(xiàn)有技術(shù)的延遲過(guò)程所造成的影響，從而降低光纖指標(biāo)失控以及報(bào) 廢；本發(fā)明通過(guò)在線扭轉(zhuǎn)（spin，即衡量光纖在拉絲過(guò)程中的物理量，由于光纖自身參數(shù)和 拉絲塔設(shè)備對(duì)光纖作用力的對(duì)稱性差異，造成光纖扭轉(zhuǎn)，常用單位為圈/米）同twist關(guān) 系，來(lái)降低spin從而減少twist從而減少纖后續(xù)成纜過(guò)程帶來(lái)困難，并且利用光纖一個(gè)在 線測(cè)試指標(biāo)參數(shù)同光纖的PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備形成一個(gè)自動(dòng)閉環(huán)控制來(lái)有效的解決以上兩 個(gè)問(wèn)題。
[0012] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0013] 本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定低偏振模色散光纖的制造方法，包括以下步驟：
[0014] 步驟1)檢測(cè)從拉絲爐輸出的光纖的在線扭轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)值M，單位為圈/米；
[0015] 步驟2)對(duì)比M值和預(yù)設(shè)光纖在線扭轉(zhuǎn)值W的差異，計(jì)算出PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備需要
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種穩(wěn)定低偏振模色散光纖的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1)檢測(cè)從拉絲爐輸出的光纖的在線扭轉(zhuǎn)實(shí)測(cè)值M，單位為圈/米； 步驟2)對(duì)比M值和預(yù)設(shè)光纖在線扭轉(zhuǎn)值W的差異，計(jì)算出PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備需要調(diào)整 的搓動(dòng)角度％ + ，搓動(dòng)周長(zhǎng)y + 其中為搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備中實(shí)時(shí)順時(shí)針搓動(dòng)角度 減去逆時(shí)針搓動(dòng)角度，y為實(shí)時(shí)搓動(dòng)周長(zhǎng)； 步驟3)將搓動(dòng)角度數(shù)據(jù)及搓動(dòng)周長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為控制電平模擬信號(hào)并輸出至PMD搓轉(zhuǎn)控制 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)光纖的低偏振模色散； 所述的在線扭轉(zhuǎn)，即光纖在拉絲過(guò)程中由于自身參數(shù)和拉絲塔設(shè)備對(duì)光纖作用力的對(duì) 稱性差異，造成的光纖扭轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，當(dāng)PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備的逆時(shí)針搓動(dòng)角度為 z，則順時(shí)針搓動(dòng)角度為z+x，搓動(dòng)周長(zhǎng)為y，則對(duì)應(yīng)優(yōu)化的PMD搓動(dòng)設(shè)備控制參數(shù)為：逆時(shí)針 搓動(dòng)角度為z、順時(shí)針搓動(dòng)角度為z + X + 搓動(dòng)周長(zhǎng)為y + 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的在線扭轉(zhuǎn)與離線扭轉(zhuǎn)滿足： y = 0. 2249*e°_213x，其中：y為離線扭轉(zhuǎn)，X為在線扭轉(zhuǎn)，e為自然對(duì)數(shù)； 所述的離線扭轉(zhuǎn)是指：光纖完成拉絲后，由大桶分盤到小光纖盤后，讓其自由垂直狀 態(tài)，來(lái)觀察光纖旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，常用單位為圈/米。
4. 一種實(shí)現(xiàn)上述任一權(quán)利要求所述方法的低偏振模色散光纖的制造設(shè)備，其特征在 于，包括：設(shè)置于拉絲爐下方的光纖測(cè)試設(shè)備、PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備以及分別與光纖測(cè)試設(shè)備 和PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備相連的閉環(huán)控制模塊，其中：閉環(huán)控制模塊從光纖測(cè)試設(shè)備獲得實(shí)測(cè) 光纖在線扭轉(zhuǎn)值，經(jīng)分析處理后輸出對(duì)應(yīng)的搓轉(zhuǎn)速度指令至PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 調(diào)節(jié)搓轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征是，所述的閉環(huán)控制模塊包括：數(shù)據(jù)采集單元、 反饋計(jì)算單元和操作執(zhí)行單元，其中：數(shù)據(jù)采集單元與光纖測(cè)試設(shè)備相連并將采集到的扭 轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)值輸出至反饋計(jì)算單元，反饋計(jì)算單元與操作執(zhí)行單元相連并計(jì)算優(yōu)化后的 搓動(dòng)角度和搓動(dòng)周長(zhǎng)，操作執(zhí)行單元將反饋計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制電平并輸出至 PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征是，所述的閉環(huán)控制模塊通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】一種光纖制造領(lǐng)域的低偏振模色散光纖的制造方法及設(shè)備，包括：設(shè)置于拉絲爐下方的光纖測(cè)試設(shè)備、PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備以及分別與光纖測(cè)試設(shè)備和PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備相連的閉環(huán)控制模塊，其中：閉環(huán)控制模塊從光纖測(cè)試設(shè)備獲得實(shí)測(cè)光纖spin值，經(jīng)分析處理后輸出對(duì)應(yīng)的搓轉(zhuǎn)速度指令至PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)搓轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過(guò)spin值同twist關(guān)系，來(lái)降低spin從而減少twist從而減少纖后續(xù)成纜過(guò)程帶來(lái)困難，并且利用光纖一個(gè)在線測(cè)試指標(biāo)參數(shù)同光纖的PMD搓轉(zhuǎn)控制設(shè)備形成一個(gè)自動(dòng)閉環(huán)控制，有效解決了光纖指標(biāo)失控以及報(bào)廢問(wèn)題。
【IPC分類】C03B37-07, C03B37-027
【公開(kāi)號(hào)】CN104876436
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510321106
【發(fā)明人】何祖源, 馬麟, 杜江兵
【申請(qǐng)人】上海南明光纖技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日