保偏光纖的制造工藝直接決定其性能穩(wěn)定性、成本及量產(chǎn)能力。傳統(tǒng)保偏光纖因依賴SAP（應(yīng)力施加部），存在母材熱應(yīng)力大、易破裂、制造流程復(fù)雜等問題，難以滿足光開關(guān)、數(shù)據(jù)中心等場景的大規(guī)模應(yīng)用需求。廣西科毅光通信科技有限公司（官網(wǎng)：www.m.rise-pj.com）基于新型保偏光纖結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩套高效制造工藝，既解決了傳統(tǒng)工藝的痛點(diǎn)，又能保障產(chǎn)品與光開關(guān)的適配性，本文將詳細(xì)解析保偏光纖的制造流程、工藝要點(diǎn)及質(zhì)量控制措施。

一、制造工藝的核心設(shè)計(jì)理念

新型保偏光纖制造工藝的核心目標(biāo)是：在保證產(chǎn)品性能（低連接損耗、穩(wěn)定保偏性能）的前提下，降低制造難度、提升量產(chǎn)能力，同時(shí)確保產(chǎn)品與光開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)光纖的適配性。其設(shè)計(jì)理念主要包括：

1.      材料兼容性優(yōu)化：選用熱膨脹系數(shù)差異≤5×10??/K的玻璃材質(zhì)，避免母材一體化過程中因熱應(yīng)力導(dǎo)致的破裂。

2.      結(jié)構(gòu)可制造性提升：采用圓筒對(duì)稱的母材的母材設(shè)計(jì)，通過鉆孔、插入低折射率部母材的方式形成非對(duì)稱折射率分布，無需復(fù)雜的非圓形加工。

3.      流程簡化：合并關(guān)鍵工序，縮短制造周期，降低生產(chǎn)成本，為光開關(guān)等設(shè)備提供高性價(jià)比的配套產(chǎn)品。

二、第1實(shí)施方式制造工藝（光學(xué)母材+低折射率部母材一體化）

第1實(shí)施方式制造工藝的核心是先形成保偏光學(xué)母材，再附加共通物理包層，適用于單纖芯、多纖芯等多種保偏光纖類型，流程清晰、可控性強(qiáng)。

圖1 第1實(shí)施方式所涉及的制造方法流程圖

1.工序分解與操作要點(diǎn)

（1）母材準(zhǔn)備工序（S1a）

4.      光學(xué)母材：由纖芯部和光學(xué)包層部組成，采用圓筒對(duì)稱結(jié)構(gòu)，纖芯部折射率高于光學(xué)包層部，材料為含GeO?的二氧化硅玻璃（GeO?含量根據(jù)折射率需求調(diào)整），熱膨脹系數(shù)與后續(xù)低折射率部母材差異≤5×10??/K。

5.      共通物理包層母材（第2包層母材）：采用不含GeO?的二氧化硅玻璃，外周沿規(guī)定軸具有平移對(duì)稱性（優(yōu)選圓筒對(duì)稱），熱膨脹系數(shù)與光學(xué)母材纖芯部差異≤5×10??/K，避免一體化時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力。

6.      低折射率部母材：采用含氟或氯的二氧化硅玻璃，折射率低于光學(xué)母材纖芯部，圓筒對(duì)稱結(jié)構(gòu)，外徑可根據(jù)后續(xù)鉆孔尺寸調(diào)整，熱膨脹系數(shù)與光學(xué)母材差異≤5×10??/K。

（2）光學(xué)母材鉆孔工序（S1b）

在光學(xué)母材上加工一對(duì)圓筒狀孔，孔的中心軸與光學(xué)母材中心軸平行，且關(guān)于光學(xué)母材中心軸點(diǎn)對(duì)稱（圖6）：

7.      鉆孔位置：孔的一部分位于纖芯部，剩余部分延伸至光學(xué)包層部，確保低折射率部插入后能與纖芯有效接觸。

8.      尺寸控制：孔的內(nèi)徑與低折射率部母材外徑匹配，誤差≤±0.1μm，避免插入后產(chǎn)生間隙影響性能。

（3）低折射率部母材插入工序（S1c）

將低折射率部母材逐根插入光學(xué)母材的孔中：

9.      預(yù)處理：對(duì)低折射率部母材進(jìn)行外徑精磨，確保與孔徑的適配性，表面粗糙度Ra≤0.1μm。

10.    插入方式：采用機(jī)械輔助插入，確保低折射率部母材中心軸與孔中心軸重合，避免偏心導(dǎo)致的性能不均。

（4）保偏光學(xué)母材一體化工序（S1d）

將插入低折射率部母材的光學(xué)母材加熱一體化：

11.    加熱參數(shù)：溫度控制在1500℃-1600℃，保溫時(shí)間2-4小時(shí)，確保玻璃完全熔融結(jié)合。

12.    質(zhì)量控制：一體化后檢查保偏纖芯的結(jié)構(gòu)完整性，低折射率部與纖芯的接觸面積≥設(shè)計(jì)值的95%，無氣泡、裂紋等缺陷。

（5）共通物理包層母材鉆孔工序（S1e）

在共通物理包層母材上加工至少一個(gè)圓筒狀孔，孔的中心軸與包層母材規(guī)定軸平行：

13.    鉆孔數(shù)量：根據(jù)保偏光纖的纖芯配置確定，單纖芯產(chǎn)品加工1個(gè)孔，多纖芯產(chǎn)品加工對(duì)應(yīng)數(shù)量的孔（如8纖芯產(chǎn)品加工8個(gè)孔）。

14.    孔徑控制：孔徑與保偏光學(xué)母材外徑匹配，誤差≤±0.2μm，確保插入后包層的圓度。

（6）保偏光學(xué)母材插入工序（S1f）

將保偏光學(xué)母材逐根插入共通物理包層母材的孔中：

15.    定位精度：保偏光學(xué)母材中心軸與孔中心軸重合度誤差≤±0.1μm，多纖芯配置時(shí)，各保偏光學(xué)母材的相對(duì)位置偏差≤±0.2μm。

（7）保偏光纖母材一體化工序（S1g）

將插入保偏光學(xué)母材的共通物理包層母材加熱一體化：

16.    加熱工藝：溫度1450℃-1550℃，保溫3-5小時(shí)，實(shí)現(xiàn)包層與保偏光學(xué)母材的緊密結(jié)合。

17.    殘留應(yīng)力控制：一體化后母材的殘留應(yīng)力絕對(duì)值最大值≤100MPa，避免后續(xù)紡絲過程中破裂。

（8）紡絲工序（S1h）

將保偏光纖母材加熱熔融并延伸紡絲：

18.    紡絲參數(shù)：加熱溫度1600℃-1700℃，延伸速度5-10m/min，光纖外徑控制在125μm±2μm（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格）。

19.    性能檢測：紡絲過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測光纖的模場扁平率、雙折射等參數(shù)，確保f=0.05-0.40，雙折射≥5×10??。

2.工藝變形例（邊一體化邊紡絲）

為進(jìn)一步縮短制造周期，可將共通物理包層母材與保偏光學(xué)母材的一體化和紡絲工序合并：

圖2 第1實(shí)施方式變形例所涉及的制造方法流程圖

20.    關(guān)鍵調(diào)整：在共通物理包層母材的孔一端封堵后，插入保偏光學(xué)母材，直接加熱使兩者熔融一體化并延伸紡絲（工序S1i）。

21.    優(yōu)勢：減少單獨(dú)的一體化保溫工序，生產(chǎn)效率提升30%以上，適合大批量生產(chǎn)，降低光開關(guān)配套產(chǎn)品的供應(yīng)成本。

三、第2實(shí)施方式制造工藝（基本光纖母材+低折射率部母材）

第2實(shí)施方式制造工藝的核心是先制備包含纖芯部和包層部的基本光纖母材，再在基本母材上鉆孔插入低折射率部母材，流程更簡潔，尤其適合多纖芯保偏光纖的制造。

圖3 第2實(shí)施方式所涉及的制造方法流程圖

1.工序分解與操作要點(diǎn)

（1）母材準(zhǔn)備工序（S2a）

22.    纖芯母材：采用含GeO?的二氧化硅玻璃，圓筒對(duì)稱結(jié)構(gòu)，折射率高于后續(xù)包層母材，半徑根據(jù)最終產(chǎn)品需求調(diào)整（3μm-6μm）。

23.    包層母材：包含光學(xué)包層部和共通物理包層部，采用不含GeO?的二氧化硅玻璃，外周沿規(guī)定軸具有平移對(duì)稱性，熱膨脹系數(shù)與纖芯母材差異≤5×10??/K。

24.    低折射率部母材：與第1實(shí)施方式相同，采用含氟或氯的二氧化硅玻璃，圓筒對(duì)稱結(jié)構(gòu)，熱膨脹系數(shù)與纖芯母材、包層母材差異均≤5×10??/K。

（2）包層母材鉆孔工序（S2b）

在包層母材上加工至少一個(gè)圓筒狀孔，孔的中心軸與包層母材規(guī)定軸平行：

25.    鉆孔位置：孔的分布根據(jù)保偏纖芯配置確定，多纖芯產(chǎn)品需保證各孔的相對(duì)位置精度≤±0.2μm。

26.    孔徑控制：孔徑與纖芯母材外徑匹配，誤差≤±0.1μm，確保纖芯母材插入后定位精準(zhǔn)。

（3）纖芯母材插入工序（S2c）

將纖芯母材逐根插入包層母材的孔中：

27.    定位要求：纖芯母材中心軸與孔中心軸重合度誤差≤±0.1μm，多纖芯配置時(shí)，各纖芯母材的保偏方向需符合設(shè)計(jì)要求（如平行、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱）。

（4）基本光纖母材一體化工序（S2d）

將插入纖芯母材的包層母材加熱一體化：

28.    加熱參數(shù)：溫度1500℃-1600℃，保溫2-4小時(shí)，確保纖芯與包層的緊密結(jié)合。

29.    質(zhì)量檢測：一體化后基本光纖母材的纖芯位置偏差≤±0.1μm，包層圓度≥95%，無氣泡、裂紋等缺陷。

（5）基本光纖母材鉆孔工序（S2e）

在基本光纖母材的每個(gè)纖芯部周圍加工一對(duì)圓筒狀孔：

30.    鉆孔位置：孔關(guān)于纖芯中心軸點(diǎn)對(duì)稱，部分位于纖芯部，部分延伸至光學(xué)包層部，與第1實(shí)施方式的鉆孔要求一致。

31.    尺寸精度：孔徑與低折射率部母材外徑匹配，誤差≤±0.1μm，孔的中心軸與纖芯中心軸距離d符合設(shè)計(jì)要求（0.2≤(d-r40)/r10≤0.6）。

（6）低折射率部母材插入工序（S2f）

將低折射率部母材逐根插入基本光纖母材的孔中，操作要點(diǎn)與第1實(shí)施方式的S1c一致，確保插入后低折射率部與纖芯有效接觸。

（7）保偏光纖母材一體化工序（S2g）

將插入低折射率部母材的基本光纖母材加熱一體化：

32.    加熱工藝：溫度1450℃-1550℃，保溫3-5小時(shí)，實(shí)現(xiàn)低折射率部與纖芯、包層的緊密結(jié)合。

33.    殘留應(yīng)力控制：一體化后母材的殘留應(yīng)力絕對(duì)值最大值≤100MPa，保障后續(xù)紡絲過程的穩(wěn)定性。

（8）紡絲工序（S2h）

與第1實(shí)施方式的S1h一致，加熱熔融保偏光纖母材并延伸紡絲，實(shí)時(shí)監(jiān)測光纖性能，確保產(chǎn)品符合光開關(guān)適配要求。

2.工藝變形例（邊一體化邊紡絲）

將基本光纖母材與低折射率部母材的一體化和紡絲工序合并：

圖4：第2實(shí)施方式變形例所涉及的制造方法流程圖

34.    關(guān)鍵調(diào)整：在基本光纖母材的孔一端封堵后，插入低折射率部母材，直接加熱使兩者熔融一體化并延伸紡絲（工序S2i）。

35.    優(yōu)勢：省略單獨(dú)的一體化保溫工序，生產(chǎn)周期縮短20%-30%，同時(shí)減少母材轉(zhuǎn)移過程中的污染風(fēng)險(xiǎn)，提升產(chǎn)品合格率。

四、工藝優(yōu)化要點(diǎn)與質(zhì)量控制

1.材料選擇與兼容性控制

36.    玻璃成分優(yōu)化：纖芯、包層、低折射率部均采用二氧化硅玻璃體系，B?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1%，避免因成分差異導(dǎo)致的熱膨脹系數(shù)不匹配。

37.    雜質(zhì)控制：玻璃中OH基含量≤10ppm，氯、氟等摻雜元素的分布均勻性≤±5%，確保折射率分布穩(wěn)定，提升保偏性能。

2.尺寸精度控制

38.    鉆孔精度：采用激光鉆孔技術(shù)，孔徑誤差≤±0.1μm，孔的中心軸平行度誤差≤±0.05μm，確保低折射率部與纖芯的定位精度。

39.    紡絲外徑控制：采用激光測徑儀實(shí)時(shí)監(jiān)測，光纖外徑誤差≤±2μm，包層圓度≥95%，適配光開關(guān)的端口連接要求。

3.性能檢測與追溯

40.    在線檢測：紡絲過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測模場扁平率、雙折射、偏振串?dāng)_等參數(shù)，不合格產(chǎn)品實(shí)時(shí)剔除。

41.    離線檢測：對(duì)成品光纖進(jìn)行長度、連接損耗、彎曲損耗等測試，彎曲半徑10mm時(shí)，彎曲損耗≤0.5dB/m，確保在光開關(guān)設(shè)備中的布線適應(yīng)性。

42.    追溯體系：建立每批次產(chǎn)品的材料、工藝、檢測數(shù)據(jù)追溯檔案，便于質(zhì)量問題排查和客戶需求響應(yīng)。

五、廣西科毅制造優(yōu)勢與產(chǎn)品保障

廣西科毅光通信科技有限公司憑借多年光開關(guān)及光通信組件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在保偏光纖制造方面形成了三大核心優(yōu)勢：

43.    工藝成熟：采用第2實(shí)施方式變形例工藝，實(shí)現(xiàn)邊一體化邊紡絲，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品合格率≥98%，能滿足光開關(guān)配套產(chǎn)品的大規(guī)模供應(yīng)需求。

44.    定制化能力強(qiáng)：可根據(jù)客戶光開關(guān)的端口參數(shù)、傳輸距離要求，調(diào)整制造工藝參數(shù)，定制纖芯配置、性能指標(biāo)符合需求的保偏光纖。

45.    質(zhì)量穩(wěn)定：建立全流程質(zhì)量控制體系，從材料采購到成品出廠共設(shè)置12個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)，確保產(chǎn)品的模場扁平率、雙折射、連接損耗等參數(shù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，與光開關(guān)的適配性優(yōu)異。

如需了解保偏光纖的制造工藝細(xì)節(jié)、產(chǎn)品規(guī)格或定制化需求，可訪問廣西科毅官方網(wǎng)站（www.m.rise-pj.com）咨詢，我們將為您提供專業(yè)的技術(shù)支持和高性價(jià)比的產(chǎn)品解決方案。

訪問廣西科毅光通信官網(wǎng)www.m.rise-pj.com瀏覽我們的光開關(guān)產(chǎn)品，或聯(lián)系我們的銷售工程師，獲取專屬的選型建議和報(bào)價(jià)！

其他相關(guān)文章：

《保偏光纖技術(shù)解析：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與核心性能參數(shù)》

《保偏光纖在光通信中的應(yīng)用的應(yīng)用及廣西科毅產(chǎn)品適配方案》