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制备高质量螺旋光纤的四电极宽恒温区特性研究

         
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为了制备高质量螺旋光纤器件,提出一种四电极电弧光纤加热的方法。基于磁流体动力学模型建立四电极电弧等离子放电的有限元仿真模型,研究了电极夹角、电极距离与施加电压对电弧放电温度场的影响。根据实际情况,进行了相应的温度场仿真计算,结果表明四电极电弧放电形成了较宽的恒温区,宽恒温区不仅有利于光纤应力的释放,同时减少了光纤偏移带来的影响。基于仿真结果,研制了四电极电弧放电的宽恒温区等离子热熔扭转加工系统,当系统中被加热光纤最高温度约为1050℃时,被加热光纤轴向上的恒温区长度约为2.12 mm。用研制的系统制备了不同光纤与不同周期下的螺旋长周期光纤光栅,在波长1.21~1.3μm,透射光谱的光强波动小于1 dB,光强平均值大于-1 dB;在波长1.3~1.35μm,光强平均值大于-1 dB;最深的透射光谱波谷大于22 dB。为更进一步验证所研系统的性能,用单模光纤、偏芯光纤、偏双芯光纤制备了不同周期的螺旋光纤结构,结果显示加工得到的螺旋光纤结构的包层边界清晰且平直,无显著的螺纹结构;光纤中央芯无显著的螺旋加工痕迹;光纤偏芯光滑且连续。

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