保偏光纤耦合器新型封装材料的稳定性研究-论文.pdf

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1、第4期中国鼋；舛譬研宪豫学瓤V0l_9No．42014年8月JournalofCAEITAug．2014doi：10．3969／j．issn．1673—5692．2014．04．021保偏光纤耦合器新型封装材料的稳定性研究张佳琦，宁鼎，庞路，李瑞辰(中国电子科技集团公司第46研究所，天津300220)摘要：分析了以往保偏光纤耦合器封装工艺存在的一些技术缺陷，以及在试验过程中这些缺陷对保偏光纤耦合器造成的不良影响。针对存在的问题，提出了一种新的高稳定性的材料——低温玻璃封装用于耦合器的封装，经过一系列实验(工作温度，高温寿命，交变湿热，温度冲击)，并对实

2、验结果分析，新的封装基本达到预期目标。关键词：耦合器；保偏光纤；低温玻璃；高稳定性中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1673—5692(2014)04-433-04StudyStabilizationofNewEncapsulati0nMaterialofPolarizationMaintainingFiberCouplerZHANGJia—qi，NINGDing，PANGLu，LIRui—chen(The46thResearchInstitute，CETC，Tianjin300220，China)Abstract：Thedefectsof

3、oldpackagingtechniqueanditsdetrimentalinfluenceonpolarizationmaintai—ningfibercouplerinexperimentsareanalyzed．Tosolvethisproblem，highstabilitypackingmaterialisproposed，whichisanewpackagingprocess．Experimentalresultsincludingworkingtemperature，hightemperaturelifetime，highhumidity

4、andquicktemperaturechanging，demonstratethatthenewpackagingprocessissatisfactory．Keywords：coupler；polarizationmaintainingfiber；low-temperatureglass；highstabilization的稳定性还有待改善。0引言本文突破性的首次提出用低温玻璃代替原有的有机材料作为封装材料，并对改进工艺后的保偏光光纤陀螺、光纤水听器等相干传感器在军事和纤耦合器的性能进行了测试。民用领域中的应用越来越广泛，从而对它们性能的要求也就变

5、得越来越高。保偏光纤耦合器是各种干1改进前封装工艺的缺陷涉型光纤传感器和相干通信的关键器件，是光纤陀螺的核心部件之一，广泛应用于各种水上船舶、各种以往采用的保偏光纤耦合器封装方法分为一次飞机及航天器J。具有低附加损耗、高消光比的封装和二次封装，其中一次封装示意图如图1所示。保偏光纤耦合器在干涉型光纤陀螺的研制中需求迫切，西方发达国家一直对我国封锁有关保偏光纤耦合器的研制技术。在这样的条件下，保偏光纤耦合图1一次封装示意图器自主研制成功，但是在一些极端的条件下，耦合器收稿日期：2014-03-25修订日期：2014-07—24434中IiI鼋；舛譬研宪瞎

6、哥机2014年第4期需要先把紫外胶A点在裸光纤上，然后紫外胶2．2材料性能B点在涂覆层上。这样的封装方法存在以下一些问题：转变点：242℃；(1)在低温下，紫外胶A变硬，应力发生变化，膨胀系数：7．7～8．2×10K紫外胶A直接作用在裸光纤上会对耦合器消光比玻璃密度：6．7g／cm。；造成影响。当光纤本身对外力作用就很敏感时，消封接温度：320℃～375℃；光比变化更为明显。封后颜色：褐色不透明。(2)当点紫外胶B时，有时胶会向裸光纤方向2．3加热方式：流动。紫外胶B固化后非常坚硬，低温时应力变大，应力作用在涂覆层和紫外胶A上，这也是消光低温玻璃一般的

7、加热方式为高频感应加热、电比在低温时劣化的主要原因之一。阻加热、激光加热、电热丝辐射加热J。(3)现在点胶都是人工操作，紫外胶在固化前根据现有的设备和器材，新工艺采用氢氧焰加都是具有流动性的，这是人力无法控制的。尤其是热，根据氢气的流量，来调节加热的面积；根据火头紫外胶A，如果向熔锥区流动的多时，也会影响消光的距离来调节温度。比；如果向反方向流动的多时，紫外胶B点的量就2．4封装方法要减少，紫外胶B主要起到固定光纤的作用，当紫外胶B量减少后，固定的作用也就削弱了。在后期新工艺采用常规保偏光纤耦合器的拉锥工艺拉老化或温度循环时就会出现胶脱落的现象，抗拉强

8、锥，拉锥结束后进行一次封装。在裸光纤上远离熔度降低，消光比变化剧烈，导致耦合器彻底报废。这锥区