專利名稱：單芯光纖與多芯光纖耦合器及其融接拉錐耦合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種單芯光纖與多芯光纖耦合器及其融接拉錐的耦合方法。
背景技術(shù)：
光定向耦合器亦稱光方向耦合器，是對(duì)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)分路、合路、插入和分配的無源器件。
光無源器件的制造方法，早期多采用傳統(tǒng)光學(xué)的方法。這種用傳統(tǒng)光學(xué)分立元件構(gòu)成的光無源器件，其缺點(diǎn)是體積大，質(zhì)量大，結(jié)構(gòu)松，可靠件差，與光纖不兼容。于是人們紛紛轉(zhuǎn)向全光纖型光無源器件的研究，對(duì)全光纖定向耦合器的研究最多，這不僅因?yàn)槎ㄏ蝰詈掀鞅旧硎菢O為重要的光無源器件，而且它還是許多其他光無源器件的基礎(chǔ)。
全光纖定向耦合器的制造工藝有三類磨拋法、腐蝕法和熔錐法。磨拋法是把裸光纖按一定曲率固定在開槽的石英基片上，再進(jìn)行光學(xué)研磨、拋光，以除去一部分包層，然后把兩塊這種磨拋好的裸光纖拼接在一起，利用兩光纖之間的模場耦合以構(gòu)成定向耦合器。這種方法的缺點(diǎn)是器件的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性差。腐蝕法是用化學(xué)方法把一段裸光纖包層腐蝕掉，再把兩根已腐蝕后的光纖扭絞在一起、構(gòu)成光纖耦合器。其缺點(diǎn)是工藝的一致性較差、且損耗大，熱穩(wěn)定性差。熔錐法是把兩根裸光纖靠在一起，在高溫火焰中加熱使之熔化，同時(shí)在光纖兩端拉伸光纖，使光纖熔融區(qū)成為錐形過渡段，從而構(gòu)成耦合器。用這種方法可構(gòu)成光纖濾波器、波分復(fù)用器、光纖偏振器、偏振耦合器等。
熔錐型光纖耦合器是將兩根光纖靠在一起在熔融狀態(tài)下拉錐，這樣操作的結(jié)果使兩光纖纖芯靠近，使傳播場向光纖包層擴(kuò)展，以便在相當(dāng)短的錐體頸部區(qū)域出現(xiàn)有效的功率耦合。目前國內(nèi)外普遍采用的熔融拉錐工藝基本步驟是把已除去保護(hù)套的兩根或多根裸光纖并排安裝在調(diào)節(jié)架上并施加適當(dāng)?shù)牧Γ儆没鹧婕訜?，到光纖軟化時(shí)一邊繼續(xù)加熱一邊拉伸光纖，同時(shí)用光纖功率計(jì)監(jiān)測兩輸出端的光功率比，直到耦合比符合要求時(shí)停止加熱，進(jìn)行成品封裝。
上述光纖耦合器及其制作技術(shù)均涉及到兩根或兩根以上光纖并行耦合實(shí)現(xiàn)不同光纖之間的光波耦合。就以往的耦合技術(shù)而言，已有大量的技術(shù)專利和技術(shù)論文公開發(fā)表。例如，專利號(hào)為96116575的一種熔錐型高密度波分復(fù)用器，包括有多個(gè)1×2或2×2的光纖耦合器，但這些技術(shù)均沒有解決單芯光纖與多芯光纖耦合的問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種簡單實(shí)用，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單芯光纖與多芯光纖每個(gè)纖芯之間光的分光與合光的耦合器及其融接拉錐耦合制作方法。
本發(fā)明所提出的單芯光纖與多芯光纖耦合器及其融接拉錐耦合方法是這樣實(shí)現(xiàn)的1、單芯光纖與多芯光纖耦合器是通過一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，剝離后清洗并切割出平整的光纖端面，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐的方法制得的單芯光纖與多芯光纖耦合器。
2、單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法為將一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐。
本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征1、所述的單芯光纖與多芯光纖為單模光纖或多模光纖。
2、所述的單芯光纖中的纖芯位置為居于軸心或偏離軸心，多芯光纖的纖芯對(duì)于光纖的中心軸線為對(duì)稱或非對(duì)稱。
3、所述的實(shí)施熔融拉錐溫度為1800℃。
4、所述的光功率的分配比為均勻的或非均勻的，預(yù)定分光比為1％～99％。
5、在完成焊接與拉錐耦合步驟后，在錐體耦合區(qū)加套石英套管并密封。
6、所述的密封為在套管兩端用CO2激光器加熱銲接。
7、所述的密封為在套管兩端用環(huán)氧樹脂封裝固化。
本發(fā)明給出了一種單芯光纖與多芯光纖經(jīng)直接焊接并在焊點(diǎn)處實(shí)施熔融拉錐的光波耦合方法，不同于以往的耦合技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)特征在于將單芯光纖與兩芯或兩芯以上的多芯光纖熔融焊接后，在焊點(diǎn)處實(shí)施熔融拉錐，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到一定程度后，單芯光纖中傳輸?shù)墓饩涂梢酝ㄟ^錐體對(duì)光波進(jìn)行分光(或者多芯光纖中傳輸?shù)墓馔ㄟ^錐體進(jìn)行合光到單芯光纖中)，從而形成一個(gè)光功率分配區(qū)，實(shí)現(xiàn)光功率的分配，分光與合光是通過錐體耦合區(qū)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于極大地改善了單芯光纖與多芯光纖的耦合方法，制作更容易，耦合效率高。為多芯光纖器件直接插入標(biāo)準(zhǔn)單模光纖通信鏈路中提供了一種有效的方法和技術(shù)。
這種單芯光纖與多芯光纖耦合器體積小，插入損耗低，具有雙向光功率傳輸?shù)姆止馀c合光功能，是一種集成式的新型光纖耦合器。


圖1是未進(jìn)行耦合的兩段光纖的示意圖；圖2是三芯光纖具體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是單芯光纖與多芯光纖耦合器加裝石英套管進(jìn)行封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1本實(shí)施例通過一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，剝離后清洗并切割出平整的光纖端面，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐的方法制得單芯光纖與多芯光纖耦合器。
其融接拉錐耦合方法為1.選用待耦合的單芯光纖1，將其一端的涂敷層剝離，然后清洗并切割出平整的光纖端面；1為單芯光纖，2為多芯光纖，3為兩段光纖實(shí)施焊接的結(jié)合端面。
2.將待耦合的多芯光纖2按上述同樣的步驟制備光纖端；3.將制備好的一段石英毛細(xì)管套在單芯光纖的一端；4.將制備好的兩光纖端對(duì)接并在兩段光纖的結(jié)合端面3處進(jìn)行焊接；5.在焊點(diǎn)處進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)，加熱溫度為1800℃，然后進(jìn)行拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測；6.達(dá)到預(yù)定分光比50％后，停止拉錐，結(jié)合附圖，ΔL是錐體拉伸區(qū)的長度；7.將石英毛細(xì)套管調(diào)至錐體耦合區(qū)，然后在毛細(xì)套管兩端用CO2激光器加熱焊接密封，然后進(jìn)行二次涂覆完成整體保護(hù)。
實(shí)施例2本實(shí)施例通過一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，剝離后清洗并切割出平整的光纖端面，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐的方法制得單芯光纖與多芯光纖耦合器。
其融接拉錐耦合方法為1、選用待耦合的單芯光纖1，將其一端的涂敷層剝離，然后清洗并切割出平整的光纖端面；1為單芯光纖，2為多芯光纖，3為兩段光纖實(shí)施焊接的結(jié)合端面。
2、將待耦合的多芯光纖2按上述同樣的步驟制備光纖端；3、將制備好的一段石英毛細(xì)管套在單芯光纖的一端；4、將制備好的兩光纖端對(duì)接并在兩段光纖的結(jié)合端面3處進(jìn)行焊接；5、在焊點(diǎn)處進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)，加熱溫度為1800℃，然后進(jìn)行拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測；
6、達(dá)到預(yù)定分光比90％后，停止拉錐；7、將石英毛細(xì)套管調(diào)至錐體耦合區(qū)，然后在毛細(xì)套管兩端用CO2激光器加熱焊接密封，然后進(jìn)行二次涂覆完成整體保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種單芯光纖與多芯光纖耦合器，其特征在于它是通過一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，剝離后清洗并切割出平整的光纖端面，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐的方法制得的單芯光纖與多芯光纖耦合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器，其特征在于所述的單芯光纖與多芯光纖為單模光纖或多模光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器，其特征在于所述的單芯光纖中的纖芯位置為居于軸心或偏離軸心，多芯光纖的纖芯對(duì)于光纖的中心軸線為對(duì)稱或非對(duì)稱。
4.一種單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法，其特征在于將一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法，其特征在于所述的實(shí)施熔融拉錐溫度為1800℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法，其特征在于所述的光功率的分配比為均勻的或非均勻的，預(yù)定分光比為1％～99％。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法，其特征在于在完成焊接與拉錐耦合步驟后，在錐體耦合區(qū)加套石英套管并密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法，其特征在于所述的密封為在套管兩端用CO2激光器加熱銲接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種單芯光纖與多芯光纖耦合器的融接拉錐耦合方法，其特征在于所述的密封為在套管兩端用環(huán)氧樹脂封裝固化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單芯光纖與多芯光纖耦合器及其融接拉錐耦合方法，它是將一根單芯光纖和一根多芯光纖的一端的涂敷層剝離，再通過光纖焊接機(jī)在剝離處進(jìn)行直接融接，并在焊點(diǎn)處加熱實(shí)施熔融拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測，當(dāng)錐體腰部拉細(xì)到錐體對(duì)光功率進(jìn)行分配達(dá)到的預(yù)定分光比時(shí)停止拉錐。該方法的技術(shù)特征在于將單芯光纖與多芯光纖熔融焊接后，在焊點(diǎn)處實(shí)施熔融拉錐，從而形成一個(gè)錐形的光能量分配區(qū)，實(shí)現(xiàn)光功率的分配。該方法可將單芯光纖中的光功率耦合分配到多芯光纖的每個(gè)纖芯中，或?qū)⒍嘈竟饫w中的光波耦合到單芯光纖中，實(shí)現(xiàn)分光與合光的功能。
文檔編號(hào)G02B6/24GK1967302SQ20061015103
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者苑立波, 劉志海, 楊軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)