CN101950050B - 波导数目失配光纤间的熔接方法 - Google Patents

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Abstract

一种波导数目失配光纤间的熔接方法，属于光通信技术及光传感技术领域。该熔接方法包含以下步骤：①剥除第一和第二单波导光纤一端的涂覆层，并将剥除涂覆层的部分***到一毛细石英管中；②对毛细石英管的中部加热熔融，使加热区域中的两根单波导光纤和毛细石英管熔缩为一整体；③从加热区域的中部截断，露出第一和第二单波导光纤的波导芯，带尾纤部分形成为第一双侧D型双波导光纤；④将第一双侧D型双波导光纤与现有技术制作的第二双侧D型双波导光纤利用商用熔接机对准熔接在一起。利用此方法可实现双波导光纤与两根单波导光纤的同时熔接，且熔接损耗小于0.1dB。

Description

波导数目失配光纤间的熔接方法
技术领域
本发明属于光通信技术及光传感技术领域，适用于制作耦合器、滤波器等光器件。
背景技术
近年来，对于双波导光纤的研究得到了广泛的关注，它是一种新型的包含一对平行波导芯的特殊结构光纤，通过设计不同结构参数的双波导光纤，可以制作许多利用单波导光纤无法完成的光器件。
例如，利用双波导光纤可以实现掺饵光纤放大器多信道放大时的增益均衡，它是利用不同波长的光在两个波导芯之间的耦合系数不同来均衡泵浦光对不同波长激光的放大作用。另外，利用双波导光纤还可以制作方向耦合器，马赫-曾德滤波器，波分复用器。如果双波导光纤的两个或一个波导芯具有光敏特性，就可以在该波导芯上写入光栅，从而制作更多复杂的功能强大的光纤器件，如上下话路滤波器。与单波导光纤相比，双波导光纤由于具有特殊的结构，既可以作为光传输介质，又可构造新器件，且利用双波导光纤制作的器件结构简单，性能稳定。另外，利用双波导光纤还可以制作用于光纤激光器稳定的窄带滤波器，可变衰减器和利用耦合器非线性效应的全光开关等高级器件，在光纤通信，尤其是全光通信中有广泛的应用前景。
波导数目失配光纤(即双波导光纤与单波导光纤)间的熔接一直是限制对双波导光纤进行深入研究的重要原因，目前特殊结构双波导光纤器件(例如，一个波导芯位于光纤的中心)与一根单波导光纤熔接的技术问题已被解决，但许多双波导光纤器件的一端需要同时与两根单波导光纤进行熔接，而这些问题一直未能被解决，因此限制了其商业应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是双波导光纤同时与两根单波导光纤的熔接，提供一种波导数目失配光纤间的熔接方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种波导数目失配光纤间的熔接方法，该方法包含以下步骤：
步骤一，取第一单波导光纤和第二单波导光纤，分别剥除第一单波导光纤和第二单波导光纤一端的涂覆层；
步骤二，取一段毛细石英管，其长度为2～10厘米，其截面内直径比第一单波导光纤和第二单波导光纤的截面外径之和大1～10微米，毛细石英管的截面外直径比其截面内直径大1～60微米；
步骤三，将第一单波导光纤和第二单波导光纤剥除涂覆层的一端***到毛细石英管中；
步骤四，对步骤三的毛细石英管的中部加热熔融，使加热区域中的第一单波导光纤，第二单波导光纤和毛细石英管熔缩为一整体；
步骤五，从加热区域的中部截断，露出第一单波导光纤的波导芯和第二单波导光纤的波导芯，带尾纤部分形成为第一双侧D型双波导光纤；
步骤六，按照文献：Peterka，P.，et al.，Twin-core fiber design andpreparation for easy splicing.Photonics Technology Letters，IEEE，2000.12(12)：p.1656-1658制作一根与第一双侧D型双波导光纤的两个波导芯之间的中心距离相等，截面形状相同的第二双侧D型双波导光纤；
步骤七，将第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤利用商用熔接机精确对准，然后熔接在一起。
步骤七所述的利用商用熔接机精确对准是指依靠第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤相同的截面形状进行粗对准，然后对第一单波导光纤和第二单波导光纤分别输入功率相同的激光，对第二双侧D型双波导光纤输出的光功率进行监测，调节第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤的相对位置，使监测到的第二双侧D型双波导光纤输出的光功率达到最大，此时达到精确对准。
本发明的技术效果：
利用此方法可实现双波导光纤与两根单波导光纤的同时熔接，且熔接损耗小于0.1dB。
附图说明
图1为第一单波导光纤和第二单波导光纤***到毛细石英管后的截面示意图。
图2为第一双侧D型双波导光纤截面示意图。
图3为第二双侧D型双波导光纤截面示意图。
图4为利用本方法制作的第一双波导光纤截面实物图。
图5为第二双侧D型双波导光纤截面实物图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明熔接方法做进一步说明。
实施例一：
波导数目失配光纤间的熔接方法包括以下步骤：
步骤一，取两段长度为1.5米的康宁公司制作的外径均为125微米的SMF-28单波导光纤分别作为第一单波导光纤1和第二单波导光纤2，剥除第一单波导光纤1和第二单波导光纤2一端的涂覆层，剥除长度为5厘米，使用氢氟酸浓溶液对剥除涂覆部分进行腐蚀，至其外径均等于55.7微米；
步骤二，取一段长度为2厘米，外直径为140微米，内直径为121.4微米的毛细石英管3；
步骤三，将第一单波导光纤1和第二单波导光纤2剥除涂覆层的一端***到毛细石英管3中，如图1所示；
步骤四，对步骤三的毛细石英管3的中部加热熔融，使加热区域中的第一单波导光纤1，第二单波导光纤2和毛细石英管3熔缩为一整体；
步骤五，从加热区域的中部截断，露出第一单波导光纤1的波导芯和第二单波导光纤2的波导芯，如图2，图4所示，此处第一单波导光纤1的波导芯和第二单波导光纤2的波导芯的中心距离缩小为45微米，带尾纤部分形成为第一双侧D型双波导光纤；
步骤六，按照文献：Peterka，P.，et al.，Twin-core fiber design andpreparation for easy splicing.Photonics Technology Letters，IEEE，2000.12(12)：p.1656-1658.制作一根双波导对称分布的圆形双波导光纤预制棒，然后对圆形双波导光纤预制棒两侧研磨或切割制作成双侧D型双波导光纤预制棒，最后通过拉丝工艺制作一根两个波导芯之间的中心距离等于45微米的，与第一双侧D型双波导光纤的截面形状相同的第二双侧D型双波导光纤，如图3，5所示；
步骤七，利用商用熔接机将第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤进行粗对准，然后对第一单波导光纤1和第二单波导光纤2分别输入功率相同的激光，对第二双侧D型双波导光纤输出的光功率进行监测，调节第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤的相对位置，使监测到的第二双侧D型双波导光纤输出的光功率达到最大，此时达到精确对准，然后将第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤熔接在一起，完成一种单波导光纤与波导芯距离为45微米的双波导光纤的熔接。
实施例二：
波导数目失配光纤间的熔接方法包括以下步骤：
步骤一，取两段长度为1米的康宁公司生产的外径均为125微米的多模单波导光纤分别作为第一单波导光纤1和第二单波导光纤2，分别剥除第一单波导光纤1和第二单波导光纤2一端的涂覆层，剥除长度为12厘米；
步骤二，取一段长度为10厘米，外直径为280微米，内直径为252微米的毛细石英管3；
步骤三，将第一单波导光纤1和第二单波导光纤2从剥除涂覆层的一端***到毛细石英管3中，如图1所示；
步骤四，对步骤三的毛细石英管3的中部加热熔融，使加热区域中的第一单波导光纤1，第二单波导光纤2和毛细石英管3熔缩为一整体；
步骤五，从加热区域的中部截断，露出第一单波导光纤1的波导芯和第二单波导光纤2的波导芯，如图2，图4所示，此处第一单波导光纤1的波导芯和第二单波导光纤2的波导芯的中心距离缩小为101微米，带尾纤部分形成为第一双侧D型双波导光纤；
步骤六，制作一根两个多模波导芯之间的距离等于101微米的第二双侧D型双波导光纤，如图3，5所示，其端面形状与步骤五制作的第一双侧D型双波导光纤相同，制作方法与实施例一相同；
步骤七，按照实施例一步骤七的对准方式利用商用熔接机将第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤熔接在一起，完成一种多模单波导光纤与光纤波导芯距离为101微米的双波导光纤的熔接。

Claims (2)

1.一种双波导光纤与单波导光纤间的熔接方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤一，取第一单波导光纤(1)和第二单波导光纤(2)，分别剥除第一单波导光纤(1)和第二单波导光纤(2)一端的涂覆层；
步骤二，取一段毛细石英管(3)，其长度为2～10厘米，其截面内直径比第一单波导光纤(1)和第二单波导光纤(2)的截面外径之和大1～10微米，毛细石英管(3)的截面外直径比其截面内直径大1～60微米；
步骤三，将第一单波导光纤(1)和第二单波导光纤(2)剥除涂覆层的一端同向***到毛细石英管(3)中；
步骤四，对步骤三的毛细石英管(3)的中部加热熔融，使加热区域中的第一单波导光纤(1)、第二单波导光纤(2)和毛细石英管(3)熔缩为一整体；
步骤五，从加热区域的中部截断，露出第一单波导光纤(1)的波导芯和第二单波导光纤(2)的波导芯，带尾纤部分形成为第一双侧D型双波导光纤；
步骤六，选择一根与第一双侧D型双波导光纤的两个波导芯之间的中心距离相等，截面形状相同的第二双侧D型双波导光纤；
步骤七，将第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤利用商用熔接机精确对准，然后熔接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种双波导光纤与单波导光纤间的熔接方法，其特征在于，步骤七所述的利用商用熔接机精确对准是指依靠第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤相同的截面形状进行粗对准，然后对第一单波导光纤(1)和第二单波导光纤(2)分别输入功率相同的激光，对第二双侧D型双波导光纤输出的光功率进行监测，调节第一双侧D型双波导光纤和第二双侧D型双波导光纤的相对位置，使监测到的第二双侧D型双波导光纤输出的光功率达到最大，此时达到精确对准。
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