CN103353634B - 一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法，分时初步调节、精确调节光子晶体光纤与单模光纤端面的相对位置实现精确对准，首先光子晶体光纤的一端与第一单模光纤之间进行初步调节并固定，其次对光子晶体光纤的另一端与第二单模光纤之间进行精确调节固定，然后再精确调节光子晶体光纤与第一单模光纤之间的精确对准位置，最终实现了光子晶体光纤与单模光纤的精确对准，形成最佳光路，使用本方法对准后再进行熔接，可以减少接续损耗，并且可有针对性的判断问题所在位置，避免盲目查找问题浪费人力物力资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法。
背景技术
光子晶体光纤以其独特结构设计和导光机制使其具备普通光纤不具备的许多优点，并在许多新的光纤领域得到了很好的应用，光子晶体光纤以其独特的性能引起了国内外许多学者的广泛关注。许多光学仪器的输入输出接口都是采用单模光纤，因此光子晶体光纤要迈向实用化，必须解决与单模光纤的接续问题。
由于传统光纤包层和纤芯是由不同材料组成的，熔接机能自动识别纤芯，且传统光纤是通过纤芯导光的，因此，可以通过光纤的纤芯作为精确对准点，实现光纤之间的精确对准。传统光纤既可以通过自动对准模式精确对准光纤，也可以通过手动模式，以光纤的纤芯作为精确对准点，实现光纤之间的精确对准。光纤接续的首要条件是纤芯的精确对准，以形成最佳光路，减少接续损耗。由于光子晶体光纤是由相同材料组成的微孔结构光纤，没有类似传统光纤的纤芯，熔接机无法识别光子晶体光纤的纤芯。熔接机在自动对准模式下找不到光子晶体光纤的纤芯，在手动对准模式下，由于没有类似传统光纤的纤芯，也无法判断光子晶体光纤的纤芯，因此通过熔接机的传统自动、手动对准都很难实现光子晶体光纤与单模光纤的精确对准。
目前，现有技术中没有用于光子晶体光纤的连接器，不能通过连接器连接到外部设备，因此，无法通过外部设备辅助实现光子晶体光纤之间，或与其他类型光纤的精确对准操作，大大限制了光子晶体光纤的推广及应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法，实现光子晶体光纤与单模光纤的精确对准，解决了传统的对准方法难于满足这种微孔结构光子晶体光纤与单模光纤的精确对准的问题。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法，用于将光子晶体光纤的两个端面：第一端面、第二端面分别与第一单模光纤、第二单模光纤进行精确对准；所述第一单模光纤、第二单模光纤均包括第一端面、第二端面；其中，所述光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面连接，所述光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面连接，该方法包括如下步骤：
步骤1、将所述第一单模光纤第一端面连接可见光源，调节第一单模光纤第二端面与光子晶体光纤第一端面之间的相对位置，使得光子晶体光纤第二端面出现可见光，并将第一单模光纤第二端面与光子晶体光纤第一端面固定在该位置；
步骤2、将所述可见光源更换为宽带光源，调节光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面之间的相对位置，并对第二单模光纤第二端面输出的光进行光谱分析，每次调节均获得一条光谱曲线，记录每条光谱曲线对应的光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面的位置，具有最大峰值光谱曲线对应的光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面的位置，即为光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面精确对准位置；
步骤3、保持光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面精确对准位置固定不变，调节光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面之间的相对位置，并对第二单模光纤第二端面输出的光进行光谱分析，每次调节均获得一条光谱曲线，记录每条光谱曲线对应的光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面的位置，具有最大峰值光谱曲线对应的光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面的位置，即为光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面精确对准位置。
所述可见光源为卤钨灯光源。
所述光子晶体光纤大孔直径为 6.4μm，小孔直径为3.49μm，光纤外径为125.3 μm。
所述第一单模光纤的第一端面与光源之间通过光纤连接器连接，所述光纤连接器为FC连接器、SC连接器、LC连接器、ST连接器、MTRT连接器中的任意一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
由于光子晶体光纤是由相同材料组成的微孔结构光纤，没有类似传统光纤的纤芯，熔接机无法识别光子晶体光纤的纤芯。熔接机在自动对准模式下找不到光子晶体光纤的纤芯，在手动对准模式下，由于没有类似传统光纤的纤芯，也无法判断光子晶体光纤的纤芯，因此通过熔接机的传统自动、手动对准都很难实现光子晶体光纤与单模光纤的精确对准。因此本方案针对现有技术的不足，提出了光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法，首先将光子晶体光纤的一端与第一单模光纤之间进行初步调节并固定，其次对光子晶体光纤的另一端与第二单模光纤之间进行精确调节固定，然后再精确调节光子晶体光纤的一端与第一单模光纤之间的精确对准位置，最终实现了光子晶体光纤与单模光纤的精确对准，使得续接后的光纤内部形成光路的最佳通路，减小续接对光能造成的损耗。
通过分时调节的方式，实现本方案的最终结果，如果在对准过程中有问题，使用本方法可有针对性的判断问题所在位置，避免盲目查找问题浪费人力物力资源。
附图说明
图1为应用本发明方法的结构示意图。
图2为本发明精确对准的高斯光谱曲线图。
其中，图中的标记为：1-SMA905连接器；2-第三单模光纤；3-第三光纤FC连接器；4-第一光纤FC连接器；5-第一单模光纤；6-第一光纤熔接机；7-光子晶体光纤；8-第二光纤熔接机；9-第二单模光纤；10-第二光纤FC连接器；11-光谱分析仪；12-可见光源。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
本发明提出了一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法，用于将光子晶体光纤的两个端面分别与第一单模光纤、第二单模光纤进行精确对准，所述光子晶体光纤、第一单模光纤、第二单模光纤均包括第一端面、第二端面；其中，所述光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面连接，所述光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面连接。
本实施例采用，将标准的两端带有FC连接器的单模光纤跳线从中间剪断，分为两根一端带有FC连接器的单模光纤，其中一根为：第一单模光纤5的第一端面与第一光纤连接器4连接，第一单模光纤5的第二端面为裸端面；另一根为：第二单模光纤9的第二端面与第二光纤FC连接器10连接，第二单模光纤9的第一端面为裸端面。加工或购买SMA905连接器转FC连接器的单模跳线，如图1所示，SMA905连接器1通过第三单模光纤2与第三光纤FC连接器3连接。分别将第一单模光纤5的第二端面、第二单模光纤9的第一端面、光子晶体光纤7的两个端面利用光纤切割刀切割成平整的端面，并进行清洁处理。
本方法包括如下步骤：
步骤1.将SMA905连接器1与可见光源12连接，第一光纤FC连接器4与第三光纤FC连接器3连接；并分别将第一单模光纤第二端面、光子晶体光纤第一端面放置在带有手动调节功能的第一光纤熔接机6的V型槽的两端，且第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤的第一端面之间有轴向间距，避免第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤的第一端面接触后形成拱起形状，影响光充分通过。
首先，将第一光纤熔接机6,设置成手动调节模式，手动左右调节第一光纤熔接机，使第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤的第一端面保持5μm~20μm的轴向间距；然后，手动上下动态调节第一光纤熔接机，眼睛观察光子晶体光纤的第二端面，若有可见光，则判断为第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤的第一端面初步对准；若无可见光，则继续上下动态调节第一光纤熔接机，直到光子晶体光纤的第二端面出现可见光为止，将第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤的第一端面固定在初步对准位置。
步骤2.维持第一光纤熔接机6位置不变，分别将光子晶体光纤的第二端面、第二单模光纤的第一端面放置在带有手动调节功能的第二光纤熔接机8的V型槽的两端，且第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤的第二端面之间有轴向间距，避免第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤的第二端面接触后形成拱起形状，影响光充分通过。将第二光纤FC连接器10与光谱分析仪输入端连接，并将可见光源12更换为宽带光源。
将第二光纤熔接机8设置成手动调节模式，手动左右调节第二光纤熔接机，使第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤的第二端面之间保持5μm~20μm的轴向间距；手动动态上下调节第二光纤熔接机，眼睛观察光谱分析仪屏幕上的输出光谱，直到出现高斯光谱，认为光路基本形成；继续手动动态上下调节第二光纤熔接机，在调节过程中，根据高斯光谱的峰值变化选择向上或向下调节第二光纤熔接机，调节原则为：若向上调节，高斯光谱的峰值增大，则继续向上调节，若向上调节高斯光谱的峰值减小，则向下调节；若向下调节，高斯光谱的峰值增大，则继续向下调节，若向下调节，高斯光谱的峰值减小，则向上调节。每次调节均得到一条高斯光谱曲线，具有最大峰值的高斯光谱曲线对应的位置即为第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤的第二端面精确对准的位置；根据上述调整原则，将具有最大峰值的高斯光谱曲线作为第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤第二端面精确对准点的曲线，该位置即为第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤第二端面的精确对准位置，将第二单模光纤第一端面与光子晶体光纤第二端面固定在该具有最大峰值高斯光谱曲线对应的位置，实现了第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤第二端面的精确对准。
本实施例以m=3为例分析手动精确调节过程，其中m为高斯光谱曲线条数；如图2所示，高斯光谱纵坐标为光功率，单位为dBm，横坐标为波长，波长范围为1460nm~1660nm。第一次手动调节第二光纤熔接机，得到位置2的高斯光谱曲线，若向上调节，得到位置1的高斯光谱曲线，则证明向上调节导致高斯光谱的峰值增大，继续向上调节；若向上调节得到位置3的高斯光谱曲线，则证明向上调节导致高斯光谱的峰值减小，则改为向下调节，如此循环。若调节过程中，得到如图2所示的3条高斯光谱曲线，三条高斯光谱曲线中位置1的峰值最大，将位置1的高斯光谱曲线作为第二单模光纤的熔接端面与光子晶体光纤第二熔接端面的精确对准点的光谱曲线，记录位置1，使第二单模光纤第一端面与光子晶体光纤第二端面固定在位置1，实现了第二单模光纤的第一端面与光子晶体光纤第二端面的精确对准。
步骤3.维持第二光纤熔接机8的位置不变，手动动态上下调节第一光纤熔接机，眼睛观察光谱分析仪屏幕上的输出光谱，记录每次调节时对应的相对位置，根据高斯光谱的峰值变化选择向上或向下调节第一光纤熔接机，调节原则为：若向上调节，高斯光谱的峰值增大，则继续向上调节，若向上调节高斯光谱的峰值减小，则向下调节；若向下调节，高斯光谱的峰值增大，则继续向下调节，若向下调节，高斯光谱的峰值减小，则向上调节。
每次调节均得到一条高斯光谱曲线，具有最大峰值的高斯光谱曲线对应的位置即为第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤第一端面精确对准的位置；根据上述调整原则，将具有最大峰值的高斯光谱曲线作为第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤第一端面精确对准点的曲线，该位置即为第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤第一端面的精确对准位置，将第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤第一端面固定在该具有最大峰值高斯光谱曲线对应的位置，实现了第一单模光纤的第二端面与光子晶体光纤第一端面的精确对准。
通过上述步骤，实现了两端为单模光纤，中间为光子晶体光纤的精确对准。
本实施例中，可见光源12选择卤钨灯光源，型号为HL-2000；光子晶体光纤采用武汉烽火通信科技股份有限公司的保偏光子晶体光纤，型号为PMF-PCF-P004，其大孔直径为 6.4μm，小孔直径为3.49μm，光纤外径为125.3 μm，1550 nm波长对应的模场直径为3.7 μm。
所述步骤1中，眼睛观察的光子晶体光纤的第二端面的可见光以达到视觉最亮为宜。
本实施例中，选择宽带光源型号为Aglient83437A，光谱分析仪型号为AQ6317C,光谱分析仪的分辨率为0.1nm。
光子晶体光纤与单模光纤利用本发明提出的方法进行精确对准，在精确对准的基础上进行熔接，可以减少熔接损耗，同时此方法简单易行，解决了光纤熔接机传统的对准方法不能满足这种微孔结构光子晶体光纤与单模光纤的精确对准的问题，提高了熔接效率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.一种光子晶体光纤与单模光纤的精确对准方法，用于将光子晶体光纤的两个端面：第一端面、第二端面分别与第一单模光纤、第二单模光纤进行精确对准；所述第一单模光纤、第二单模光纤均包括第一端面、第二端面；其中，所述光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面连接，所述光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面连接，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将所述第一单模光纤第一端面连接可见光源，调节第一单模光纤第二端面与光子晶体光纤第一端面之间的相对位置，使得光子晶体光纤第二端面出现可见光，并将第一单模光纤第二端面与光子晶体光纤第一端面固定在该位置；
步骤2、将所述可见光源更换为宽带光源，调节光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面之间的相对位置，并对第二单模光纤第二端面输出的光进行光谱分析，每次调节均获得一条光谱曲线，记录每条光谱曲线对应的光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面的位置，具有最大峰值光谱曲线对应的光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面的位置，即为光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面精确对准位置；
步骤3、保持光子晶体光纤第二端面与第二单模光纤第一端面精确对准位置固定不变，调节光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面之间的相对位置，并对第二单模光纤第二端面输出的光进行光谱分析，每次调节均获得一条光谱曲线，记录每条光谱曲线对应的光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面的位置，具有最大峰值光谱曲线对应的光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面的位置，即为光子晶体光纤第一端面与第一单模光纤第二端面精确对准位置。
2.根据权利要求1所述的精确对准方法，其特征在于：所述可见光源为卤钨灯光源。
3.根据权利要求1所述的精确对准方法，其特征在于：所述光子晶体光纤大孔直径为 6.4μm，小孔直径为3.49μm，光纤外径为125.3 μm。
4.根据权利要求1所述的精确对准方法，其特征在于：所述第一单模光纤的第一端面与光源之间通过光纤连接器连接，所述光纤连接器为FC连接器、SC连接器、LC连接器、ST连接器、MTRT连接器中的任意一种。
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