[發明專利]一種微納光纖組件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310692542.5
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103645551A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 陳明陽
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;G02B6/255
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及非線性光纖領域，尤其涉及具有高非線性特性的微納光纖。

背景技術

微納光纖具有強約束力、強倏逝場、可重構性（超小彎曲半徑）、低連接損耗(與光纖連接)、靈活可控的色散特性等特點。由光纖的非線性系數公式：???????????????????????????????????????????????，可知，光纖的模場直徑越小，其非線性系數越高。減小普通光纖的纖芯半徑并不能實現超小模場面積的光纖，原因是纖芯半徑減小后，其束縛光能力也會下降。采用微納光纖可以解決這個問題。人們已研制出了各種基于微納光纖的無源光子器件，如耦合器、高雙折射光纖、微環諧振器等。

微納光纖通常采用光纖拉錐的方法，將光纖局部拉細，使其外部直徑為微米或亞微米及以下量級。由于光纖外部通常為空氣，其折射率低，而微納光纖折射率高，因此，微納光纖具有高數值孔徑，從而可以在纖芯直徑較小的情況下，保持有效的光傳輸。微納光纖也存在一些缺點，例如：制作完成后，若沒有對光纖進行保護，光纖的傳輸損耗會隨時間的增長而增大【Adv.?Opt.?Photon.,2009,?1(1):?107-161】。因此，需要對微納光纖進行涂覆，以保護光纖。但這樣又會導致光纖傳輸性能發生變化。

為此，人們也提出了基于微結構光纖構建小纖芯光纖。例如，利用微結構光纖可獲得高數值孔徑的特點，采用占空比的包層和小的纖芯結構，可獲得模場直徑約為1?μm的超小纖芯光纖。由于纖芯面積小，為了有效地束縛光，需要采用特殊的光纖結構，如車輪結構【Applied?Physics?B:?Lasers?and?Optics,2010,?98(2):?371-376】，即盡量增大纖芯周圍空氣孔的尺寸，減小孔之間的材料的厚度等。盡管如此，由于纖芯周圍不可能全部為空氣，支撐材料仍然會增加其模場面積，并對傳輸光的有關性能產生一定的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、制作簡便、性能穩定、具有強束縛光能力的微納光纖組件。

本發明的另一目的是給出微納光纖組件的制造方法，該方法容易操作。

本發明的技術方案是：一種微納光纖組件，包括石英管和光纖，所述光纖穿過所述石英管并在所述石英管兩端保留尾纖；所述光纖通過熔融固定在石英管兩端且位于石英管的中心軸線上；所述石英管和光纖組成的區域經拉錐形成微納光纖區；所述微納光纖區的光纖為微納纖芯。

進一步，所述光纖為單模光纖，所述微納纖芯的長度為1~100?mm，微納纖芯的直徑為0.01~25?μm。所述石英管外徑為250~5000?μm，所述石英管壁厚為20~1000?μm。所述石英管兩端的熔融區填充石英介質柱和石英毛細管。

一種微納光纖組件的制作方法，其特征是包括以下步驟：

1）將光纖中段剝離覆層形成裸光纖區，所述裸光纖區的長度大于石英管長度；

2）將裸光纖區置于石英管內，并在所述石英管兩端口與所述光纖熔融固定，并確保所述光纖在石英管內處于拉直狀態，且所述光纖處于所述石英管兩端的軸線位置；

3）將石英管拉細至原始外徑的1/3~1/50，且確保石英管內的光纖被拉細至所述光纖原始直徑的1/3~1/50。

進一步，所述步驟1)中對所述裸光纖區的光纖進行預拉錐，所述裸光纖區長度比石英管長度長10~100?mm。

進一步，在所述步驟3）的拉制過程中，在光纖一端輸入激光，在光纖另一端連接光功率計或光譜儀對傳輸光情況進行監測。

進一步，所述石英管外徑為250~5000?μm，所述石英管壁厚為20~1000?μm。