[發明專利]一種用于光纖陀螺的實芯光子晶體光纖環端子的制作方法

在審

• 申請號: 201910386843.2
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110045462A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 邵洪峰;張春熹;劉嘉琪;宋鏡明;王曉偉;郭治宇;宋凝芳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B6/25
• 分類號: G02B6/25;G02B6/245
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于光纖陀螺的實芯光子晶體光纖環端子的制作方法，在將實芯光子晶體光纖環尾纖端部的涂覆層剝除，并對裸纖進行切割之后，在對端面進行研磨拋光之前，將尾纖浸入低折射率固化膠中，使尾纖空氣孔中填充固化膠，且固化膠固化后的填充深度大于待研磨量，這樣，在對端面進行研磨拋光時，可避免空氣孔壁產生微裂紋使水汽進入空氣孔，造成實芯光子晶體光纖性能劣化甚至斷裂的問題，從而可以利用直接耦合方式將實芯光子晶體光纖環尾纖與集成光學調制器芯片直接連接；并且，上述制作方法具有可靠性與普適性，不影響實芯光子晶體光纖的光波傳輸以及實芯光子晶體光纖端面的研磨、拋光，可適用于不同結構的實芯光子晶體光纖的端面處理。

技術領域

本發明涉及微結構光纖研磨工藝技術領域，尤其涉及一種用于光纖陀螺的實芯光子晶體光纖環端子的制作方法。

背景技術

光纖陀螺是一種利用薩格納克(Sagnac)效應制成的光纖角速度傳感器，其擁有無機械活動部件、無預熱時間、不敏感加速度、動態范圍寬、精度高、體積小等優點，在航空、航天、航海等軍事和民用領域發揮了重要的作用。

光纖陀螺的五大光學組成部件為寬譜光源、光纖耦合器、集成光學調制器、探測器和光纖環。集成光學調制器1與光纖環2之間連接有兩種方式，如圖1a和圖1b所示：一種是集成光學調制器尾纖端子3與光纖環2的尾纖熔接，形成光纖尾纖熔點4，如圖1a所示；另一種是集成光學調制器1的芯片與光纖環尾纖端子5直接耦合連接，如圖1b所示。

光纖陀螺中的光纖環作為光波的傳輸介質，其性能很大程度上決定了光纖陀螺的穩定性和可靠性。傳統的光纖陀螺的光纖環使用的是熊貓型保偏光纖，它使得入射光在光纖中偏振方向保持不變以降低偏振非互易誤差。隨著光纖陀螺應用領域與需求的不斷擴大，熊貓型保偏光纖的性能已不能完全滿足應用需求，特別是光纖陀螺對空間輻照以及溫度敏感性等的需求，因此，需要尋找精度更高、抗干擾能力更強的光纖代替熊貓型保偏光纖。光子晶體光纖具有受溫度影響小、抗輻射干擾能力強等重要應用特點，同時實芯光子晶體光纖的拉制工藝已較為成熟，因此使用實芯光子晶體光纖代替熊貓型保偏光纖的方案逐漸成為研究熱點。

使用實芯光子晶體光纖環代替熊貓型保偏光纖環的過程中存在著許多問題。目前光纖陀螺中集成光學調制器的尾纖為熊貓型保偏光纖，熊貓型保偏光纖環的尾纖也為熊貓型保偏光纖，集成光學調制器尾纖與熊貓型保偏光纖環尾纖采用熔接的方式連接，形成熔點，由于集成光學調制器的尾纖與熊貓型保偏光纖環的尾纖為同種類型的光纖，因此，熔接損耗、強度以及反射等性能均滿足應用需求。若利用實芯光子晶體光纖代替熊貓型保偏光纖制作光纖環，如圖2a和圖2b所示，實芯光子晶體光纖(如圖2a所示)中涂覆層6內包層7的直徑與熊貓型保偏光纖(如圖2b所示)中涂覆層6內包層7的直徑存在差異，且二者模場失配，如果使用傳統光纖熔接的方法將實芯光子晶體光纖環的尾纖與集成光學調制器的兩個熊貓型保偏光纖的尾纖進行熔接，會使得熔點損耗和強度均不及兩根熊貓型保偏光纖的對接，同時熔點處產生的背向散射會大大增強，從而會增大光纖陀螺的噪聲水平，降低光纖陀螺的精度和穩定性?；诖?，集成光學調制器芯片可以與實芯光子晶體光纖環的尾纖直接耦合連接。

在工程和應用中，將光纖與其他光學器件進行耦合連接時，為了降低插入損耗，需要保證兩個接觸端面具有緊密的物理接觸，這對光纖的端面質量提出了很高的要求。經過普通切割后的實芯光子晶體光纖，端面平整度和光潔度不高，難以滿足兩個端面緊密對接的要求，因此，需要對切割后的實芯光子晶體光纖進行端面研磨和拋光處理。

由于實芯光子晶體光纖結構的特殊性，實芯光子晶體光纖不能使用傳統光纖端面的處理方法進行研磨和拋光。實芯光子晶體光纖屬于硬脆材料，如圖2a所示，在包層7內有很多空氣孔8，在傳統研磨和拋光的過程中空氣孔壁極易產生微裂紋，而空氣中的水汽很容易進入其中，劣化光纖器件的性能甚至發生斷裂。

為了實現集成光學調制器芯片與實芯光子晶體光纖環尾纖的直接耦合，解決光纖陀螺中熔點產生的背向反射等問題，設計合理的實芯光子晶體光纖端面處理方式是解決問題的關鍵。

發明內容