[發(fā)明專利]一種單模光纖與毛細管光纖耦合器及其制備方法

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111025477A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑立波;常鈺琪
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供的是一種單模光纖與毛細管光纖耦合器及其制備方法。其特征是：它由一根單模光纖、一根毛細管光纖以及介于單模光纖和毛細管光纖之間的絕熱錐組成。所述組成中，絕熱錐是由嵌入在石英毛細套管內(nèi)的毛細管光纖，在高溫下拉制而成，毛細管光纖纖芯內(nèi)傳輸?shù)墓饽軌蛲ㄟ^絕熱錐傳輸?shù)絾文９饫w內(nèi)，可實現(xiàn)和單模光纖高效率匹配耦合。本發(fā)明可用于毛細管光纖與單模光纖之間的光路耦合連接，可廣泛用于微納光子器件與光纖傳感領(lǐng)域。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種單模光纖與毛細管光纖耦合器，可用于毛細管光纖的光路耦合連接，屬于光纖器件技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)

隨著光纖技術(shù)的發(fā)展以及光纖通信和傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光纖器件已成為最重要的光電子器件之一。光纖耦合器是用于實現(xiàn)光信號分路或者合路，用于延長光纖鏈路的元件，屬于光被動元件領(lǐng)域，在電信網(wǎng)路、有線電視網(wǎng)路、用戶回路系統(tǒng)、區(qū)域網(wǎng)中都會應(yīng)用到。光纖傳感器是一種將被測對象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的傳感器。光纖傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強、小巧和智能化的方向發(fā)展。

在光纖傳感技術(shù)應(yīng)用的迫切需求下，產(chǎn)生了適合各個傳感應(yīng)用領(lǐng)域，各種特殊環(huán)境而特別制備的，在結(jié)構(gòu)或制備工藝上有別于常規(guī)通信的光導纖維，我們統(tǒng)稱這些光纖為特種光纖。特種光纖有很多種，大致上分三類：特殊波導結(jié)構(gòu)光纖，特殊材料組成光纖，特殊涂層材料光纖。

毛細管光纖作為一種特殊波導結(jié)構(gòu)光纖，具有普通光纖的特性，因此光纖的基本原理和理論也適用于毛細管光纖。由于毛細管光纖纖芯內(nèi)部的空心結(jié)構(gòu)，導致了它具有一系列的特殊性能，從而構(gòu)成了許多特殊的應(yīng)用，拓寬了光纖的應(yīng)用范圍。1983年，美國的Giuliani等人用一個帶有染色劑的小型玻璃質(zhì)毛細管光纖成功實現(xiàn)了空氣中的氨濃度的檢測，為毛細管光纖在傳感測量領(lǐng)域的應(yīng)用開創(chuàng)了先河。毛細管光纖作為一類特種光纖，與普通毛細管相比，具有更小的直徑，柔韌度顯著增強。與傳統(tǒng)光纖結(jié)構(gòu)相比，由于其中間的空氣孔以及特殊的波導結(jié)構(gòu)，可以使光纖中空孔的物質(zhì)很自然地與毛細管光纖波導層中泄露出來的倏逝波場相互作用，這些特性都說明了毛細管光纖在傳感領(lǐng)域的重要性。

公開號為CN101339275A的專利中提出了一種毛細管光纖與標準光纖的連接方法，該專利提出一種簡單實用，可以實現(xiàn)毛細管光纖與標準單模或多模光纖的連接方法，通過熔融、拉錐、再套毛細管密封的操作進行。本發(fā)明雖然解決了直徑相同、橫截面積配比不同的空心毛細管光纖與標準光纖的連接問題，但沒有解決毛細管光纖與單模光纖之間的耦合問題。

公開號為CN105785511B的專利中將經(jīng)過腐蝕處理的單模光纖插入玻璃套管中，采用氫氧焰對其進行拉錐處理，切割、拋光后與多芯光纖熔接實現(xiàn)多芯光纖耦合器的制備。這種耦合器制備方法的缺點是：對單模光纖進行腐蝕處理，操作難度較大。

公開號為CN129239845A的專利中提出了一種多芯光纖耦合器及其制備方法。本專利提出了一種基于低熔點套管的多芯光纖耦合器，但是其至少具備以下的幾個缺點：(1)由于拉錐后的錐區(qū)直徑很細，使得器件極其脆弱；(2)兩種光纖的熔點不同，因此在拉錐過程中難以控制溫度，從而影響耦合效果；(3)錐區(qū)的光場耦合受外界空氣環(huán)境的影響大。該技術(shù)中，兩種光纖都是實心光纖，本發(fā)明所采用的毛細管光纖為空心內(nèi)壁環(huán)形芯光纖，由于其有空氣孔結(jié)構(gòu)，因此在拉錐過程中面臨諸多困難，如何克服在先技術(shù)的不足，實現(xiàn)毛細管光纖與單模光纖的耦合，將是本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種單模光纖與毛細管光纖耦合器及其制備方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種單模光纖與毛細管光纖耦合器及其制備方法。其特征是：它由一根單模光纖、一根毛細管光纖以及介于單模光纖和毛細管光纖之間的絕熱錐組成。所述組成中，絕熱錐是由嵌入在石英毛細套管內(nèi)的毛細管光纖，在高溫下拉制而成，石英毛細套管的管壁變細形成新的包層，石英毛細套管的外直徑變細至與單模光纖直徑相同。毛細管光纖纖芯內(nèi)傳輸?shù)墓饽軌蛲ㄟ^絕熱錐傳輸?shù)絾文９饫w內(nèi)，可實現(xiàn)和單模光纖高效率匹配耦合。