[發明專利]基于熔融拉錐的全光子晶體光纖起偏器及制作方法

有效

• 申請號: 202010564787.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111897047B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 梁鵠;李茂春;馬駿
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G02B6/024
• 分類號: G02B6/024;G02B6/10;G02B6/27
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發明涉及一種基于熔融拉錐的全光子晶體光纖起偏器及制作方法，起偏器包括實芯光子晶體光纖和保偏光子晶體光纖；實芯光子晶體光纖和保偏光子晶體光纖之間設置有耦合區，在耦合區內實芯光子晶體光纖和保偏光子晶體光纖通過熔融拉錐方式形成連接；實芯光子晶體光纖的一端為非偏光輸入端，保偏光子晶體光纖遠離實芯光子晶體光纖的非偏光輸入端的一端為偏振光輸出端。本發明采用全光纖耦合原理，結構緊湊，不受外界干擾，可將光子晶體光纖光源的輸出光直接轉換成線偏振光，具有高效、低損耗的特點。

技術領域

本發明屬于光子晶體光纖陀螺技術領域，具體涉及一種基于熔融拉錐的全光子晶體光纖起偏器及制作方法。

背景技術

作為新型慣性敏感元件，光纖陀螺(FOG)具有無機械活動部件、體積小、重量輕、靈敏度高以及動態范圍寬等優點，因此被廣泛用于航海、航空、航天等領域。傳統光纖陀螺采用保偏光纖繞制敏感環圈，容易受到多物理場(溫度、應力、磁場)的交叉影響從而降低陀螺性能，在深空應用時，保偏光纖經射線輻照會產生缺陷俘獲射線中的高能粒子從而導致光纖材料的物理和化學性質發生變化并降低陀螺輸出信號的信噪比、增大陀螺隨機游走系數。光子晶體光纖陀螺的出現有望解決傳統保偏光纖陀螺在性能提升與小型化發展道路上遇到的諸多問題。

光子晶體光纖(PCF)制備材料為純二氧化硅，具有對溫度、磁場、空間輻射等環境因素敏感度低的特性，相比普通保偏光纖具有更好的環境適應性，應用于光纖陀螺設計時能夠顯著提高環圈的穩定性。現階段光子晶體光纖陀螺的研制主要是利用光子晶體光纖繞制敏感環圈，而陀螺內部其他光纖器件如ASE光源、耦合器、調制器等仍然采用傳統光纖制作完成，因此光子晶體光纖陀螺的綜合性能并未達到其理論預期，相關光學器件與光子晶體光纖環圈的匹配還有待進一步優化。其中，傳統光纖與光子晶體光纖的熔接和偏振對軸等成為限制光子晶體光纖陀螺性能提升的主要技術問題，解決上述問題的有效方案是實現陀螺內部光纖器件的全光子晶體光纖化。

作為光通信領域制作模分復用/解復用器件的一種重要技術手段，熔融拉錐通過對光纖尺寸進行調整實現不同光纖中高低階模式的相位匹配耦合，從而有力地推動了模分復用系統的發展并解決單模光纖傳輸容量極限問題。此外，熔融拉錐技術還用于光纖耦合器、微納光纖傳感器制作，受到廣泛重視，但基于熔融拉錐技術的全光纖偏振器件相對較少，光纖起偏器將入射的非偏振光和不完全偏振光轉化成線偏振光，是保證光纖傳感系統全光纖化、小型化的關鍵器件之一，尤其針對光子晶體光纖陀螺的應用需求，研制將光子晶體光纖光源的輸出光直接轉換成線偏振光的全光纖起偏器具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種高效率、低損耗的基于熔融拉錐的全光子晶體光纖起偏器及制作方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案為：

一種基于熔融拉錐的全光子晶體光纖起偏器，其特征在于：包括實芯光子晶體光纖和保偏光子晶體光纖；實芯光子晶體光纖和保偏光子晶體光纖之間設置有耦合區，在耦合區內實芯光子晶體光纖和保偏光子晶體光纖通過熔融拉錐方式形成連接；實芯光子晶體光纖的一端為非偏光輸入端，保偏光子晶體光纖遠離實芯光子晶體光纖的非偏光輸入端的一端為偏振光輸出端。

進一步的：實芯光子晶體光纖以石英玻璃為基底材料，包層空氣孔形狀是圓形，按六角形網格排列，中間纖芯位于六角形網格的結點上，同時位于所述光纖的幾何中心區域。

進一步的：保偏光子晶體光纖有五層六角形排列的空氣孔，在纖芯附近存在兩個大空氣孔。

一種基于熔融拉錐的全光子晶體光纖起偏器的制作方法，包括如下步驟：

S1首先將實芯光子晶體光纖與保偏光子晶體光纖的設定拉錐段剝去涂覆層，然后利用火焰熔融拉錐系統對實芯光子晶體光纖剝去涂覆層的部分進行預拉錐，調整纖芯基模LP₀₁的色散曲線；