[發明專利]一種選模型環芯光纖耦合器及其制作方法

在審

• 申請號: 202210342226.4
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114721090A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 周旋風;王彥斌;肖文健;蔣成龍;周含冰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63892部隊
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14;G02B6/255;G02B6/25;G02B6/26
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所(普通合伙) 41112
• 代理人: 關賀濤

一種選模型環芯光纖耦合器及制作方法，包括呈錐形的玻璃管光纖束，錐形所在的一端具有錐腰，并在錐腰處進行切割，一輸出環芯光纖，與所述玻璃管光纖束的錐腰切割處熔接；其中，所述玻璃管光纖束由所述多孔玻璃管、輸入環芯光纖和輸入單模光纖熔融塌縮而成，所述玻璃管光纖束切割后的長度能夠實現光從輸入單模光纖到輸入環芯光纖對應模式的完全耦合。解決了空間結構的環芯光纖模式轉換器穩定性不易保證，且體積大、難于集成封裝，而基于光子燈籠結構的環形光纖模式轉換器對環芯光纖的纖芯尺寸有限制，普適性不足的問題。

技術領域：

本發明涉及光纖技術領域，具體的涉及一種選模型環芯光纖耦合器及其制作方法。

背景技術：

近年來，由于單模光纖傳輸系統已經接近其香農極限，作為解決當前光通信系統容量問題的一個有效解決方案，空分復用技術越來越成為大家關注的熱點。目前空分復用技術主要有多芯光纖和模分復用兩類方案，其中基于軌道角動量模式的模分復用技術被認為是最具有可拓展性的方案之一。由于軌道角動量模式的強度呈環狀分布，因此更適合在環芯光纖中傳輸。折射率均勻分布的環芯光纖不僅能夠支持多種軌道角動量模式，而且其設計及加工工藝相對簡單，因此在模分復用系統中具有廣闊的應用前景。為了實現單模光纖與環芯光纖之間的模式復用/解復用，需要采用模式轉換器。

現有的空間結構的模式轉換器能夠實現很好的模式復用/解復用功能，但可以看出其穩定性不易保證，且體積大、難于集成封裝。由于用于模式復用/解復用的模式轉換器需要連接單模光纖和環芯光纖，因此如果能夠實現全光纖結構，會給實際應用帶來極大方便。

現有的基于光子燈籠結構的環芯光纖模式復用/解復用器，通過拉錐熔錐光纖束的方法來實現從單模光纖到環芯光纖的模式轉換。盡管這種方法實現了全光纖結構，但要求環芯光纖的纖芯厚度不能太小，這也限制了其使用范圍。

發明內容：

為了克服空間結構的環芯光纖模式轉換器穩定性不易保證，且體積大、難于集成封裝，而基于光子燈籠結構的環形光纖模式轉換器對環芯光纖的纖芯尺寸有限制，普適性不足的問題，本發明提供了一種選模型環芯光纖耦合器及其制作方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：

一種選模型環芯光纖耦合器，包括

呈錐形的玻璃管光纖束，錐形所在的一端具有錐腰，并在錐腰處進行切割，所述玻璃管光纖束包括：

一經過拉錐處理的多孔玻璃管，具有中心孔和外側孔；

一經過銷蝕處理的輸入環芯光纖，插入所述中心孔內；

一經過拉錐和銷蝕處理的輸入單模光纖，插入所述外側孔內；

一輸出環芯光纖，與所述玻璃管光纖束的錐腰切割處熔接；

其中，所述玻璃管光纖束由所述多孔玻璃管、輸入環芯光纖和輸入單模光纖熔融塌縮而成，所述玻璃管光纖束切割后的長度能夠實現光從輸入單模光纖到輸入環芯光纖對應模式的完全耦合。

所述輸入環芯光纖包括輸入環芯光纖纖芯、輸入環芯光纖包層和輸入環芯光纖涂覆層。

所述輸入環芯光纖纖芯在軸向上尺寸結構不變，所述輸入環芯光纖包層的折射率與多孔玻璃管的折射率相等，所述輸入環芯光纖與所述輸出環芯光纖有相同的結構參數。

所述輸入單模光纖包括：輸入單模光纖纖芯，輸入單模光纖包層，單模光纖涂覆層。

所述輸入單模光纖包層的折射率與多孔玻璃管的折射率相等。

一項所述的選模型環芯光纖耦合器的制作方法，包括如下步驟：

（1）光纖尺寸參數的仿真計算

根據輸入環芯光纖的基本參數信息仿真計算模式特性，模式特性包括模式類型和有效折射率，按照有效折射率相等的原則仿真計算對應輸入單模光纖所需要的纖芯尺寸，在此基礎上通過設定輸入環芯光纖和輸入單模光纖的位置關系，仿真計算光從輸入單模光纖完全耦合到輸入環芯光纖在對應模式所需的長度；