專利名稱：波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信技術(shù)及光傳感技術(shù)領(lǐng)域，適用于制作耦合器、濾波器等光器件。
背景技術(shù)：
近年來，對于雙波導(dǎo)光纖的研究得到了廣泛的關(guān)注，它是一種新型的包含一對平 行波導(dǎo)芯的特殊結(jié)構(gòu)光纖，通過設(shè)計不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙波導(dǎo)光纖，可以制作許多利用單波 導(dǎo)光纖無法完成的光器件。例如，利用雙波導(dǎo)光纖可以實現(xiàn)摻餌光纖放大器多信道放大時的增益均衡，它是 利用不同波長的光在兩個波導(dǎo)芯之間的耦合系數(shù)不同來均衡泵浦光對不同波長激光的放 大作用。另外，利用雙波導(dǎo)光纖還可以制作方向耦合器，馬赫_曾德濾波器，波分復(fù)用器。如 果雙波導(dǎo)光纖的兩個或一個波導(dǎo)芯具有光敏特性，就可以在該波導(dǎo)芯上寫入光柵，從而制 作更多復(fù)雜的功能強(qiáng)大的光纖器件，如上下話路濾波器。與單波導(dǎo)光纖相比，雙波導(dǎo)光纖由 于具有特殊的結(jié)構(gòu)，既可以作為光傳輸介質(zhì)，又可構(gòu)造新器件，且利用雙波導(dǎo)光纖制作的器 件結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定。另外，利用雙波導(dǎo)光纖還可以制作用于光纖激光器穩(wěn)定的窄帶濾波 器，可變衰減器和利用耦合器非線性效應(yīng)的全光開關(guān)等高級器件，在光纖通信，尤其是全光 通信中有廣泛的應(yīng)用前景。波導(dǎo)數(shù)目失配光纖(即雙波導(dǎo)光纖與單波導(dǎo)光纖)間的熔接一直是限制對雙波導(dǎo) 光纖進(jìn)行深入研究的重要原因，目前特殊結(jié)構(gòu)雙波導(dǎo)光纖器件(例如，一個波導(dǎo)芯位于光 纖的中心)與一根單波導(dǎo)光纖熔接的技術(shù)問題已被解決，但許多雙波導(dǎo)光纖器件的一端需 要同時與兩根單波導(dǎo)光纖進(jìn)行熔接，而這些問題一直未能被解決，因此限制了其商業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是雙波導(dǎo)光纖同時與兩根單波導(dǎo)光纖的熔接，提供一 種波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法，該方法包含以下步驟步驟一，取第一單波導(dǎo)光纖和第二單波導(dǎo)光纖，分別剝除第一單波導(dǎo)光纖和第二 單波導(dǎo)光纖一端的涂覆層；步驟二，取一段毛細(xì)石英管，其長度為2 10厘米，其截面內(nèi)直徑比第一單波導(dǎo)光 纖和第二單波導(dǎo)光纖的截面外徑之和大1 10微米，毛細(xì)石英管的截面外直徑比其截面內(nèi) 直徑大1 60微米；步驟三，將第一單波導(dǎo)光纖和第二單波導(dǎo)光纖剝除涂覆層的一端插入到毛細(xì)石英 管中；步驟四，對步驟三的毛細(xì)石英管的中部加熱熔融，使加熱區(qū)域中的第一單波導(dǎo)光 纖，第二單波導(dǎo)光纖和毛細(xì)石英管熔縮為一整體；步驟五，從加熱區(qū)域的中部截斷，露出第一單波導(dǎo)光纖的波導(dǎo)芯和第二單波導(dǎo)光
3纖的波導(dǎo)芯，帶尾纖部分形成為第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；步驟六，按照文獻(xiàn)Peterka，P.，et al. , Twin-core fiber design andpreparation for easy splicing.Photonics Technology Letters, IEEE, 2000. 12(12) :p. 1656-1658制作一根與第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖的兩個波導(dǎo)芯之間的中心 距離相等，截面形狀相同的第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；步驟七，將第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖利用商用熔接機(jī) 精確對準(zhǔn)，然后熔接在一起。步驟七所述的利用商用熔接機(jī)精確對準(zhǔn)是指依靠第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第 二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖相同的截面形狀進(jìn)行粗對準(zhǔn)，然后對第一單波導(dǎo)光纖和第二單波導(dǎo) 光纖分別輸入功率相同的激光，對第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖輸出的光功率進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)節(jié) 第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖的相對位置，使監(jiān)測到的第二雙側(cè)D 型雙波導(dǎo)光纖輸出的光功率達(dá)到最大，此時達(dá)到精確對準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)效果利用此方法可實現(xiàn)雙波導(dǎo)光纖與兩根單波導(dǎo)光纖的同時熔接，且熔接損耗小于 0. ldB。


圖1為第一單波導(dǎo)光纖和第二單波導(dǎo)光纖插入到毛細(xì)石英管后的截面示意圖。圖2為第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖截面示意圖。圖3為第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖截面示意圖。圖4為利用本方法制作的第一雙波導(dǎo)光纖截面實物圖。圖5為第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖截面實物圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明熔接方法做進(jìn)一步說明。實施例一波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法包括以下步驟步驟一，取兩段長度為1. 5米的康寧公司制作的外徑均為125微米的SMF-28單波 導(dǎo)光纖分別作為第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波導(dǎo)光纖2，剝除第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波 導(dǎo)光纖2 —端的涂覆層，剝除長度為5厘米，使用氫氟酸濃溶液對剝除涂覆部分進(jìn)行腐蝕， 至其外徑均等于55. 7微米；步驟二，取一段長度為2厘米，外直徑為140微米，內(nèi)直徑為121. 4微米的毛細(xì)石
英管3 ；步驟三，將第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波導(dǎo)光纖2剝除涂覆層的一端插入到毛細(xì) 石英管3中，如圖1所示；步驟四，對步驟三的毛細(xì)石英管3的中部加熱熔融，使加熱區(qū)域中的第一單波導(dǎo) 光纖1，第二單波導(dǎo)光纖2和毛細(xì)石英管3熔縮為一整體；步驟五，從加熱區(qū)域的中部截斷，露出第一單波導(dǎo)光纖1的波導(dǎo)芯和第二單波導(dǎo) 光纖2的波導(dǎo)芯，如圖2，圖4所示，此處第一單波導(dǎo)光纖1的波導(dǎo)芯和第二單波導(dǎo)光纖2的波導(dǎo)芯的中心距離縮小為45微米，帶尾纖部分形成為第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；步驟六，按照文獻(xiàn):Peterka, P.，et al.，Twin-core fiber design and preparation for easy splicing. Photonics Technology Letters, IEEE,2000. 12(12) p. 1656-1658.制作一根雙波導(dǎo)對稱分布的圓形雙波導(dǎo)光纖預(yù)制棒，然后對圓形雙波導(dǎo)光纖 預(yù)制棒兩側(cè)研磨或切割制作成雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖預(yù)制棒，最后通過拉絲工藝制作一根兩 個波導(dǎo)芯之間的中心距離等于45微米的，與第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖的截面形狀相同的第 二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖，如圖3，5所示；步驟七，利用商用熔接機(jī)將第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖 進(jìn)行粗對準(zhǔn)，然后對第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波導(dǎo)光纖2分別輸入功率相同的激光，對第 二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖輸出的光功率進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)節(jié)第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè) D型雙波導(dǎo)光纖的相對位置，使監(jiān)測到的第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖輸出的光功率達(dá)到最大， 此時達(dá)到精確對準(zhǔn)，然后將第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖熔接在一 起，完成一種單波導(dǎo)光纖與波導(dǎo)芯距離為45微米的雙波導(dǎo)光纖的熔接。實施例二 波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法包括以下步驟步驟一，取兩段長度為1米的康寧公司生產(chǎn)的外徑均為125微米的多模單波導(dǎo)光 纖分別作為第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波導(dǎo)光纖2，分別剝除第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波 導(dǎo)光纖2 —端的涂覆層，剝除長度為12厘米；步驟二，取一段長度為10厘米，外直徑為280微米，內(nèi)直徑為252微米的毛細(xì)石英 管3;步驟三，將第一單波導(dǎo)光纖1和第二單波導(dǎo)光纖2從剝除涂覆層的一端插入到毛 細(xì)石英管3中，如圖1所示；步驟四，對步驟三的毛細(xì)石英管3的中部加熱熔融，使加熱區(qū)域中的第一單波導(dǎo) 光纖1，第二單波導(dǎo)光纖2和毛細(xì)石英管3熔縮為一整體；步驟五，從加熱區(qū)域的中部截斷，露出第一單波導(dǎo)光纖1的波導(dǎo)芯和第二單波導(dǎo) 光纖2的波導(dǎo)芯，如圖2，圖4所示，此處第一單波導(dǎo)光纖1的波導(dǎo)芯和第二單波導(dǎo)光纖2的 波導(dǎo)芯的中心距離縮小為101微米，帶尾纖部分形成為第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；步驟六，制作一根兩個多模波導(dǎo)芯之間的距離等于101微米的第二雙側(cè)D型雙波 導(dǎo)光纖，如圖3，5所示，其端面形狀與步驟五制作的第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖相同，制作方 法與實施例一相同；步驟七，按照實施例一步驟七的對準(zhǔn)方式利用商用熔接機(jī)將第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo) 光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖熔接在一起，完成一種多模單波導(dǎo)光纖與光纖波導(dǎo)芯距離 為101微米的雙波導(dǎo)光纖的熔接。
權(quán)利要求
一種波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法，其特征在于，該方法包含以下步驟步驟一，取第一單波導(dǎo)光纖(1)和第二單波導(dǎo)光纖(2)，分別剝除第一單波導(dǎo)光纖(1)和第二單波導(dǎo)光纖(2)一端的涂覆層；步驟二，取一段毛細(xì)石英管(3)，其長度為2～10厘米，其截面內(nèi)直徑比第一單波導(dǎo)光纖(1)和第二單波導(dǎo)光纖(2)的截面外徑之和大1～10微米，毛細(xì)石英管(3)的截面外直徑比其截面內(nèi)直徑大1～60微米；步驟三，將第一單波導(dǎo)光纖(1)和第二單波導(dǎo)光纖(2)剝除涂覆層的一端插入到毛細(xì)石英管(3)中；步驟四，對步驟三的毛細(xì)石英管(3)的中部加熱熔融，使加熱區(qū)域中的第一單波導(dǎo)光纖(1)，第二單波導(dǎo)光纖(2)和毛細(xì)石英管(3)熔縮為一整體；步驟五，從加熱區(qū)域的中部截斷，露出第一單波導(dǎo)光纖(1)的波導(dǎo)芯和第二單波導(dǎo)光纖(2)的波導(dǎo)芯，帶尾纖部分形成為第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；步驟六，選擇一根與第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖的兩個波導(dǎo)芯之間的中心距離相等，截面形狀相同的第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；步驟七，將第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖利用商用熔接機(jī)精確對準(zhǔn)，然后熔接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法，其特征在于，步驟七 所述的利用商用熔接機(jī)精確對準(zhǔn)是指依靠第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo) 光纖相同的截面形狀進(jìn)行粗對準(zhǔn)，然后對第一單波導(dǎo)光纖(1)和第二單波導(dǎo)光纖(2)分別 輸入功率相同的激光，對第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖輸出的光功率進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)節(jié)第一雙側(cè)D 型雙波導(dǎo)光纖和第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖的相對位置，使監(jiān)測到的第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光 纖輸出的光功率達(dá)到最大，此時達(dá)到精確對準(zhǔn)。
全文摘要
一種波導(dǎo)數(shù)目失配光纖間的熔接方法，屬于光通信技術(shù)及光傳感技術(shù)領(lǐng)域。該熔接方法包含以下步驟①剝除第一和第二單波導(dǎo)光纖一端的涂覆層，并將剝除涂覆層的部分插入到一毛細(xì)石英管中；②對毛細(xì)石英管的中部加熱熔融，使加熱區(qū)域中的兩根單波導(dǎo)光纖和毛細(xì)石英管熔縮為一整體；③從加熱區(qū)域的中部截斷，露出第一和第二單波導(dǎo)光纖的波導(dǎo)芯，帶尾纖部分形成為第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖；④將第一雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖與現(xiàn)有技術(shù)制作的第二雙側(cè)D型雙波導(dǎo)光纖利用商用熔接機(jī)對準(zhǔn)熔接在一起。利用此方法可實現(xiàn)雙波導(dǎo)光纖與兩根單波導(dǎo)光纖的同時熔接，且熔接損耗小于0.1dB。
文檔編號G02B6/255GK101950050SQ20101025260
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者寧提綱, 龐浩博, 李卓軒, 祁春慧, 裴麗, 趙瑞峰, 高嵩 申請人:北京交通大學(xué)