專利名稱：雙芯光纖的耦合裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖耦合器技術領域，尤其涉及一種雙芯光纖的耦合裝置及其制造方 法。
背景技術：
光纖耦合器是光纖通信網絡、光纖傳感以及光纖測量中廣泛使用的一種無源器 件，通常采用光纖熔融拉錐及器件封裝技術來實現光纖中的功率和波長的穩(wěn)定分配。全光纖耦合器的制造工藝目前主要有熔錐法、磨拋法和腐蝕法。熔錐法是把兩根 光纖的涂覆層去掉，然后靠在一起用高溫的火焰加熱使之熔化，在光纖熔化時在光纖兩端 加力拉伸光纖，使光纖熔融區(qū)成為錐形過渡段，從而構成耦合器。拋磨法就是把裸光纖按一 定的曲率固定在開槽的石英基片上，然后進行光學研磨、拋光，之后把兩塊這樣磨拋好的裸 光纖拼接在一起，利用光纖之間的模場耦合以構成光纖耦合器。腐蝕法則是利用化學方法 把一段裸光纖包層腐蝕掉，再把兩根腐蝕后的光纖扭絞在一起，構成光纖耦合器。但是，這 些光纖耦合器的制造方法都涉及到兩根或兩根以上光纖的并行耦合實現不同光纖之間的 光波耦合。近年來，多芯光纖得到廣泛的研究并逐漸實用化，但是多芯光纖接續(xù)以及多芯光 纖到單芯光纖的接續(xù)問題卻沒有獲得有效的解決。即使能夠實現將多芯光纖中傳輸的光最 終通過單芯光纖輸出，也不能夠實現多芯光纖的分束，不能將多芯光纖里面每一根纖芯中 傳輸的光通過尾端分別輸出。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種雙芯光纖的耦合裝置及其制造方法，基于本發(fā)明，能夠使雙芯 光纖中傳輸的光分離并通過兩個單芯光纖分別輸出。一方面，本發(fā)明公開了一種雙芯光纖的耦合裝置，包括雙芯光纖、與所述雙芯光 纖相連接的電光晶體；以及，分別與所述電光晶體相連接的第一單芯光纖和第二單芯光纖； 所述雙芯光纖包括熔融拉錐后形成第一錐區(qū)，所述第一單芯光纖和所述第二單芯光纖包括 熔融拉錐后形成第二錐區(qū)；所述第一錐區(qū)的中心線與所述第二錐區(qū)的中心線為同一直線； 第一錐區(qū)中兩個芯心線構成的平面與第二錐區(qū)中兩個芯心線構成的平面為同一平面；并且 所述第一錐區(qū)的端頭、電光晶體的端頭和所述第二錐區(qū)的端頭分別鍍有增透膜，所述增透 膜的工作波長相同；并且所述電光晶體加載有大小可調的橫向加載電壓；所述電光晶體的
縱向長度l = 且δ =0或5 = 所述電光晶體的縱向長度為光在晶體中的傳輸長度；
k為電光晶體中波導間的交叉耦合系數；δ為傳播常數。上述雙芯光纖的耦合裝置，優(yōu)選所述電光晶體為LiNbO3晶體。另一方面，本發(fā)明還公開了一種雙芯光纖的耦合裝置的制造方法，包括如下步驟 雙芯光纖處理步驟，選擇雙芯光纖，對所述雙芯光纖進行去涂覆、清洗和熔融拉錐后形成第
3一錐區(qū)，并進行切割、端面拋光和鍍增透膜的處理；電光晶體處理步驟，選擇長方形的電光 晶體，在所述電光晶體的兩個橫向表面沉積導電層，并對所述電光晶體的輸入端和輸出端 鍍增透膜；給所述電光晶體設置大小可調的橫向加載電壓；并且，設定所述電光晶體的縱
向長度ζ = 且5 =0或5 = 所述電光晶體的縱向長度為光在晶體中的傳輸長度；
k為電光晶體中波導間的交叉耦合系數；δ為傳播常數；兩個單芯光纖處理步驟，選擇兩個 單芯光纖，對所述兩個單芯光纖進行去涂覆和清洗，然后將所述兩段光纖靠緊進行熔融拉 錐后形成第二錐區(qū)，并進行切割、端面拋光和鍍增透膜的處理；對接步驟，將所述第一錐區(qū) 的端面、所述電光晶體的兩縱向端面與所述第二錐區(qū)的端面對接；所述第一錐區(qū)的中心線 與所述第二錐區(qū)的中心線為同一直線；第一錐區(qū)中兩個芯心線構成的平面與第二錐區(qū)中兩 個芯心線構成的平面為同一平面。上述雙芯光纖的耦合裝置的制造方法，其特征在于，所述電光晶體為LiNbO3晶體。本發(fā)明利用電光晶體的電光效應，通過設定晶體的長度、調節(jié)橫向所加電壓改變 晶體中的電場，改變晶體中的傳播常數，從而實現從雙芯光纖到單芯光纖的耦合以及通過 調節(jié)電壓V來調節(jié)雙芯光纖中兩根纖芯中的光到輸出端兩根單芯光纖的耦合狀態(tài)，進而實 現了雙芯光纖到單芯光纖的分束，同時還能夠通過調節(jié)外部電壓V實現輸入端雙芯光纖的 任一纖芯到輸出端任一單芯光纖輸出比例的改變。


圖1為本發(fā)明雙芯光纖的耦合裝置實施例的結構示意圖；圖2為雙芯光纖拉錐后第一錐區(qū)的示意圖；圖3本發(fā)明雙芯光纖的耦合裝置制造方法實施例的步驟流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明中，通過對雙芯光纖熔融拉錐，使雙芯光纖的兩個纖芯靠在一起，經過橫向 加載電壓的LiNbO3晶體使兩纖芯中傳輸的光產生耦合，通過調節(jié)橫向加載電壓來調節(jié)耦合 強度，實現控制從輸出端兩臂的輸出光比例，從而達到對雙芯光纖傳輸光分束的目的。下面對本發(fā)明所依據的原理進行說明。參照圖1和圖2，雙芯光纖經過拉錐后，兩個纖芯之間的距離非?？拷?，可以將其 視為兩個平行的波導。兩個平行介質波導的耦合方程式可以寫為^- = -ikBe'2Sz(1) dz=-IkAensz(2 ) dz其中A、B分別為雙芯光纖中纖芯1、2傳輸模式的振幅，k為波導間的交叉耦合，2 δ 為相位失配。經過推導變換，可得到如下表達式Pa (z) =P0-Pb(Z)(3)
權利要求
1.一種雙芯光纖的耦合裝置，其特征在于，包括雙芯光纖、與所述雙芯光纖相連接的電光晶體；以及，一端經熔融拉錐結合在一起的與 所述電光晶體相連接的第一單芯光纖和第二單芯光纖；所述雙芯光纖包括熔融拉錐后形成第一錐區(qū)，所述第一單芯光纖和所述第二單芯光纖 包括熔融拉錐后形成第二錐區(qū)；所述第一錐區(qū)的中心線與所述第二錐區(qū)的中心線為同一直 線；第一錐區(qū)中兩個芯心線構成的平面與第二錐區(qū)中兩個芯心線構成的平面為同一平面； 并且所述第一錐區(qū)的端頭、電光晶體的端頭和所述第二錐區(qū)的端頭分別鍍有增透膜，所述 增透膜的工作波長相同；并且所述電光晶體加載有大小可調的橫向加載電壓；所述電光晶體的縱向長度l=i，且δ = 0或5 = 所述電光晶體的縱向長度為光在晶體中的傳輸長度；k為電光晶體中波 導間的交叉耦合系數；S為傳播常數。
2.根據權利要求1所述的雙芯光纖的耦合裝置，其特征在于，所述電光晶體為LiNbO3 晶體。
3.—種雙芯光纖耦合裝置的制造方法，其特征在于，包括如下步驟雙芯光纖處理步驟，選擇雙芯光纖，對所述雙芯光纖進行去涂覆、清洗和熔融拉錐后形 成第一錐區(qū)，并進行切割、端面拋光和鍍增透膜的處理；電光晶體處理步驟，選擇長方形的電光晶體，在所述電光晶體的兩個橫向表面沉積導 電層，并對所述電光晶體的輸入端和輸出端鍍增透膜；給所述電光晶體設置大小可調的橫向加載電壓；并且，設定所述電光晶體的縱向長度I =》，且δ =0或5 = #;所述電光晶體的縱向長度為光在晶體中的傳輸長度；k為電光晶體中波導間的交叉耦合系數；δ為傳播常數；兩個單芯光纖處理步驟，選擇兩個單芯光纖，對所述兩個單芯光纖進行去涂覆和清洗， 然后將所述兩段光纖靠緊進行熔融拉錐后形成第二錐區(qū)，并進行切割、端面拋光和鍍增透 膜的處理；對接步驟，將所述第一錐區(qū)的端面、所述電光晶體的兩縱向端面與所述第二錐區(qū)的端 面對接；所述第一錐區(qū)的中心線與所述第二錐區(qū)的中心線為同一直線；第一錐區(qū)中兩個芯 心線構成的平面與第二錐區(qū)中兩個芯心線構成的平面為同一平面。
4.根據權利要求3所述的雙芯光纖耦合裝置的制造方法，其特征在于，所述電光晶體 為LiNbO3晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙芯光纖的耦合裝置及其制造方法。其中，該耦合裝置包括依次連接的雙芯光纖、電光晶體和一端經熔融拉錐結合在一起的與電光晶體相連接的第一單芯光纖和第二單芯光纖；電光晶體加載有大小可調的橫向加載電壓；電光晶體的縱向長度且δ＝0或電光晶體的縱向長度為光在晶體中的傳輸長度；k為電光晶體中波導間的交叉耦合系數；δ為傳播常數。本發(fā)明實現了從雙芯光纖到單芯光纖的耦合以及通過調節(jié)電壓V使雙芯光纖中兩根纖芯中的光輸出到兩根單芯光纖，進而實現了雙芯光纖到單芯光纖的分束，同時還能夠實現輸入端雙芯光纖的任一纖芯到輸出端任一單芯光纖輸出比例的改變。
文檔編號G02B6/02GK102096154SQ201010617489
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者馮亭, 劉鵬, 延鳳平, 李琦, 梁驍, 田鵬飛, 謝燕平, 陶沛琳 申請人:北京交通大學