光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖耦合方法領(lǐng)域，具體是一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗 耦合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子晶體光纖（PCF，Photonic Crystal Fiber)，又稱為多孔光纖（HF)或者微結(jié) 構(gòu)光纖（MOF)，其具有周期性排列的空氣孔結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活可變。與傳統(tǒng)光纖相比，其具有色 散可調(diào)，非線性特性可調(diào)，可以實現(xiàn)無休止單模特性等優(yōu)點，可以用于超連續(xù)譜產(chǎn)生、光孤 子通信等領(lǐng)域，已經(jīng)成為研宄的熱點。光子晶體光纖與普通單模光纖的低損耗熔接技術(shù)是 光子晶體光纖走向?qū)嵱没囊粋€關(guān)鍵技術(shù)問題。因此，如何實現(xiàn)光子晶體光纖與普通單模 光纖的低損耗熔接成為近年來的研宄熱點之一。
[0003] 1999年，Bennett等第一次熔接了 PCF和普通單模光纖（SMF)，其后國內(nèi)外學(xué)者提 出了多種關(guān)于兩類光纖的熔接方法，如PCF空氣孔塌縮，加入過渡光纖，對PCF進行拉錐等。 這些方法都存在著一定的缺陷，如PCF塌縮空氣孔法，比較難于精確控制空氣孔的塌縮程 度；加入過渡光纖，一般會引入兩次以上的耦合，導(dǎo)致總?cè)劢訐p耗較高；對PCF進行拉錐，則 容易破壞PCF的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，以解決 現(xiàn)有技術(shù)光子晶體光纖與普通單模光纖耦合后損耗較大的問題。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0006] (1)選取光子晶體光纖選擇性填充方案：選取靠中心第一層空氣孔進行填充，填 充物折射率為nl，填充的長度為Ll ;選取靠中心第二層空氣孔進行填充，填充折射率為n2 的物質(zhì)，其填充長度L2, LI彡L2。
[0007] (2)選取合適的填充參數(shù)nl、n2、Ll、L2,對光子晶體光纖進行選擇性填充。
[0008] (3)將普通單模光纖與選擇性填充空氣孔后的光子晶體光纖耦合或連接。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0010] (1)本發(fā)明光纖耦合方法，具有良好的通用性，適用于各種規(guī)格的普通單模光纖和 光子晶體光纖之間耦合。
[0011] (2)在普通單模光纖與光子晶體光纖模場嚴(yán)重失配的情況下，能取得良好的耦合 效果。
[0012] (3)本發(fā)明光纖耦合效率高。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明中光子晶體光纖正剖視圖，其中：
[0014] 圖Ia為未填充物質(zhì)時正剖視圖；圖Ib為最靠近光子晶體光纖中心的一層空氣孔 中填充物質(zhì)時正剖視圖；圖Ic為最靠近光子晶體光纖中心的兩層空氣孔中填充物質(zhì)時正 剖視圖，附帶參數(shù)。
[0015] 圖2為本發(fā)明建立的數(shù)字仿真模型原理圖。
[0016] 圖3為【具體實施方式】數(shù)字仿真模型中BC段MFD隨填充長度L2變化關(guān)系曲線圖。
[0017] 圖4為【具體實施方式】數(shù)字仿真模型中CD段MFD隨填充長度L/變化關(guān)系曲線圖。
【具體實施方式】
[0018] 參照附圖，本發(fā)明的光子晶體光纖與普通單模光纖耦合方法，步驟如下：
[0019] (1)光子晶體光纖選擇性填充方案：選取靠中心第一層空氣孔進行填充，填充物 折射率為nl，填充的長度為Ll ;填充靠中心第二層空氣孔，填充物折射率為n2,其填充長度 L2, L1>L2。
[0020] (2)通過計算機數(shù)值仿真的方式確定填充參數(shù)nl、n2 :首先建立如圖2數(shù)值模型， 掃描nl和n2,選取合適的值，使由SMF到PCF填充部分的損耗取得最小值。
[0021] (3)通過計算機數(shù)值仿真的方式確定填充參數(shù)L1、L2 :在（3)的基礎(chǔ)之上，計算模 場直徑MFD隨填充長度L2的變換情況，觀察并選取合適的L2值，使圖2中BC段末端C處 的模場直徑取得最小的值之一，確定L2 ;同理，計算模場直徑MFD隨填充長度Ll的變換情 況，觀察并選取合適的Ll值，使圖2中⑶段末端D處的模場直徑取得最小的值之一，確定 Llo
[0022] (4)將普通單模光纖與選擇性填充空氣孔后的光子晶體光纖耦合或連接。
[0023] 實施例：
[0024] 本例選取PCF如圖Ic所示，其參數(shù)為：包層直徑D為125 μπι，空氣孔直徑d為 1. 8 μ m，空氣孔間A距為2. 5 μ m，模場直徑MFD為2. 4微米。單模光纖為SMF-28,模場直徑 為10. 4 μπι。由于兩種光纖模場直徑相差較大，導(dǎo)致兩種光纖親合損耗較大。若只考慮模 場失配引起的損耗，兩種光纖的耦合損耗理論值為7. 17dB。由模場失配造成的耦合損耗α 的計算公式如下，其中《rcF和ω SMF分別表示PCF和SMF的模場直徑：
【主權(quán)項】
1. 一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，其特征在于選擇性填充光子晶 體光纖的包層空氣孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，其特征 包括以下步驟： (1) 選取光子晶體光纖選擇性填充方案：選取靠中心第一層空氣孔進行填充，填充物折 射率為nl，填充的長度為Ll;選取靠中心第二層空氣孔進行填充，填充折射率為n2的物質(zhì)， 其填充長度L2,Ll彡L2 ; (2) 選取合適的填充參數(shù)nl、n2、LUL2,對光子晶體光纖進行選擇性填充； (3) 將普通單模光纖與選擇性填充空氣孔后的光子晶體光纖耦合或連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，步驟如下：確定填充方案，選擇性地對光子晶體光纖的空氣孔進行填充；選取合適的填充參數(shù)，對光子晶體光纖進行填充；將普通單模光纖與填充后的光子晶體光纖進行耦合。本發(fā)明可適用于多種光子晶體光纖與普通單模光纖之間的低損耗耦合，在光子晶體光纖與普通單模光纖的模場嚴(yán)重失配的情況下，該方法的優(yōu)勢更為明顯。
【IPC分類】G02B6-02, G02B6-24
【公開號】CN104698538
【申請?zhí)枴緾N201410767218
【發(fā)明人】姜海明, 張靜, 謝康, 王二壘
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月11日