[发明专利]保偏光纤耦合器的制备方法及保偏光纤耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种保偏光纤耦合器的制备方法，本发明还涉及一种保偏光纤耦合器。

背景技术

保偏光纤耦合器一直是光纤传感器中重要的元器件之一，但由于大多数光纤属于应力型保偏光纤，用它们来做成的保偏光纤耦合器，其性能对温度的依赖性非常强，特别是偏振灵敏度和分光比。为此，现有技术中有用“三明治”结构来开发稳定性高保偏光纤耦合器的工艺，其主要是将以保偏光纤和单模光纤进行熔接，利用保偏光纤作为耦合器的输入输出端，而单模光纤经过熔融为耦合区。图1为以熊猫型保偏光纤制备2×2保偏光纤耦合器的实例，其中先将单模光纤1和2的一端分别与保偏光纤10和20的一端进行熔接，同样地单模光纤1和2的另一端也与同类型的保偏光纤通过熔接点进行熔接。这个工艺的特点看似简单，但是实现起来比较复杂和困难，生产成品率相对也比较低，因而成本就非常高。同时因为需要将保偏光纤和单模光纤进行熔接，由此熔接点的熔接损耗对耦合器的性能有着非常大的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种保偏光纤耦合器的制备方法，其有较高的对温度不敏感的性能。

为解决上述技术问题，本发明的保偏光纤耦合器的制备方法，包括如下步骤：

1)至少取一根保偏光纤，去除所述保偏光纤预定位置处的涂覆层；

2)将所述保偏光纤的一端固定后，在用加热源加热局部所述去除涂覆层的光纤段使其位于软化状态，后连续旋转所述保偏光纤的另一端，使软化后的光纤段扭转形成扭转光纤段；

3)根据设计需要，将至少一根扭转后的保偏光纤定位后和其它光纤或两根以上扭转后的保偏光纤定位后加热熔融所述扭转光纤段形成耦合区。

本发明的2×2保偏光纤耦合器，为采用本发明的保偏光纤制备而成的。

本发明的保偏光纤耦合器的制备方法，其利用了高速扭转光纤使其在加热软化的条件下发生扭转，通过扭转的局部保偏光纤改变原来保偏光纤的双折射性能，成各向同性的单模光纤后，熔融该区域制成保偏光纤耦合器的耦合区，由此避开了原有三明治结构中的熔接点熔接损耗和输入输出保偏光纤主抽对准的问题，故有效地提高生产效率、降低生产成本，同时也改善了保偏光纤耦合器的传输性能。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有技术中2×2保偏光纤耦合器的熔融耦合区前的示意图；

图2为本发明的制备中步骤2的示意图；

图3为本发明的制备中在高温下扭转后光纤的折射率分布示意图；

图4为采用本发明的方法制备2×2保偏光纤耦合器熔融耦合区前的示意图；

图5为本发明的保偏光纤耦合器制备流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的保偏光纤耦合器的制备方法(见图5)，先取一根保偏光纤，以熊猫型保偏光纤为例，在预定的位置将其外面的涂覆层剥去一定的长度(一般可为15至100mm不等)，具体要视所制备的器件特性来决定；而后将保偏光纤的一端14固定，用加热源30对局部剥去涂覆层的光纤段进行加热使光纤处于软化状态，故加热源的温度调整为能使光纤在特定的时间内软化即可，与此同时连续旋转保偏光纤的另一端15使软化的部分光纤连续扭转形成一段扭转光纤段。这里需要注意加热过程中应该避免靠近涂覆层至少2-3mm以内的区域，预留为制备器件定位时用。该加热源可设为可移动式的，在加热过程中可以沿光纤来回移动，保证光纤软化的均匀性和处于软化状态的光纤长度，以确保最终扭转光纤段的单位长度内有足够的扭转圈数。扭转光纤段的长度由加热源移动加热的范围来控制，为了工艺过程控制的需要，旋转的速度可为每秒转半圈到一圈左右。扭转光纤段的特性主要由单位长度内扭转的次数来决定的，扭转光纤段中每毫米内扭转的周期不小于1圈。图3为扭转前后光纤折射率分布特点。扭转前当然还是保偏光纤或称双折射光纤，但经高速旋转后，双折射特性消失，成为各向同性的单模光纤，其包层的折射率略有波动。以熊猫光纤为例，原来熊猫眼附近的高应力区经高速扭转后被平均掉了，其折射率分布近似为一根普通的单模光纤。从原理上讲，单位长度扭转的周期越多，折射率分布越均匀。而在实际的应用中，可通过试验确定合适的数值，一般来说每毫米内能达到扭转10个周期就足够了。这里需要说明的是，不管扭转光纤的长度是多少，扭转的角度为N×360度(其中N取不为零的整数)，如此以确保经过扭转光纤输出的光仍保持在保偏光纤的主轴上传输。可以是慢轴，也可以是快轴，具体要看器件的应用。特殊情况下也可以是N×360+M×90度(当M为1时，可用于原来输入的线偏振光定位在慢轴上，输出时就会在快轴的情况下)，其中N取不为零的整数，M为整数。