[发明专利]涉及光子晶体光纤的熔接与连接的改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种将光纤耦合至光学器件的方法、一种光纤、一种用于制造光纤的预制件、一种包括拉制预制件的制造光纤的方法、一种热处理的光纤、一种包括光纤的物品。

背景技术

近年来出现了一类新光纤。通过在光纤中引入一些孔或空隙来提供这些光纤的光学引导机构。这些孔通常与光纤平行并且沿着光纤的长度延伸。关于这种光纤的大体描述请见A.Bjarklev等著的“Photonic Crystal Fibers(光子晶体光纤)”，Kluwer Academic Publisher(Kluwer学术出版社，2003(ISBN 1-4020-7610-X)，下文中称为[Bjarklev等]。

这种光纤的导光原理基于全内反射(TIR)，其和不包含这种孔的传统光纤(非微结构光纤，在下文中也称为“标准光纤”)的导光原理相似，或者也可基于光子带隙(PBG)原理。

对于基于TIR的光纤，纤芯由包括孔、例如一些排列紧密的孔的包层区所包围，纤芯可包括固体玻璃区域，固体玻璃区域的折射率通常比包层区的有效折射率更高。

对于基于PBG的光纤，纤芯不限于实心(solid)材料。其可以是孔、或者实心背景材料和孔的组合，且被包括光子带隙的包层区包围。由于光不能透过包层区而沿着光纤引导光，因此纤芯的折射率可低至空气的折射率。因此，光被限制在纤芯内。包层区可包括包层材料，以及仔细排列的具有预定孔尺寸、间距和图案的气孔。

通常，孔或空隙可为包括折射率不同于背景材料的折射率的材料的任何所谓部件(feature)。这种所谓部件也可包括折射率高于背景材料的折射率的材料。孔或空隙可包括实心材料、气体、液体或真空。

包层中的气孔或部件可以影响光纤的光学特性。在一些光纤设计中，与其它因素相比，气孔对光纤的光学特性的影响起主导作用。通常，这种类型的光纤在下文中被称为光子晶体光纤(PCF)。这种光纤还被称为微结构光纤、多孔光纤、光子带隙光纤、孔助光纤，也可以使用其它命名。

PCF与传统的实心玻璃光纤相比具有不同的特性，因此应用在许多不同的领域上。

从小纤芯的PCF到标准光纤的过渡(transition)通常是困难的。熔接损耗通常较高(≥0.3dB-参见例如Hansen等著的“Highly Nonlinear Photonic Crystal Fiber with Zero-Dispersion at 1.55μm(1.55μm零色散的高非线性光子晶体光纤)”，光纤通信会议2002，截稿日期后提交的文章，2002)，并且机械强度通常较差。

PCF的拉锥可用于降低从PCF向标准光纤的过渡耦合的损耗(参见例如WO00049435或EP01199582)。然而，在制造拉锥的光纤区时，拉锥是既费时又费力的。

US 2002/0114574-A1公开了一种加热和拉伸的技术，这项技术应用在拉锥形光纤中部分或整体地塌陷微结构光纤，或者应用在非拉锥形光纤中保持整体直径大致相同，并分别提供呈现模式收缩或模式扩展的合成光纤。此专利公开了具有单一背景材料的单包层区(不同于多包层)的微结构光纤。

WO04049025公开了一种包括孔或空隙的光纤，其中孔沿长度方向部分塌陷。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种将光子晶体光纤耦合至光学器件的改进的方法，特别是将光子晶体光纤耦合至例如光子晶体光纤的光纤、或非微结构光纤、或其它光学器件的改进的方法。

本发明的目的之一是设计改进的光子晶体光纤从而控制光纤端的模场分布，例如控制光纤端的模式扩展。

本发明的目的之一是提供一种能够低损耗和/或高强度地熔接至其它光纤(例如标准光纤)的PCF。特别地，本发明的目的之一是提供能够低损耗和/或高强度地熔接至标准光纤的小纤芯的PCF。

本发明的目的之一是提供在PCF和标准非微结构光纤之间的低损耗和/或高强度的接合或熔接。

本发明的目的之一是提供在PCF和标准非微结构光纤之间实现低损耗和/或高强度的接合的方法。

本发明的目的之一是提供具有改进的接合特性的PCF和熔接这种PCF的应用。