[发明专利]一种分光比可控的单模光纤与同轴双波导光纤耦合器

说明书

本发明提供一种分光比可控的单模光纤与同轴双波导光纤耦合器。其特征是：它由低折射率毛细管、单模光纤和同轴双波导光纤组成。所述组成中，同轴双波导光纤剥除涂覆层后，插入尺寸合适的低折射率毛细管中，拉制绝热转换锥区，在锥腰处切割与单模光纤熔接后，再于外套低折射率毛细管的同轴双波导光纤上拉制调制分光比的绝热锥区。在第一次拉锥的锥腰处，低折射率毛细管成为包层，同轴双波导光纤成为纤芯，实现光的绝热转换，使光能高效率匹配耦合；第二次拉制的绝热锥实现重新分配和精确控制同轴双波导光纤的双芯分光比。本发明可用于需要精确控制分光比的单模光纤和同轴双波导光纤耦合器制备，可广泛用于光纤器件技术领域。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种分光比可控的单模光纤与同轴双波导光纤耦合器，属于光纤器件技术领域。

(二)背景技术

光纤耦合器是在光纤光路中，对光信号实现延续、分路、合路、插入和分配的无源器件，被广泛地应用于通信、传感、测量等领域，并发挥了极其重要的作用。分光比是光纤耦合器的主要参数之一。如何在提高光纤耦合器机械强度的前提下，精确控制分光比，一直是需要人们不断研究的技术问题。

目前的制备方法有三类：磨抛法、腐蚀法和熔锥法。其中磨抛法和腐蚀法难以精确控制分光比，只能粗略做到光纤耦合。熔锥法使光纤熔融区成为锥形过度段，因而具备精确控制分光比的前提。

例如专利CN100456066C提出的单芯光纤与多芯光纤耦合器的制备方法，其将单模光纤与多芯光纤熔接后，在焊点处加热，实施熔融拉锥，可以通过光功率监测，实现分光比的控制。但是这种方法有以下的几个缺点：(1)由于拉锥后的锥区直径很细，导致器件的稳定性和可靠性相对较差；(2)一般情况下，单芯光纤和多芯光纤的熔点不同，因此在拉锥过程中很难通过控制温度，使得熔融锥区的对称，从而影响到耦合效果和分光比；(3)拉锥过程的光场耦合受外界空气环境的影响较大。

而另一件专利CN109239845B提出的多芯光纤耦合器，是将多个单模光纤按照多芯光纤纤芯相对位置进行排列，使用圆形套管固定，拉锥，使锥腰部分和多芯光纤包层直径大小一致，再切割熔接。但是这种方法有以下的几个缺点：(1)整个过程需要在相近的部分三次拉锥，导致器件的稳定性和可靠性相对较差；(2)熔接的时候，需要将每个单模光纤与多芯光纤的每个纤芯一一对应，使得工艺较为复杂；(3)所用方法是在第二次拉锥的时候控制分光比，第三次拉锥熔接单模光纤与多芯光纤，因而这种方法会对成品的分光比造成影响。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种分光比可控的单模光纤与同轴双波导光纤耦合器。

本发明的目的是这样实现的：

它由低折射率毛细管、单模光纤、同轴双波导光纤、介于单模光纤和同轴双波导光纤之间的绝热转换锥区以及在同轴双波导光纤上的分光比控制锥区组成。所述组成中，绝热转换锥区和分光比控制锥区都是将同轴双波导光纤插入低折射率石英毛细管中，在高温下拉锥而成。

所述的在绝热转换锥区的锥腰处，成为包层的低折射率石英毛细管直径和待熔接的单模光纤包层直径相等；成为纤芯的同轴双波导光纤直径和待熔接的单模光纤纤芯直径相等。

所述的分光比控制锥区，是在外套低折射率石英毛细管的同轴双波导光纤上高温熔融拉制绝热锥，并通过调整锥体的参数，从而调节同轴双波导光纤中两纤芯的分光比。

所述的低折射率石英毛细管，其折射率低于同轴双波导光纤和单模光纤的包层折射率。

所述的使用外套石英毛细管熔接光纤的方法，不仅能用于此单模光纤与同轴双波导光纤耦合器的制备，亦可用于在要求机械强度情况下熔接两尺寸不匹配的光纤。

一种分光比可控的单模光纤与同轴双波导光纤耦合器的制备方法：