[发明专利]一种基于高折射率匹配液的多芯光纤分束器

说明书

本发明提供的是一种基于高折射率匹配液的多芯光纤分束器。其特征是：它由多芯光纤1、多芯光纤热扩散段2、纤端研磨的渐变折射率大芯径多芯光纤3、自聚焦透镜4、单模光纤5和高折射率匹配液6组成。本发明主要解决多芯光纤端出射光束扇入扇出及准直的问题。本发明具有制作简单、成本低、结构紧凑的优点。本发明可用于光纤通信传输系统和光纤传感系统，可广泛应用于多芯光纤与单模光纤之间、多芯光纤与波导之间以及多芯光纤与其他光学器件之间的耦合连接。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种基于高折射率匹配液的多芯光纤分束器，可用于光纤通信传输系统和光纤传感系统，可广泛应用于多芯光纤与单模光纤之间、多芯光纤与波导之间以及多芯光纤与其他光学器件之间的耦合连接，属于光纤通信领域。

(二)背景技术

光纤通信系统是信息时代不可或缺的神经系统，光纤准直器是光无源器件中的一个重要组成部分，在光纤通信系统和光纤传感系统中有着极其普遍的应用。光纤准直器的主要作用是将光纤端出射的光束变成平行光，或者将平行光汇聚入射到光纤端中。目前光纤准直透镜主要有三种：自聚焦型透镜、微球透镜、衍射透镜。

自聚焦型透镜是在光纤末端加上一段具有渐变折射率梯度，且直径大于光纤直径的棒。这种类型的准直器，通常因为自聚焦棒直径比较大，约为1mm而光纤直径为125μm。因此无法做到紧凑和小尺寸。

微球透镜是在光纤末端通过特殊的制造方法，制造一个球面透镜。这种微球透镜制造难度大，设备要求高，而且因为在光纤末端制造了一个微型透镜，限制了光纤插入连接的可能性。

衍射透镜是通过在二氧化硅棒末端进行光刻字产生，然后焊接到光纤上。这种技术的缺点是，需要光刻字掩模和光纤端部的精确对准，因此制造困难，无法进行批量生产。

伴随着光纤网络的普及，以及互联网行业的迅速发展，各行各业对于信息通讯的要求越来越高，对光纤通信系统的超大容量传输和长距离传输提出了更高的需求。基于此，单模光纤已经不能够满足当前的需求，多芯光纤必然会在光纤通信系统和光纤传感系统中应用的越来越普遍，因此，迫切需要一种基于高折射率匹配液的多芯光纤分束器，同时具有对光束准直和对多芯光纤各纤芯中的光束分束的功能，来满足多芯光纤在光纤通信系统和光纤传感系统中的应用需求，同时需要具有成本低，制作简单，结构紧凑的优势。

专利CN200910067689.9公开了一种基于高折射率固体芯光子晶体光纤的光纤分束器，包括高折射率固体芯光子晶体光纤、微透镜列阵、多束集成导出单模光纤、固定毛细管及其外套管。其特点是采用了微透镜阵列置入在高折射率固体芯光子晶体光纤的输出端，单模光纤集束排列与光子晶体光纤对齐，实现了光子晶体光纤的分束。但是光纤尺寸不匹配，无法同时解决多芯光纤端出射光束准直及分束的问题。

专利CN201010617489.9公开了一种双芯光纤的耦合装置及其制造方法，其特点是采用熔融拉锥的方式，实现了双芯光纤到单芯光纤的分束，但是不能解决多芯光纤端出射光束的准直，且实现纤芯数大于2的多芯光纤到单芯光纤的分束。

专利CN201310713985.8公开了一种光纤分束装置，其特点是采用了锥形光纤，用于将输入光纤的注入光束进行扩束，并采用了光纤分束器实现了分束功能。因为使用锥形光纤进行扩束，限制了使用的范围，而且制造连接比较困难，不能够有效实现多芯光纤端出射光束的准直及分束。

专利CN201510111281.2公开了一种基于自组装原理的多芯光纤扇出接头制作方法，其特点是采用机械加工或氢氟酸光纤腐蚀处理的方式减小单模光纤的直径，利用毛细现象进行自组装，实现多芯光纤到单模光纤的分束。该方法使用了氢氟酸，污染环境，属于危险药品，而且不能够实现多芯光纤出射光束的准直。

专利CN201610136717.8公开了一种具有相位调制功能的多芯光纤分束器，其特点是采用波导的方式对多芯光纤各纤芯进行分束。该方法没有提到对多芯光纤光束的准直，且尺寸较大，也不能够普遍对多种多芯光纤进行分束。