[发明专利]信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器及其制备方法

权利要求书

1.一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器，包括泵浦光纤(2)、信号光纤(4)和输出光纤(6)；其特征在于，还包括过渡玻璃管(1)、套管(21)和保护层；

所述泵浦光纤(2)为石英基光纤，其右端为剥除涂覆层后的泵浦光纤结合端；

所述信号光纤(4)为高热膨胀系数的氟化物光纤，其右端为剥除涂覆层后的信号光纤结合端；

所述输出光纤(6)为高热膨胀系数的氟化物光纤，其左端为剥除涂覆层后的输出光纤结合端；

多根泵浦光纤(2)的泵浦光纤结合端周向环绕的分布在过渡玻璃管(1)的外围，并通过套设在泵浦光纤(2)外围的套管(21)束紧在过渡玻璃管(1)的外表面，且所述信号光纤(4)的信号光纤结合端插装于过渡玻璃管(1)的内腔中，形成复合式光纤结构；所述复合式光纤结构经熔融拉锥后形成具有未拉锥区段、拉锥过渡区段和锥腰区段的锥形结构，复合式光纤结构的锥腰区段经切割后形成复合式光纤结合端；

复合式光纤结构的复合式光纤结合端和输出光纤(6)的输出光纤结合端同轴心对齐且熔融连接形成光纤合束器；

所述保护层覆盖在光纤合束器的外部。

2.根据权利要求1所述的一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器，其特征在于，所述泵浦光纤(2)为纤芯/直径为105μm/125μm的光纤；所述信号光纤(4)为纤芯/直径为20μm/250μm的光纤；所述输出光纤(6)为纤芯/直径为20μm/250μm的光纤。

3.根据权利要求1或2所述的一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器，其特征在于，所述过渡玻璃管(1)为石英玻璃管。

4.一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：制备一根过渡玻璃管(1)；

步骤二:先选择石英基光纤作为泵浦光纤(2)，并将多根泵浦光纤(2)一端的涂覆层剥除，再通过组束夹具将多根泵浦光纤(2)去除涂覆层的一端围绕过渡玻璃管(1)的外表面均匀排布，然后将套管(21)套设在多根泵浦光纤(2)外部，以通过套管(21)对多根泵浦光纤(2)和过渡玻璃管(1)进行固定并形成初始组束结构(3)；

步骤三:先将初始组束结构(3)置于拉锥平台上，对其进行加热，并确保加热温度大于石英玻璃的转变温度，再进行拉锥处理，将初始组束结构(3)的一端拉锥形成锥腰区段A(31)，然后在锥腰区段A(31)的中心进行切割，形成平面结构的截面；其中，确保锥腰区段A(31)的直径d₁满足公式(1)；

D-20μmd₁D-30μm     (1)；

式中，D为输出光纤(6)包层直径；

步骤四：先选择高热膨胀系数的氟化物光纤作为信号光纤(4)，并将信号光纤(4)一端的涂覆层剥除，再将信号光纤(4)置于拉锥平台上，对信号光纤(4)进行加热，并确保加热温度大于氟化物玻璃的转变温度，然后进行拉锥处理，将信号光纤(4)的一端形成锥腰区段B，最后在锥腰区段B的中心进行切割，形成平面结构的截面；同时，确保锥腰区段B的直径d₃满足公式(2)，确保锥腰区段B的保留锥区长度l₂满足公式(3)；

d₂-5μm＜d₃＜d₂        (2)；

l₁+50μm＞l₂＞l₁        (3)；

式中，d₂为初始组束结构(3)中过渡玻璃管(1)内壁直径；l₁为锥腰区段A(31)的保留锥区长度；

步骤五：先将步骤四中处理后的信号光纤(4)去除涂覆层的一端穿入拉锥处理后初始组束结构(3)中过渡玻璃管(1)的内腔中；再对信号光纤(4)的包层外侧进行加热，使信号光纤(4)受热膨胀与过渡玻璃管(1)紧密接触形成完整组束结构(5)；然后对完整组束结构(5)的锥腰处进行切割抛光处理，使锥腰处截面平整；

步骤六：先选择高热膨胀系数的氟化物光纤作为输出光纤(6)，并将输出光纤(6)一端的涂覆层剥除，并切割成平面结构的截面，再将完整组束结构(5)和输出光纤(6)左右横向的排布在光纤熔接设备上，并确保完整组束结构(5)的锥区截面与输出光纤(6)的锥区截面沿轴心对齐，然后，先将输出光纤(6)移动到熔接位置处，再精确控制温度升高对输出光纤(6)的连接端面(61)部分进行加热，加热到设定温度，该设定温度小于氟化物玻璃的转变温度，待输出光纤(6)端面发生明显膨胀后，再控制光纤熔接设备带动完整组束结构(5)水平移动到熔接位置处，直至两端面贴合并熔融密接，最后精确控制温度使输出光纤(6)的端面处的温度逐渐降低至室温，完成熔接过程；

步骤七：对输出光纤(6)和完整组束结构(5)的熔接区、输出光纤(6)的锥区和完整组束结构(5)的锥区覆盖保护层，完成封装后得到光纤合束器。