專利名稱：雙包層對接光纖的光纖連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種光纖連接器，且更具體地涉及一種場端接、預(yù)拋光的光纖連接器，其具有用于使由高階模的激勵引起的光干涉效應(yīng)最小的雙包層對接光纖。
背景技術(shù)：
場端接預(yù)拋光光纖連接器包括兩光導(dǎo)纖維——場光導(dǎo)纖維("場光纖")和內(nèi)部對接光導(dǎo)纖維("對接光纖")——耦合處的界面。這種連接器包括預(yù)拋光前表面，其能夠與另一兼容光纖連接器連接。在這種連接器中，對接光纖基本上置于兩界面之間場光纖-對接光纖界面，以及在預(yù)拋光前表面與兼容連接器的連接器界面。
理想是，穿過單模場光纖的芯線的所有光能會繼續(xù)不受阻礙地越過該界面進入預(yù)拋光光纖連接器中對接光纖的芯線內(nèi)。在該理想情況下，據(jù)說場光纖與對接光纖之間的界面具有等于1的耦合系數(shù)Tll，因為在場光纖的芯線內(nèi)行進的所有光耦合到用于單模光纖的標(biāo)以LPC1的主模，并行進穿過對接光纖芯線。但實際上，由于場光纖與對接光纖的芯線的錯位或者用于場光纖和對接光纖的模場直徑(MFD)或光功率分布的不匹配而產(chǎn)生光干涉效應(yīng)。該錯位或不匹配激
勵用于單模光纖的諸如LPu和LPo2模的不希望的高階相干模，它們在較短長度的對接光纖內(nèi)相互干涉。該干涉可能是建設(shè)性的或破壞性的，在后一種情況下會引起連接器界面的插入損失的整體增加。
需要克服這些和其它問題的一種預(yù)拋光快速端接光纖連接器。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于端接單包層場光纖的場端接預(yù)拋光光纖連接器組件，包括雙包層對接光纖和對準(zhǔn)件。該對準(zhǔn)件接納場端接場光纖的剝開端，該剝開端鄰靠雙包層對接光纖的端部，在鄰靠點處形成界面。雙包層對接光纖包括具有半徑re的芯線、具有半徑r,的內(nèi)部包層和具有半徑r2的外部包層。比值n:re小于6.5:1。將內(nèi)部包層的折射率下?lián)诫s，從而產(chǎn)生至少0.0025的有效折射率，該折射率小于芯線的折射率但大于外部包層的折射率。雙包層對接光纖的模場直徑(MFD)大致與場光纖的MFD匹配。在一實施方式中，場光纖和雙包層對接光纖是單模類型的。在另一實施方式中，場光纖和雙包層對接光纖是多模型的。
場光纖也可以是雙包層光纖。
一種端接單包層場光纖的方法包括將場光纖的端部定位在光纖連接器組
件內(nèi)，使得該端部與至少部分設(shè)置在光纖連接器組件內(nèi)的雙包層對接光纖的端部接觸。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一方面的用于端接場光纖12的示例性場端接預(yù)拋光光
纖連接器10的側(cè)剖視圖；以及
圖2是包含在圖1的示例性光纖連接器10內(nèi)的雙包層對接光纖14的剖視圖以及雙包層對接光纖14的芯線和包層的相應(yīng)折射率的折射率曲線。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一方面的用于端接場光纖12的場端接預(yù)拋光光纖連接器10的側(cè)剖視圖。場光纖12是具有單個包層的單模光導(dǎo)纖維。連接器10將場光纖12與對接光纖14耦合在一起，這形成兩光纖12、 14在連接器10內(nèi)彼此鄰靠的界面16。連接器10可選地是共同轉(zhuǎn)讓的2006年3月14日授權(quán)的題為《可逆光導(dǎo)纖維對接光纖連接器(Reversible Fiber Optic Stub FiberConnector)》的美國專利第7,011,454號中大致描述的類型，盡管也可使用其它光纖連接器。對準(zhǔn)件18可包括用于將光纖12、 14的端部以相互固定關(guān)系對準(zhǔn)的v形溝槽板條(plank)。箍20圍繞對接光纖14的一部分，且對接光纖14的預(yù)拋光端位于箍20的預(yù)拋光前表面22處，從而它們可一起接納在接線板或其它裝置內(nèi)的適當(dāng)構(gòu)造的端口內(nèi)。常規(guī)緩沖器24圍繞場光纖12的一部分。穿過場光纖12的芯線的光是主?；蚧?單模光纖的LPw)，其描述光導(dǎo)纖維內(nèi)的徑向和方位角電磁場分布。在界面16處，在安裝期間使場光纖12和對接光纖14并到一起時兩光纖的相應(yīng)芯線可能稍微錯位或者跨越光纖12、14的相應(yīng)露出端表面可能有模場直徑(MFD)的不匹配。界面處的芯線錯位致使不希望的較高階模激勵。當(dāng)場光纖12內(nèi)的光能功率分布是如LP(m模中所呈現(xiàn)的徑向高斯分布時，芯線包層界面附近的光能激勵另外的較高階模，諸如第二階模LP 和第三階模LPQ2，它們可致使在預(yù)拋光前表面22處產(chǎn)生模態(tài)干涉。光的激勵模是相干的且根據(jù)不同的傳播常數(shù)沿不同路徑行進，所以當(dāng)它們達(dá)到對接光纖14端部處的前表面22時，根據(jù)相位差，這些模會相互干涉。該干涉與波長無關(guān)，且可以是建設(shè)性的(當(dāng)各模的電場組合在一起時)或破壞性的(當(dāng)一個模的電場抵消另一模的電場時)。破壞性干涉引起所不想要的插入損失增加。
可通過強制壓緊光纖的幾何形狀，諸如通過將具有高同心度K(或低同心度誤差)的對接光纖包含在連接器10內(nèi)來使芯線錯位的程度最小。但是，即便使用高同心度對接光纖也可能不能完全消除不理想的模態(tài)干涉，所以本發(fā)明提出一種雙包層專業(yè)光纖14，其具有相對窄的內(nèi)部包層與芯線的相應(yīng)半徑之間的比值以及內(nèi)部包層相對于芯線和外部包層的折射率深陷。較窄的內(nèi)部包層與芯線半徑比值和芯線與內(nèi)部包層折射率深陷顯著限制光纖14的芯線內(nèi)的主模并使不希望的較高階模能夠朝向折射率升高的外部包層區(qū)域延伸，由此降低芯線內(nèi)的模態(tài)交疊。較佳的是，對接光纖14具有不大于0.5pm的高同心度(或低同心度誤差)以使由場光纖12和對接光纖14的相應(yīng)芯線的錯位產(chǎn)生的干涉最小。
圖2是雙包層對接光纖14的剖視圖，該對接光纖14具有芯線30、內(nèi)部包層32、以及外部包層34，各具有相應(yīng)的折射系數(shù)ne、 n,、以及n2和相應(yīng)的半徑r。、 n、以及r2。在圖2所示的雙包層對接光纖14中，內(nèi)部包層32的折射率小于芯線30和外部包層34的折射率。內(nèi)部包層32的折射率用例如氟或硼降低，從而產(chǎn)生至少0.0025的有效折射率，該折射率小于芯線30的折射率但大于外部包層34的折射率。不同于內(nèi)部包層32的下?lián)诫s的折射率，芯線30的折射率可例如上摻雜有鍺。外部包層34的升高的折射率112小于芯線30的折射率ne。雙包層對接光纖14與通?？捎玫陌枷莅鼘庸饫w的不同在于包層與芯線比值產(chǎn)生所要求的效果，如本文所討論的那樣。內(nèi)部包層32與芯線30的相應(yīng)折射率之間的折射率深陷基本上將主模包含在芯線內(nèi)，而外部包層34的升高的折射率使較高階模在較大直徑上延伸，使它們更易于與外部包層34相互作用。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，如果雙包層光纖的內(nèi)部包層和芯線的半徑之間的比值太大，則較高階模往往會被包含在芯線內(nèi)，從而由于模態(tài)干涉產(chǎn)生較高的插入損失。內(nèi)部包層32與芯線30的半徑比值(r1: re)小于6.5: 1。內(nèi)部包層32與芯線30的較佳半徑比值(r1: re)是約為4.5: 1。通過調(diào)節(jié)折射率也可形成諸如5.5: 1和3.5: l的這種小于6.5: l的其它比值，以充分地將主模包含在芯線30內(nèi)，同時將較高階模散布到外部包層34。因為較高級模內(nèi)的能量集中在遠(yuǎn)離光軸線的一段距離處，所以它們的能量往往進一步延伸到外部包層34。
芯線與內(nèi)部包層折射率深陷對于將主模包含在芯線30內(nèi)上理想的。該深陷的深度通常通過相對折射率差(稱為A)來表征，其由以下方程給出
zl = ^^.100%，
其中ne是芯線30的折射率，rn是內(nèi)部包層32的折射率，且112是外部包層34的折射率。相對折射率差A(yù)通常表示為百分?jǐn)?shù)。較佳的是，A為至少約0.4%但不大于2.5%。
于是，對接光纖14的總體折射率曲線類似于窄而深的折射率溝。窄而深的凹陷曲線限制主模而沒有也限制不希望量的較高階模。那些較高階模往往散布到折射率升高的外部包層34，它們在那里被外部包層34的升高的折射率環(huán)所包含。
較佳的是，雙包層對接光纖14的芯線30的直徑與場光纖12的芯線直徑匹配，由此使兩光纖12、 14的MFD匹配。于是場光纖12與對接光纖14之間的直接交疊并不增加插入損失或多路徑干涉。在一實施例中，對接光纖14是像場光纖12那樣的單模光纖。
本發(fā)明的所示和上述實施例僅是示例性的且并不意味著以任何方式限制保護范圍。相反，考慮本發(fā)明包括本文未具體示出或描述的實施例。例如，盡管示出箍20與圖1中的對準(zhǔn)件18相鄰，界面16在對準(zhǔn)件18內(nèi)，但在其它實施方式中，也可使場光纖12與對接光纖14之間的界面在箍內(nèi)，諸如共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第6,604,867號中所描述的光纖連接器中所示那樣。連接器10的類型可以是LC、 SC、 FJ、 ST、或MTP型。類似地，盡管在上述實施例中，場光纖12和對接光纖14是單模類型，但本發(fā)明也考慮多模類型的場光纖12和對接光纖14。此外，盡管將場光纖12描述為單包層光纖，但其也可替代地為雙包層光纖，就像對接光纖14那樣，諸如用在對彎曲敏感的色散位移光纖或凹陷包層光纖中那樣。最后，除了具有高同心度K的對接光纖14，場光纖12也可具有高同心度以更好地對準(zhǔn)且場光纖12和對接光纖14的芯線之間的偏移較小?；蛘?，對接光纖14可具有典型的同心度。
盡管已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的特定實施例和應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于本文所披露的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)成，且從上述說明顯然有各種更改、改變和變型而不脫離本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于端接場光纖的場端接預(yù)拋光光纖連接器組件，包括雙包層對接光纖；以及對準(zhǔn)件，所述對準(zhǔn)件接納所述場光纖的一部分，所述場光纖的端部鄰靠所述雙包層對接光纖的端部，在所述光纖連接器組件內(nèi)鄰靠點處形成界面。
2. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接光 纖包括具有半徑re的芯線、具有半徑^的內(nèi)部包層和具有半徑r2的外部包層， 其中比值r,:re小于6.5: 1。
3. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接光 纖包括具有半徑re的芯線、具有半徑r,的內(nèi)部包層和具有半徑r2的外部包層， 其中比值r,:re不大于4.5: 1。
4. 如權(quán)利要求l所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接 光纖包括具有折射率ne的芯線、具有折射率m的內(nèi)部包層和具有折射率n2 的外部包層，其中相對折射率差/1 = ^=^.100%為至少約0.4%。
5. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接光 纖包括具有折射率ne的芯線、具有折射率q的內(nèi)部包層和具有折射率1!2的外 部包層，其中n2大于m。
6. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，還包括與所述對準(zhǔn) 件相鄰的箍。
7. 如權(quán)利要求6所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接光 纖的至少一部分設(shè)置在所述箍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接光 纖具有不大于0. 5pm的低芯線/包層同心度誤差。
9. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接光 纖的模場直徑(MFD)大致與所述場光纖的MFD匹配。
10. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述場光纖是單 包層光學(xué)纖維。
11. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述場光纖是雙 包層光學(xué)纖維。
12. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述場光纖是單 模類型的。
13. 如權(quán)利要求12所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述雙包層對接 光纖是單模類型的。
14. 如權(quán)利要求1所述的光纖連接器，其特征在于，所述雙包層對接光纖 包括具有半徑re的芯線、具有半徑n的內(nèi)部包層和具有半徑r2的外部包層，其 中比值r"re小于6. 5: 1，其中所述場光纖和所述雙包層對接光纖是單模類型的， 且其中所述場光纖是單包層光學(xué)纖維。
15. —種用于端接單包層、單模場光纖的場端接預(yù)拋光光纖連接器組件，包括雙包層、單模對接光纖，所述光纖包括具有半徑re的芯線、具有半徑r, 的內(nèi)部包層、以及具有半徑r2的外部包層，其中比值r^e小于6.5: 1;以及對準(zhǔn)件，所述對準(zhǔn)件接納所述單包層場光纖的一部分，所述單包層場光纖 的端部鄰靠所述雙包層對接光纖的端部，從而在所述光纖連接器組件內(nèi)鄰靠點 處形成界面。
16. 如權(quán)利要求15所述的光纖連接器組件，其特征在于，所述芯線具有 折射率ne、所述內(nèi)部包層具有折射率m，且所述外部包層具有折射率n2， 其中有效相對折射率差d-^^.100。/。為至少約0.4%。
17. —種端接單包層場光纖的方法，包括將所述場光纖的端部定位在場端 接預(yù)拋光光纖連接器組件內(nèi)，使得所述場光纖的所述端部鄰靠至少部分設(shè)置在 所述光纖連接器組件內(nèi)的雙包層對接光纖的端部。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述雙包層對接光纖包括具 有半徑re的芯線、具有半徑n的內(nèi)部包層和具有半徑r2的外部包層，其中比值 r"i"c小于6. 5: 1。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述雙包層對接光纖的模場 直徑(MFD)大致與所述場光纖的MFD匹配。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述雙包層對接光纖包括具有折射率ne的芯線和具有折射率n,的內(nèi)部包層，其中 與m之間的差大于 0. 0025。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述雙包層對接光纖包括 具有折射率ne的芯線、具有折射率m的內(nèi)部包層和具有折射率ri2的外部包 層，所述芯線的相對折射率差^1 = ^^.100%為至少約0.4%。
全文摘要
一種光纖連接器具有雙包層對接光纖，其具有深陷的芯線與內(nèi)部包層折射率曲線和升高的外部包層折射率曲線。雙包層對接光纖鄰靠單包層場光學(xué)纖維以形成主模所跨越的界面而不顯著與較高階模干涉。對接光纖的內(nèi)部包層半徑與芯線半徑的比值小于6.5∶1。內(nèi)部包層的折射率曲線相對于芯線的折射率是深陷的以將主模限制在芯線內(nèi)。外部包層的升高的折射率將較高階模更深地拉入該區(qū)域，降低與主模的干涉。場光纖和對接光纖的芯線直徑相匹配以避免模場直徑不匹配。
文檔編號G02B6/38GK101627329SQ200880007481
公開日2010年1月13日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者A·布魯斯丁, R·J·皮姆皮娜拉 申請人:泛達(dá)公司