專(zhuān)利名稱(chēng)：空芯光子晶體光纖與單模光纖的熔接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光子晶體光纖與普通單模光纖熔接的方法及裝置，特別是 通過(guò)改變普通單模光纖一端直徑實(shí)現(xiàn)空芯光子晶體光纖與普通單模光纖很好的 匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低損耗高強(qiáng)度的熔接。
背景技術(shù)：
光子晶體光纖(PCF， photonic crystal fiber)是一種基于光子晶體技術(shù)發(fā)展 起來(lái)的新型光波導(dǎo)。它由單一介質(zhì)構(gòu)成(通常為熔融硅或聚合物)，包層由一些 在橫截面上周期性排列而在縱向保持不變的空氣孔組成，又稱(chēng)微結(jié)構(gòu)光纖或多
孔光纖，根據(jù)導(dǎo)光機(jī)制的不同可分為折射率導(dǎo)光型和帶隙導(dǎo)光型，折射率導(dǎo) 光型光纖光的傳播機(jī)制與傳統(tǒng)光纖相似都是通過(guò)實(shí)現(xiàn)纖芯折射率大于包層有效 折射率通過(guò)全內(nèi)反射實(shí)現(xiàn)的，而后者是利用光子帶隙效應(yīng)將光束縛在纖芯傳播， 由于后者光被束縛在空氣中，實(shí)現(xiàn)了光在空氣中的傳播，降低了傳輸損耗，同 時(shí)也降低了很多不利的效應(yīng)，具有很大的優(yōu)勢(shì)，因而受到了工業(yè)界廣泛的研究 和關(guān)注。
當(dāng)把光子晶體光纖用于光通信或傳感時(shí)，不可避免的要和其他光纖尤其是 標(biāo)準(zhǔn)單模光纖耦合、連接，如何有效的低損耗高強(qiáng)度的連接是光子晶體光纖廣 泛應(yīng)用必須要解決的問(wèn)題，熔接損耗主要是由模場(chǎng)失配帶來(lái)的，而產(chǎn)生模場(chǎng)失 配的因素也有很多，光子晶體光纖本身的模場(chǎng)直徑與單模光纖就不同，熔接過(guò) 程引起的空氣孔的坍塌，空氣孔內(nèi)的雜質(zhì)等都可能影響模場(chǎng)直徑進(jìn)而引起損耗， 因此必須采用合理的熔接技術(shù)與設(shè)備。
目前廣泛采用的熔接方案有
1、 電弧放電及追加放電熔接技術(shù)
采用了廣泛應(yīng)用于焊接普通單模光纖的熔接技術(shù)，通過(guò)合理控制放電時(shí)間、 放電強(qiáng)度及追加放電的次數(shù)來(lái)達(dá)到低損耗、高強(qiáng)度的熔接，對(duì)于實(shí)心光子晶體 光纖的熔接可以達(dá)到很好的效果，但是對(duì)于空芯光子晶體光纖來(lái)講，由于空氣 孔所占的比例很大，電弧放電加熱時(shí)不可避免的會(huì)造成空氣孔的坍塌，引起光 子晶體光纖橫截面的凹陷，從而在兩光纖截面處形成空氣縫隙，引起光的泄露 帶來(lái)?yè)p耗，適用范圍受到限制。
2、 使用C02激光器熔接技術(shù)
這種技術(shù)主要時(shí)為了消除在熔接過(guò)程巾，空氣孔中的顆粒、溶液、氣泡等雜質(zhì)帶來(lái)的損耗，也沒(méi)有消除空氣孔坍塌帶來(lái)的損耗。
3、使用GRIN Fiber熔接技術(shù)
這種方法是由A,D.Yablon在OFC2004會(huì)議上提出的，雖然降低了熔接損耗， 但是操作方法不方便而且受到光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，在熔接過(guò)程也無(wú) 法消除顆粒、溶液、氣泡等雜質(zhì)帶來(lái)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景，本發(fā)明的目的是提供一種空芯光子晶體光纖與單模光纖低 損耗高強(qiáng)度的熔接方法。
本發(fā)明的空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，包括以下步驟-
1) 將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段和喇叭狀過(guò)渡段；
2) 將單模光纖的裸纖段和過(guò)渡段伸入空芯光子晶體光纖的纖芯，使兩光纖 等直徑面接觸，用C02激光器熔接。
本發(fā)明的的優(yōu)點(diǎn)是-
1、 將單模光纖連接段放入空芯光子晶體光纖的纖芯中直接傳光，由模場(chǎng)失 配引起的損耗變得很小，由于熔接加熱引起的空氣孔的對(duì)塌引起的損耗也可以 通過(guò)喇叭狀過(guò)渡段得到補(bǔ)償，而且也不會(huì)影響光子晶體光纖結(jié)構(gòu)對(duì)光束的束縛， 實(shí)現(xiàn)很好的傳光，減小了熔接損耗；
2、 采用C02激光器熔接可以進(jìn)一步降低損耗。
3、 空氣孔的坍塌引起的空芯的凹陷由單模光纖的過(guò)渡段得到了補(bǔ)償，可以 通過(guò)增大空氣孔坍塌增強(qiáng)熔接強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度熔接；
4、 本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，易于操作，光纖耦合效率高。


圖1為單模光纖連接段剝離包層和涂覆層的示意圖 圖2為空芯光子晶體光纖橫截面示意圖 圖3為單模光纖和空芯光子晶體光纖對(duì)準(zhǔn)效果圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，本發(fā)明的空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，包括以下 步驟
1) 將單模光纖3連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段l和喇叭狀過(guò)渡 段2 (見(jiàn)圖1);
2) 將單模光纖的裸纖段1和過(guò)渡段2伸入圖2所示的空芯光子晶體光纖4 的纖芯5中，使兩光纖等直徑面接觸(見(jiàn)圖3)，然后用C02激光器熔接。實(shí)施例
選用與單模光纖SMF28有相似模場(chǎng)直徑的空芯光子晶體光纖，空芯光子晶
體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)為晶格常數(shù)A為4.7微米，纖芯直徑為12.7微米。
將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成20微米長(zhǎng)度的裸纖段和喇叭 狀過(guò)渡段；將連接段伸入空芯光子晶體光纖，使兩光纖等直徑面接觸，單模光 纖的連接段在空芯光子晶體光纖的纖芯中可以直接傳光，此時(shí)由模場(chǎng)失配造成 的損耗會(huì)很??；由于空芯光子晶體光纖空氣比重很大，本發(fā)明通過(guò)喇叭狀過(guò)渡 段可以抵消由于空氣孔坍塌界面凹陷引起的空氣間隙，從而降低損耗；過(guò)渡段 上未完全剝離的包層仍可以通過(guò)全內(nèi)反射起到束縛傳光的作用，還可使過(guò)渡段 有足夠大的直徑來(lái)完全匹配空芯光子晶體光纖的纖芯；使用C02激光器熔接既 可以實(shí)現(xiàn)清潔的目的減少顆粒，液體及氣泡帶來(lái)的影響又可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的熔 接。
權(quán)利要求
1.空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，其特征是包括以下步驟1)將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段(1)和喇叭狀過(guò)渡段(2)；2)將單模光纖的裸纖段和過(guò)渡段伸入空芯光子晶體光纖的纖芯(5)，使兩光纖等直徑面接觸，用CO2激光器熔接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，步驟如下將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段和喇叭狀過(guò)渡段；將單模光纖的裸纖段和過(guò)渡段伸入空芯光子晶體光纖的纖芯，使兩光纖等直徑面接觸，用CO₂激光器熔接。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，易于操作，光纖耦合效率高，可實(shí)現(xiàn)低損耗高強(qiáng)度熔接。
文檔編號(hào)G02B6/255GK101561535SQ200910098680
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者承 劉, 孫麗艷, 舒曉武, 侃 陳, 黃騰超 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)