一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖耦合方法領(lǐng)域，具體是一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗 親合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子晶體光纖（PCF，Photonic Crystal Fiber)，又稱為多孔光纖（HF)或者微結(jié) 構(gòu)光纖（MOF)，其具有周期性排列的空氣孔結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活可變。與傳統(tǒng)光纖相比，其具有色 散可調(diào)，非線性特性可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)無休止單模特性等優(yōu)點(diǎn)，可以用于超連續(xù)譜產(chǎn)生、光孤 子通信等領(lǐng)域，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。光子晶體光纖與普通單模光纖的低損耗熔接技術(shù)是 光子晶體光纖走向?qū)嵱没囊粋€(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。因此，如何實(shí)現(xiàn)光子晶體光纖與普通單模 光纖的低損耗熔接成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。
[0003] 1999年，Bennett等第一次熔接了 PCF和普通單模光纖（SMF)，其后國內(nèi)外學(xué)者提 出了多種關(guān)于兩類光纖的熔接方法，如PCF空氣孔塌縮，加入過渡光纖，對PCF進(jìn)行拉錐等。 這些方法都存在著一定的缺陷，如PCF塌縮空氣孔法，比較難于精確控制空氣孔的塌縮程 度；加入過渡光纖，一般會引入兩次以上的耦合，導(dǎo)致總?cè)劢訐p耗較高；對PCF進(jìn)行拉錐，則 容易破壞PCF的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，以解決 現(xiàn)有技術(shù)光子晶體光纖與普通單模光纖耦合損耗較大的問題。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0007] (1)、首先確定拉錐比例A ;
[0008] (2)、設(shè)拉錐前的光子晶體光纖直徑為D。，拉錐后的光子晶體光纖外徑為D1，則有：
[0010] 其中拉錐前的光子晶體光纖直徑D。為已知參量，A確定后，便可以計(jì)算拉錐后的光 子晶體光纖外徑D 1= D 0A，拉錐的長度L可自由設(shè)定；
[0011] (3)根據(jù)步驟（2)所得參數(shù)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐；
[0012] (4)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐后，將普通單模光纖與光子晶體光纖耦合或者連 接。
[0013] 所述的光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，其特征在于：步驟（1)中， 可根據(jù)但不限于PCF的模場直徑MFDpff和SMF的模場直徑MFD SMF來確定A :
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0016] (1)本發(fā)明光纖耦合方法，具有良好的通用性，適用于多種規(guī)格的普通單模光纖和 光子晶體光纖之間的耦合。
[0017] (2)在普通單模光纖與光子晶體光纖模場嚴(yán)重失配的情況下，能取得較好的耦合 效果。
[0018] (3)本發(fā)明步驟簡單，光纖耦合效率高。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明中光子晶體光纖正剖視圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明拉錐參數(shù)說明圖。
[0021] 圖3為本發(fā)明建立的仿真模型原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，包括以下步驟：
[0023] (1)、首先確定拉錐比例A ;
[0024] (2)、如圖2所示，設(shè)拉錐前的光子晶體光纖直徑為D。，拉錐后的光子晶體光纖外徑 SD1，則有：
[0026] 其中拉錐前的光子晶體光纖直徑D。為已知參量，A確定后，便可以計(jì)算拉錐后的光 子晶體光纖外徑D 1= D 0A，拉錐的長度L可自由設(shè)定；
[0027] (3)根據(jù)步驟（2)所得參數(shù)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐；
[0028] (4)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐后，將普通單模光纖與光子晶體光纖耦合或者連 接。
[0029] 如圖3所示，步驟⑴中，可根據(jù)但不限于PCF的模場直徑MFDot和SMF的模場直 徑MFD smf來確定A :
[0031] 具體實(shí)施例：
[0032] 選取PCF如圖1所示，其參數(shù)為：包層直徑D為125 μ m，空氣孔直徑d為1. 8 μ m， 空氣孔間距為2. 5 μ m，模場直徑MFD為2. 4 μ m。單模光纖為SMF-28,模場直徑為10. 4 μ m。 由于兩種光纖模場直徑相差較大，導(dǎo)致兩種光纖耦合損耗較大。若只考慮模場失配引起的 損耗，兩種光纖的耦合損耗理論值為7. 17dB。由模場失配造成的耦合損耗α的計(jì)算公式如 下，其中ωρσ和ω SMF分別表示PCF和SMF的模場半徑：
[0034] 本發(fā)明是一種光子晶體光纖與普通單模光纖耦合的方法，步驟如下：
[0035] (1)根據(jù) PCF 和 SMF 的模場直徑（MFD，mode field diameters)來確定 A，MFDsmf= 10. 4 μ m? MFDpcf= 2. 4 μ m ：
[0037] D。= 125 μ m，D i = D Q*A = 541. 67 μ m。選取 L = 2000 μ m。
[0038] (2)根據(jù)（I)所得參數(shù)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐。
[0039] (3)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐后，將普通單模光纖與光子晶體光纖耦合或者連 接。
[0040] 采用以上耦合方法后，PCF與SMF-28耦合損耗為0. 21dB，大幅度降低了兩種光纖 的耦合損耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 、首先確定拉錐比例A; (2) 、設(shè)拉錐前的光子晶體光纖直徑為D。，拉錐后的光子晶體光纖外徑為Dp則有：其中拉錐前的光子晶體光纖直徑D。為已知參量，A確定后，便可以計(jì)算拉錐后的光子晶 體光纖外徑Di=D0A，拉錐的長度L可自由設(shè)定； (3) 根據(jù)步驟（2)所得參數(shù)對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐； (4) 對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐后，將普通單模光纖與光子晶體光纖耦合或者連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，其特征在 于：步驟（1)中，可根據(jù)但不限于PCF的模場直徑MFDrc#PSMF的模場直徑MFDSMF來確定A:
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光子晶體光纖與普通單模光纖低損耗耦合方法，步驟如下：（1）確定拉錐參數(shù)，對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐。（2）對光子晶體光纖進(jìn)行反拉錐后，將普通單模光纖與光子晶體光纖耦合或連接。本發(fā)明可適用于多種光子晶體光纖與普通單模光纖之間的低損耗耦合；在光子晶體光纖與普通單模光纖的模場嚴(yán)重失配的情況下，該方法也能取得良好的效果。
【IPC分類】G02B6/02, G02B6/24
【公開號】CN105259612
【申請?zhí)枴緾N201510468878
【發(fā)明人】姜海明, 張靜, 謝康, 王二壘
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月30日