專利名稱：全光纖光功率監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光功率監(jiān)測器。 疼眾孜不電信業(yè)的快速發(fā)展要求網(wǎng)絡(luò)更靈活、可靠、實用、易操作和維護。在光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，各光路， 特別是光纖中的光功率的管理是一項錢的技術(shù)內(nèi)容。例如，在光纖放大器中，為保證系統(tǒng)的良 好檢測特性，通常要求各通信信道中〗輸?shù)墓夤β适蔷獾模菥陀辛硕嗦饭夤β示馄?。另外?在光信號脈沖的接收端，為了降低的，率，保證系統(tǒng)電信號的一致性，也要對各路光信號的功 率進行管理和控制。隨著高速^it信的發(fā)展，對光纖通信系統(tǒng)中的光功率的管理技術(shù)和管理成本提出了更高的要求。這就要求人們能夠探知和監(jiān)測^Nttr系統(tǒng)中各局域部分的光信號狀態(tài)，這 些M觀倒的光信號態(tài)將被做為一個正反麟回中央控制單元來監(jiān)督齡系統(tǒng)運行。在所有信號 參數(shù)中，信號光功率是需要被監(jiān)測的最重要的參數(shù)之一。無論是^lt器的輸出功率、輸入光放大 器和從光放大器輸出的信號，或者是在網(wǎng)絡(luò)旨協(xié)議中^測丟失的光信號，還是在其它一些應(yīng)用 方面，光功率監(jiān)測在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中都是關(guān)鍵因素。光纖光功率監(jiān)測器主要應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)的信道光功率和動態(tài) ^^測、實時在線測試等。光纖傳輸光功率監(jiān)測器的主要原理就M光纖光路中分出一小部M倉糧，用對此小部分 光倉糧的監(jiān)測來完自光纖中#1[光功率的監(jiān)測。目前常用的光纖傳輸光功率監(jiān)測器ft^分光會遣的方式的不同主要有三類分光結(jié)構(gòu)(1)用99: l的光纖Tap耦合器絲至光電探測器的耦織分光型；(2)在輸入輸出二根光纖間腿一個 具有部分g作用薄膜的雙向準直器，用光電探測器接收雙向準直器透射的分光宮糧的雙光纖"反 射"分光塾(3)在光纖的包層上開出窗口，不破壞光纖纖芯的光鄉(xiāng)抱層分光型。(1) (2)兩類結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的不足在于耦合器分光型由于在光纖f^r系統(tǒng)中增加了^t的光纖耦合器，使成本增高，并弓l入了光纟彌合器的插入損耗；反射分光型的光纖準直驗裝配時要求較高，另外其 對鵬的切斷也弓l入了附加損耗，因此不適用于高功率糊光的監(jiān)測。200810029414.1說明書第2/5頁光鄉(xiāng)mM^fc型中現(xiàn)有方法主^以下幾種。美國專利US2008079940A1和US2007O47875A1描述了一種iHt方法，它是利用飛秒激光器 照射光纖，使很小區(qū)域內(nèi)的光纖包層和纖芯折射率發(fā)生7JC久性改變，這樣,就使在纖芯中傳播地光 能M過這段區(qū)域時沿著此第二個波導(dǎo)區(qū)W"生泄漏分光的方法，并用光電探測器M漏的光能 量進行探測，這種方法所制成的器件由于泄漏光會較分散，使得位于光纖外的光電探測驟收分 光^4效率低，另夕Hf吏用飛秒激光器的^也較高。世界專利WO2006026618和中國專利CN101010608A描述了一種分光方法，它用二氧化碳激 光器對光鄉(xiāng)抱層加工一個"淺開口"，并將光鄉(xiāng)拷曲使得光纖表面成為一SI、j面，這種結(jié)構(gòu)4贓纖 芯中傳輸?shù)膶?dǎo)模轉(zhuǎn)為包層模，當彎曲達到誠角度時，包層^M "淺開口"中泄漏出來實現(xiàn)光纖纖芯中光能的分光，iia光電探測器餘泄漏光能ffii行探測。此方法由于只在淺開口處引出了全部包層泄漏模的一部分，因此也造成光電探測器接收分光能量的效,低，另夕卜^5S彎曲角度的 調(diào)整也働口工工魏復(fù)雜。美國專利US2005O74208A1描述了一種將光鄉(xiāng)刊ijiim后使光倉縱光纖纖芯中泄漏出來的分 光方法，此專利介紹的側(cè)ii^磨區(qū)的形狀是沿光纖軸向為一平坦區(qū)域，而且此區(qū)域的長度遠大于 光電探測器的尺寸。該專利中特另膙調(diào)側(cè)iiM^區(qū)為一平坦區(qū)域時能取得更好的探測效果，但是 我們的實艦明，該探測器的插入損耗較高、探測效^^低。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的光纖光功率監(jiān)測器光電探測效率低、制作成本高等不足，麟 一種撤高光電探測效率，而且制作簡單、財?shù)偷娜饫w光功率監(jiān)測器。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下 一種全光鄉(xiāng)m功率監(jiān)測器，包括光電探測器和一段光纖， 其特征在于，^M光纖的包層上開有一個用于泄漏光的V形缺口，皿V形缺口底部距離纖芯表面的Siffl 巨離為3 5um，戶腿光電探測器置于V形缺口夕卜側(cè)，用于探測V形缺口的泄漏光。 進一頻，所述光纖的V形缺口段是平節(jié)燈的。所述光電探測器的感應(yīng)面置于泄漏光的艦上，感應(yīng)面可垂直于光纖光軸放置或者平行于光 纖光軸放置，或者與光纖光軸成一定角度放置。光電探測器的放置位置的選擇就是為了使光電探 測器的感光面能接收到更多的泄漏光，也就是同等的泄漏光的情況下，光電探測器的輸出最大的位置就是最優(yōu)的位置。ga理i^i十算及實驗驗證，V形缺口中泄漏光相對于光纖光軸的出射角約為 80度，因此光電探測織光面平行于光纖光軸體比垂J^[2,測J蝶要好很多。為了實現(xiàn)更好的探測效果，可在光電探測器與v形缺口之間設(shè)Sg^， ffl的匯聚光的作用使探測效率更高，從而探測靈敏更高。為了探測光纖中某一波長的光功率，可在臓光電探測器與v形缺口之間設(shè)置濾光片。戶，光纖可以為，光纖、多模3^千或 光纖。若^S光纖為M光纖，為實現(xiàn)更好的探測效果，fFM光電探測器與v形缺口之間還可以包 括偏振片。作為一個整mi件，貝嚅要用固定件將光纖和光電探測器的相對位置固定下來，最好是由一 個包括v賺或者u鵬的固定件固定光纖，戶艦光電探測器也與艦固定件固定連接。J^全光纖光功率監(jiān)測器可用在^ffl信的光纖激光器、光放大器、超窄光脈沖發(fā)生器等高性能3tffii言l^牛中，也^T，于光纟千^專if令頁域。本發(fā)明的絲纖光功率監(jiān)測器的工作原理如下通常，足夠厚度的光纖包層保證了在纖芯中傳播的光場，以及在光纖包層中倏逝波場的f糧不會泄漏到光纖外部。當用拋磨的方fe^吏光纖的包層厚度減小到倏逝波場存在的區(qū)域，也就愚巨纖芯僅幾個 的區(qū)域時，就形成了一個纖芯中傳輸光的倏逝波場的"泄漏窗口"。艦"窗口"處，人們就有可能利用倏逝場來探測光纖纖芯中的傳輸光波的無損傳播或泄漏。因為是利用側(cè)iiM磨光纖包層中的倏逝場原衝ti^件或傳感器，所以制成的器件也稱為光纖倏逝場器件。本發(fā)明的光功率監(jiān)測器是在普M信光纖上，利用輪i^鄉(xiāng)fW邊lte技術(shù)，在一小段長度上將圓柱形的光鄉(xiāng)m層拋磨掉一部分光纖，M深度使得剩余包層厚度約為3-5 。根據(jù)光纖中光能的出射方向，^ 區(qū)設(shè)計 包;1 過的那段光纖沿光纖軸向呈V型的側(cè):aM磨區(qū)，V型底部距纖芯外表面3 5微米，而在未拋磨過的光纖段，仍 是圓tt^。將光電探測器置于側(cè)ii^區(qū)外側(cè)，實現(xiàn)光纖纖芯中光功率的探測。關(guān)于v形缺口，若鵬區(qū)過短，貝U由于v形缺口的應(yīng)力比體中，容易斷裂，鵬區(qū)一鵬長于3咖。本發(fā)明的光纖光功率監(jiān)測器不僅能實現(xiàn)光纖纖芯中光泄漏分光，還可實現(xiàn)較高效率的光電探測器接收M育糧。用側(cè)^ 0光鄉(xiāng)賴怖地^鄉(xiāng)^^特諸多優(yōu)點低插入損耗、低回波損耗、高彌功率處理能力；它也可細于餘光纖辦種光纖^f r系統(tǒng)中，同時還可制作1^R小、成本低的全光纖器件等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果器fffi入損敏.4dB，光電響應(yīng)率(optoelectricresponsivity)可達120mA/W，偏振相關(guān)損賴.ldB，偏振穩(wěn)定度(Polarization stability) 0.3dB。此器件可與錢纖可變光衰減體成在一起制成全光纖光功率監(jiān)控器(監(jiān)測和控 制器件)，而且由于^f頓輪式光纖側(cè)iiW技術(shù)，使得光纖^Ht部分的制作成本低。本發(fā)明與美國專禾IJUS2005074208A1臓的光功率監(jiān)測器相比，其區(qū)另U在于用V形缺口代辨 坦的拋磨區(qū)，從而實現(xiàn)更低的插入損耗和更高的探測效率。


圖l為本發(fā)明的全光纖光功率監(jiān)測器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為用^^寸裝圖1的監(jiān)測器的做'S^J"裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例l側(cè):iiW光纖的鵬區(qū)進行厚度測量的測試曲線；圖4為實施例l錢纖光功率監(jiān)測器的光電轉(zhuǎn)換輸出電壓與光纖中ft^光功率的對應(yīng)曲線圖； 圖5為實施例灘1^ 光纖的鵬區(qū)進行厚度測量的測試曲線。具體實肺式如圖1所示，本發(fā)明的^t纖光功^t測器，包括一段包層2中具備V形缺口3的光纖5， V 形缺口 3底部與纖芯1的距離為3 5um，還包括置于V形缺口夕HH啲光電探測器4。如圖2戶標，光纖5和光電探測器4固定在固定件6上，光電探測器4電極引腳7從固定件 中引出，為了實5見更好的固定效果，固定件6上最皿括用于固定光纖的V形或者U形槽。實施例l本發(fā)明的^fe纖光功^t測器制作方法如下(1) 用輪式光鄉(xiāng)fi!MM^m—段光纖的包層2進行側(cè)MM磨，制作一段沿光纖軸向呈V形的 側(cè)ii^區(qū)3，作為光纖中纖芯l中光能的分光區(qū)，側(cè)ii^區(qū)微如圖3所示；V形缺口3的底部與 纖芯l的距離為3um，側(cè)M磨區(qū)的長度為9.5咖；(2) 將側(cè)^W微5拉伸平M[S;(3) 將光電探測駒感應(yīng)平麗對V形缺口3體；(4) 將 0光纖5—端接歪恍源上，另一端接到光功率計上，并將光電探測徵的電極引 腳7接到數(shù)字電壓表上，測定光電探測^4接收光能后的輸出光電涼L^換電壓，沿光纖軸向調(diào)整 光電探測默，當光電探測駒輸出光電流離換電壓最大時，封裝固定光纖5和光電探測劉間的相對隨；(5) 將光纖5和光電探測點用固定#6封裝，光纖兩端和電極弓胸7分別固定#6之外，如圖2 所示。器件的夕卜形尺寸根據(jù)具體的4頓要求確定。(6) 對進行了夕卜封裝后的器件進行測試并標定，得到光纖光功率監(jiān)測器的光電轉(zhuǎn)換輸出電壓與光纖中fHl光功率的對應(yīng)曲線，如圖4所示，由圖4可見本實施例1的絲鄉(xiāng)恍功率監(jiān)測器有很好 的線性。實驗測試結(jié)果表明本實施例的器件插入損耗0.4dB，光電響應(yīng)率(optoelectric responsivity)可達120mA/W，偏振相^l員敏.WB，偏振穩(wěn)定度(Polarization stability) 0. 3dB。 實施例2與實施例l相比，不同之處在于V形缺口3的底部鵬至纖芯l的距離為5咖，側(cè)iiW區(qū) 的長度為5咖。實驗測試結(jié)果表明本實施例的器件插入損耗0.35dB，光電響應(yīng)率(optoelectric responsivity)可達90nA/W,偏振相關(guān)損耗O. ldB，偏振穩(wěn)定度(Polarization stability) 0. 3dB。 實施例3拋磨出圖5中就是大U型側(cè):M磨區(qū)，該側(cè)iiM磨光纖的插入損耗0.7dB，使用與實施例l中 相同的光電探測織測光能，所對應(yīng)光電響應(yīng)率2. 66mA/W。這是由預(yù)口中部較平，底部較長一 段的平坦使泄漏光能分散，不利于光電探測器的光能收集。
權(quán)利要求
1、一種全光纖光功率監(jiān)測器，包括光電探測器和一段光纖，其特征在于，所述光纖的包層上開有一個用于泄漏光的V形缺口，所述V形缺口底部距離纖芯表面的最近距離為3～5um，所述光電探測器置于V形缺口外側(cè)，用于探測V形缺口的泄漏光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1臓的絲纖光功率監(jiān)測器，其特征在于所述光纖的V形缺口段舒徵 置的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2臓的賴纖光功率監(jiān)測器，其特征在于所述光電探測器的感應(yīng)面與光纖 光軸平行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一I販述的絲鄉(xiāng)恍功率監(jiān)測器，其特征在于臓光電探測器與V 形缺口之間設(shè)ffit^。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一IMM的執(zhí)纖光功率監(jiān)測器，其特征在于臓光電探測器與V 形缺口之間設(shè)置濾光片。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一I販述的絲纖光功率監(jiān)測器，^#征在于所述光纖為 光纖， 所述光電探測器與V形缺口之間設(shè)置偏振片。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項戶條的錢纖光功率監(jiān)測器，^T征在于還包括固定件，戶腿 光纖和光電探測器均固定在固定件上。
8、 根據(jù)權(quán)科要求7艦的絲纖光功率監(jiān)測器，其特征在于所述固定件包括用于固定光纖的 V鵬或者U鵬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全光纖光功率監(jiān)測器，包括光電探測器和一段光纖，其特征在于，所述光纖的包層上開有一個用于泄漏光的V形缺口，所述V形缺口底部距離纖芯表面的最近距離為3～5um，所述光電探測器置于V形缺口外側(cè)，用于探測V形缺口的泄漏光。本發(fā)明可實現(xiàn)較高效率的光電探測器接收分光能量。本發(fā)明的全光纖光功率監(jiān)測器低插入損耗、低回波損耗、高傳輸功率處理能力；它也可應(yīng)用于保偏光纖等特種光纖傳輸系統(tǒng)中，同時還可制作體積小、成本低的全光纖器件等。本發(fā)明的全光纖光功率監(jiān)測器可用在光通信的光纖激光器、光放大器、超窄光脈沖發(fā)生器等高性能光通信器件中，也可應(yīng)用于光纖傳感領(lǐng)域。
文檔編號G01J1/42GK101325453SQ20081002941
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者張凌童, 昊 潘, 肖雅婷, 哲 陳 申請人:暨南大學(xué)