[发明专利]光纤双向耦合器

说明书

技术领域

本发明所涉及一种光纤双向耦合器，特别适用于塑料光纤双向传输系统用的光纤双向耦合器，也可以用于塑料光纤传感器(如光纤折射率计)中的双向耦合器。

背景技术

塑料光纤做为一种低成本，高带宽的传输媒介，被认为是在未来取代玻璃光纤和铜线电缆在短距离通讯应用中的理想媒介。塑料光纤的使用必然要涉及到塑料光纤耦合器用于分光或合光来构建塑料光纤网络系统，其中塑料光纤双向传输系统被认为是一种很有前景的传输系统。它使用一根塑料光纤代替点对点传输中通常使用两根塑料光纤的方法，节约了一根光纤的成本，被认为是很有成本优势的传输系统。

传统塑料光纤耦合器有熔融拉锥法，注塑法，光纤末端抛光法，光纤表面超声波焊接法。这几种方法所制得的光纤耦合器，具有高插入损耗和低方向性等缺点。由于塑料光纤本身的相对高的衰减，这些耦合器不能满足双向传输系统的功率预算。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种塑料光纤双向耦合器，专门针对塑料光纤双向传输系统设计，它具有很高的耦合效率和很好的方向性，以解决传统塑料光纤耦合器中高插入损耗和低方向性的缺点。

为实现上述目的，本发明的一种光纤双向耦合器，由一小芯径光纤和一大芯径光纤组成，所述大芯径光纤为直径不小于小芯径光纤直径四倍的塑料光纤，其表面刻有宽度略大于小芯径光纤直径的微型凹槽，所述凹槽的径向正截面形状为直角三角型，其轴向直边面为凹槽的耦合面，其径向直边面为凹槽的定位面，小芯径光纤在凹槽中粘接于大芯径光纤，其中，小芯径光纤的末端面与凹槽的耦合面对齐，其纤身与凹槽的定位面紧贴。

所述小芯径光纤是任意种单模或多模玻璃光纤，也可以是塑料光纤。

作为改进，小芯径光纤由折射率匹配胶或树脂相粘接于大芯径光纤的凹槽中。

本发明和现有技术相比，具有如下突出而显著的特点：本方向耦合器首次使用玻璃光纤和塑料光纤两种光纤构成杂交型光纤耦合器。本方向耦合器使用侧向耦合法。本方向耦合器在两个方向上的耦合损耗均小于2分贝，突破传统光纤耦合器的3分贝极限。理论上，本方向耦合器的方向性要大于60分贝，而传统塑料光纤耦合器的的方向性不超过30分贝。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的俯视图。

其中，1为小芯径光纤、2为大芯径光纤、3为凹槽、4为凹槽的定位面、5为凹槽的耦合面。

具体实施方式

由图1和图2可以看出，本发明的塑料光纤双向耦合器，它由小芯径光纤1和大芯径光纤2组成。大芯径塑料光纤2上刻有微型凹槽3，小芯径光纤1放置于微型凹槽3内并与大芯径光纤2用树脂或胶粘接在一起。小芯径光纤1与大芯径光纤2成一耦合角。耦合角的选取用以满足小芯径光纤到大芯径光纤的最大耦合效率。微型凹槽3的尺寸设计为略微大于小芯径光纤的尺度并微型凹槽的高度尽量的小，以满足塑料光纤内部光的最大耦合效率。这样在两个方向上的耦合效率都能达到最大值。并且由于光的耦合在从小芯径光纤到塑料光纤的方向上唯一反射的地方为凹槽的耦合面5，它的反射光沿着小芯径光纤的方向，所以反射到塑料光纤中的光很少，从而能够实现耦合器的高的方向性。

作为本发明的具体实施方式之一，小芯径光纤1为多模渐进折射率玻璃光纤，光核直径为65um，光纤直径为125um，大芯径光纤2为多模突变型折射率PMMA塑料光纤，光纤直径为1mm。凹槽高度为150um，宽度为140um，实际尺寸可以根据实际情况进行实际选取。光纤耦合角为15度。玻璃光纤放置于凹槽内，光纤端面与耦合面对齐并留有3-5um缝隙，光纤本身与定位面对齐，并且之间距离大于3um。在凹槽中加入与塑料光纤纤芯折射率匹配的胶水或树脂，经过紫外光照射或其它方法进行凝固。这样一个高性能双向塑料光纤耦合器就制成了。