[发明专利]双包层光纤和光子晶体光纤的熔接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤的熔接方法，尤其涉及一种光子晶体光纤的熔接方法。

背景技术

光子晶体光纤，又叫微结构光纤或者多孔光纤，由于其新奇的光学特性在近几年备受关注，这类光纤在通信传输以及新型光电子器件、测量和传感等领域有着广阔的应用前景，而且光子晶体光纤在非线性效应领域具有独特的优势。通过将脉冲光耦合进光子晶体光纤，研究非线性效应和超连续谱的产生已经成为一个研究热点。

在光纤激光器领域，由于现有的光纤激光器大多采用双包层光纤的包层泵浦技术，所以一般光纤激光器的激光都是由双包层光纤输出。双包层光纤具有纤芯和模场直径较大的特点，这有效地抑制了激光器中的非线性效应的产生，对提高光纤激光器的输出功率具有重要意义。但光纤激光器在光子晶体光纤的应用方面，由于外径和模场不匹配，双包层光纤与光子晶体光纤的耦合存在困难，而且现在还没有一种很有效的解决方法。以往一般是通过光具组将双包层光纤输出的激光耦合进光子晶体光纤，但是这种耦合方式存在难度大、稳定性差、耦合效率低等缺点，所以人们希望通过熔接的方法来解决这一难题。因为熔接与传统的光具组耦合相比具有很多优点：避免了透镜反射，紧凑性好，可靠性高，对光子晶体光纤起到保护作用，低的熔接损耗更加突显了熔接异于光具组耦合的优越性(参见J.H. Chong，M.K.Rao，Y.Zhu et al.“An effective splicing method on photonic crystal fiber using CO2laser”，IEEE Photon.Technol.Lett.，2003，15(7)：942-944])。因此，实现双包层光纤和光子晶体光纤的低损耗熔接，并且达到能够使用的熔接损耗值(小于1dB)，对于高功率光纤激光器在光子晶体光纤方面的研究和应用具有重要的意义。在双包层光纤和光子晶体光纤的熔接过程中，存在的困难主要有：1)光子晶体光纤空气孔的塌缩导致其传导机制破坏而引入高损耗；2)两种光纤模场直径不匹配引入的高损耗；3)两种光纤的外径不匹配导致熔接强度不够或根本不能进行熔接。这些技术问题需要同时克服才能够达到较好的效果，例如对于模场直径不匹配的两种光纤，即使光子晶体光纤的空气孔没有塌缩，由于模场直径不匹配仍能引入高损耗。

对于模场直径不匹配的两种光纤的熔接，英国巴斯大学研究小组提出了在做预制棒时就使光子晶体光纤和普通光纤进行连接，在拉制光子晶体光纤时实现模场直径不匹配的光子晶体光纤和普通光纤的连接(参见[S.G.Leon-Saval，T.A.Birks，N Y.Joly，A.K.George，W.J.Wadsworth，G.Kakarantzas，and P.S.J.Russell，“Splice-free interfacing of photonic crystalfibers”，Opt.Lett.，30(13)：1629-1631(2005)])，但是这种方法相当复杂，而且还需要拉丝塔设备才能实现，所以此方法实用性不大。还有人提出引入过渡光纤降低模场直径不匹配引入的熔接损耗，这样的熔接损耗相对于直接熔接损耗值有所降低，但其熔接损耗值还是相对较高，有需要进一步改善的空间。

此外，由于双包层光纤与光子晶体光纤的熔接不仅仅是模场不匹配，还存在外径不匹配的问题，外径不匹配将可能导致普通熔接机无法实现熔接操作或者熔接强度过低。因此，如何使外径和模场直径都不匹配的双包层光纤和光子晶体光纤间熔接损耗降低是本领域技术人员极为关注的技术问题，但目前还未见有公开的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低成本、高效率、高质量且简单方便的双包层光纤和光子晶体光纤的熔接方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种双包层光纤和光子晶体光纤的熔接方法，包括以下步骤：

(1)双包层光纤的处理：通过熔融拉锥工艺减小所述双包层光纤的外径，使其与所述光子晶体光纤的外径相同；

(2)光子晶体光纤的处理：通过加热塌缩所述光子晶体光纤纤芯周围的空气孔，使光子晶体光纤的模场直径与熔融拉锥后的双包层光纤的模场直径相匹配，同时使光子晶体光纤的外径基本保持不变；

(3)熔接：利用常规的熔接工艺对经过步骤(1)和步骤(2)处理后的双包层光纤和光子晶体光纤进行熔接。

上述双包层光纤和光子晶体光纤的熔接方法，在所述双包层光纤的处理步骤中，所述熔融拉锥工艺应用于双包层光纤以前，最好是先将双包层光纤的保护层和外包层去除。