[实用新型]一种基于实心微结构光纤的偏振器件及其制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤偏振器件技术领域，涉及一种基于实心微结构光纤的偏振器件及其制备装置。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的迅猛发展，光的偏振态对系统及元器件显得越发重要。光纤偏振器件作为偏振器件的一个重要分支，发挥着独特的作用。由于光纤偏振器体积小、重量轻、插入损耗低、消光比高，与光纤系统的兼容性强，因而倍受青睐。光纤偏振器应用广泛，在光隔离器、光环行器、光开关和光调制器等无源器件中大量使用；在光器件测试系统中，光纤偏振器与其他器件配合可以获得稳定灵活的测试条件，实现对器件的多参数检测；在光纤系统中，光纤偏振器是产生线偏振光的关键器件；在以偏振或者相位为主要检测特征的光纤系统，光纤偏振器是重要无源器件，如光纤陀螺、光纤电流传感器、光纤水听传感以及相干光通信系统等。

金属包层光纤偏振器件是将光纤嵌在一变曲率半径的槽中研磨，将光纤磨抛到纤芯附近，再镀上介质-金属复合膜层。当光波到达此复合膜区时，在介质-金属界面上产生的表面等离体波将光纤内一个偏振模耦合损耗掉。另一偏振模不能激发表面等离子体波，可几乎无损耗地通过此区域，从而实现起偏功能。这种光纤偏振器消光比可以达到35dB以上、插入损耗低于0.5dB、温度稳定性较好、易于实现小型化；但是制作工艺复杂，在小批量生产时消光比只能保证30dB。

环形线圈光纤偏振器是利用了卷绕的保偏光纤对不同偏振模式具有不同的弯曲损耗制成的。在确定好所需保偏光纤长度和曲率半径后，将光纤均匀卷绕在一个特定曲率半径的线圈骨架上。线圈光纤偏振器尺寸较大，通常骨架的半径要10cm左右，缠绕的光纤长度达几米长。此类偏振器制作简单，消光比通常可以达到30dB，但整个器件的插入损耗较大，达3dB。由于保偏光纤的双折射特性会随温度发生微小变化，线圈光纤偏振器使用的保偏光纤又较长，因此器件温度稳定性不好。

微孔光纤偏振器是在一段D形微孔光纤的微孔中注入金属而构成的。在光纤的包层中靠近纤芯处做出一个D形微孔，微孔通常距离纤芯几个微米，当在微孔内注入某种金属后，大的结构非对称性导致光偏振状态发生变化，成为衰减型光纤偏振器。一根长约40cm的微孔光纤偏振器的消光比可达40dB，但插入损耗也比较大，高达2.5dB。

晶体包层光纤偏振器同样需要将光纤研磨，磨抛到纤芯附近成D型光纤后，粘贴(或覆盖生长)上双折射晶片。利用双折射晶片对光波的两个正交偏振分量具有不同的折射率，将其中一个偏振分量泄漏掉，另一个偏振分量保持在纤芯中，达到起偏的目的。这种类型的光纤偏振器件消光比高，插入损耗较小，但制作工艺复杂，对使用的双折射晶片性能要求比较高。

基于空芯光子带隙光纤偏振器件使用二氧化碳激光器微加工技术，在空芯光子带隙光纤一侧照射形成包层空气孔塌陷。利用包层空气孔塌陷形成包层折射率分布不对称，纤芯中的能量很容易在空气孔塌陷方向上产生泄漏，使两个偏振模式的传输损耗差别加大，最终实现起偏功能。这种类型的偏振器件消光比高，制作方法简单。但是空芯光子带隙光纤价格昂贵，导致此类偏振器件价格较高。此外，由于空芯光子带隙光纤与普通光纤熔接端面存在菲涅尔反射，会影响系统的稳定性；且两种光纤熔接存在较大损耗，目前没有一个较好的解决方法。并且由于带隙效应，此类偏振器件通常只能对一定波长范围内(带隙范围内)的光起到偏振作用。以上这些问题大大影响此类器件的实际应用。

在综上所述的研究中，现有的光纤偏振器件在性能和制作方法上各有特点，但是都存在各自的缺点。其中尺寸小、消光比高、插入损耗低的金属包层光纤偏振器及晶体包层光纤偏振器的制作工艺都比较复杂。线圈光纤偏振器和微孔光纤偏振器尺寸较大，插入损耗相对比较高，但制作工艺较简单。基于空芯光子带隙光纤偏振器件制作简便、消光比高，但是价格昂贵而且与普通光纤熔接损耗大。基于光纤偏振器件的广阔应用及对新型光纤偏振器件的迫切需求，本实用新型利用实心微结构光纤结合先进的二氧化碳微加工技术，提出了一种价格合理、制作方便和性能稳定的新型光纤偏振器件。

发明内容

本实用新型的目的就是克服现有偏振器件制作工艺复杂、尺寸大、价格昂贵等问题，提供了一种基于实心微结构光纤的偏振器件，同时提供了其制备装置。

一种基于实心微结构光纤的偏振器件，使用二氧化碳激光器在光纤一侧照射形成塌陷区域，其特征在于：所述光纤为实心微结构光纤；所述塌陷区域深度为16μm～25μm。

被二氧化碳激光器照射的实心微结构光纤的长度为5cm～7cm。