[发明专利]一种单片集成式多芯光纤分路器及其制作方法

说明书

本发明属于光纤技术领域，具体涉及的是一种可实现将多芯光纤到每一路单芯光纤的光路分离的单片集成式多芯光纤分路器及其制作方法。单片集成式多芯光纤分路器，由制备具有微结构的单片基于将多芯光纤、自聚焦透镜或自聚焦透镜组和对应芯数带有纤端微准直器的单模光纤连接组成，多芯光纤分路器可实现将多芯光纤到每一路单芯光纤的光路分离。这种双自聚焦透镜耦合系统不需要转向棱镜，结构更加紧凑，操作难度大大降低，制作更加简单。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及的是一种可实现将多芯光纤到每一路单芯光纤的光路分离的单片集成式多芯光纤分路器及其制作方法。

背景技术

多芯光纤(MCF)作为一种典型的空分复用(SDM)解决方案，以其高密度、低造价、低能耗等优点最有可能大规模应用于光纤通信，极大提升传输容量。各种各样的多芯光纤在光纤传感和集成光学器件领域发挥着不可替代的重要作用，但多芯光纤面临一个挑战，即与现有系统的兼容性问题，这就需要发展一种可靠性高、低损耗、低窜扰以及可量产的多芯光纤分路器。

美国专利(US20120251045)采用特殊结构的柱透镜实现了MCF之间或者MCF与集成光电子器件(比如光源VCSEL)之间的互连。但是这种双面柱透镜端面加工比较复杂，且要求较高的加工精度。美国专利(US201300444978)则利用一对自聚焦透镜或球透镜实现MCF之间的互连，这种方法难于匹配对准两端的MCF且不能实现各纤芯光通道分离。文献(Lowloss optical connection module for 7-core multi-core fiber and seven singlemode fibers,Photonics Society Summer Topical Meeting Series,IEEE 2012)和(Free-Space Coupling Optics for Multicore Fibers,Photonics TechnologyLetters,IEEE 2012)提出的一种透镜耦合系统，利用透镜将MCF多个纤芯出射光束空间分开，使用转向棱镜进一步分层分离，最后使用光纤准直器接收，实现将MCF各个纤芯光信道分别耦合进入单个的SMF。这种方法通过精确的操作和控制，窜扰和损耗较低，但结构体积较大，操作调节复杂难于量产，并且随着MCF的纤芯数目越多，缺点越明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制作工艺简单、设计灵活、结构紧凑、便于批量生产、低损耗和低窜扰的单片集成式多芯光纤分路器。本发明的目的还在于提供一种单片集成式多芯光纤分路器的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种单片集成式多芯光纤分路器，由制备具有微结构的单片基于将多芯光纤、自聚焦透镜或自聚焦透镜组和对应芯数带有纤端微准直器的单模光纤连接组成，多芯光纤分路器可实现将多芯光纤到每一路单芯光纤的光路分离。

一种单片集成式多芯光纤分路器制作方法，利用高精度CO₂激光器在石英基片上按设定参数批量刻蚀一定长度、宽度和深度的微槽，然后切割，分别作为底片和盖片，底片和盖片按微槽对准扣合成一体，槽内夹入位置、状态调整好的分路器各组件：多芯光纤、自聚焦透镜组和单模光纤，最后点胶、固化、测试和封装批量制得多芯光纤分路器。

本发明与已有技术不同，采用双自聚焦透镜组，轴向组装、旋转对准。随着多芯光纤制造工艺的进步，多芯光纤的尺寸和参数都已经比较稳定，单模光纤束的排布相对固定，保证了本发明多芯光纤分路器的可行性。自聚焦透镜或类似的梯度折射率多模光纤具有比传统光学透镜更小的离轴像差，因此可以得到更低的损耗和窜扰。这种双自聚焦透镜耦合系统不需要转向棱镜，结构更加紧凑，操作难度大大降低，制作更加简单。