[发明专利]一种基于拉锥自组装的多芯光纤耦合器制备方法

说明书

本发明公开了一种基于拉锥自组装的多芯光纤耦合器制备方法，包括如下步骤：单模光纤预处理，制备单模光纤束端，玻璃套管拉锥，玻璃套管切割及熔接；将若干前端已被腐蚀而后端仍带有涂覆层的单模光纤完全插入玻璃套管中，然后将玻璃套管竖直，使用氢氧焰对玻璃套管进行拉锥，拉锥位置为单模光纤已被腐蚀的部分，再对锥区部分进行切割抛光，最后直接与多芯光纤熔接，完成多芯光纤耦合器制备。本发明提供的基于拉锥自组装的多芯光纤耦合器制备方法，具有可扩展性好，成品率高，工艺简洁，操作简单的特点。

技术领域

本发明属于光纤通信和传感技术领域，更具体地，涉及一种基于拉锥自组装的多芯光纤耦合器制备方法。

背景技术

为满足通信系统需求，多芯光纤由于可提供新复用维度，极大增加通信系统容量，愈发受到重视。多芯光纤通信系统需要与现有单模光纤通信系统相融合，则要求多芯光纤和单模光纤实现低损耗连接，因此多芯光纤耦合器显得尤为重要，是推广多芯光纤实际应用与降低成本的关键技术。

目前现有多芯光纤耦合器的制备方法有几种方式：

拉锥法：将多根单芯光纤拉锥，实现光纤端面与多芯光纤几何一一对应，实现多芯到单芯光场耦合；这种多芯光纤耦合器制备方法，光纤耦合模场难以匹配，加工技术复杂，难度大；

透镜耦合法：使用微小透镜，将多芯光纤不同纤芯间微小间距放大到空间中较大间距，再使用透镜聚焦耦合入单芯光纤之中实现耦合；这种多芯光纤耦合器制备方法，器件体积较大，成本高，随着多芯纤芯数增加，难以扩展；

聚合物波导法：制备聚合物波导使其波导的排列同于多芯光纤的截面，实现波导和纤芯的一一对应关系；这种多芯光纤耦合器制备方法，其对准精度易受到光纤腐蚀精度以及套管内径影响；

综上，目前各类多芯光纤耦合器制备方法，受到加工精度的影响，光纤几何对准精度不高，而几何对准偏差导致较大的插入损耗，降低了多芯光纤耦合器的性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于拉锥自组装的多芯光纤耦合器制备方法，其目的在于解决多芯光纤耦合器制备中的几何对准问题，降低由几何对准偏差导致的插入损耗，同时简化工艺流程。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于拉锥自组装的多芯光纤耦合器制备方法，包括以下步骤：

(1)剥除N根单模光纤的涂覆层后获得N根第一中间件，对N根所述第一中间件进行腐蚀处理后获得N根第二中间件(所述第二中间件是直径为FD2的细光纤)；所述第二中间件直径FD2大于20微米且小于含M个纤芯的多芯光纤的纤芯间距FD(要求第二中间件直径FD2大于20微米的目的是使得光纤中光场无泄露)；N等于M，且均为大于1的正整数；所述第二中间件分为三段，前端腐蚀部分长度为2～5厘米，中部剥除层部分为1～3毫米，尾部包含涂覆层的尾纤长约1.5～3米；

(2)将N根第二中间件同时插入玻璃套管中，使其前端与中部均位于玻璃套管中，并在玻璃套管尾端对N根第二中间件尾部光纤点胶固定，获取第三中间件；由于在单模光纤束的涂覆层与玻璃套管进行点胶固定，不存在插纤易断的状况，从而保证高成品率；

(3)将第三中间件竖直放置，采用氢氧焰对玻璃套管进行拉锥处理，氢氧焰温度为2500～3000摄氏度，拉锥位置对应N根第二中间件前端部分；拉锥速度为每毫秒拉锥0.2～1微米，拉锥时间为30～60秒；套管拉锥后，孔径变小，使前端腐蚀部分的光纤由松散排列变为紧密排列，其光纤排列几何与多芯光纤纤芯排列几何，大小形状完全相同，获得第四中间件；竖置拉锥锥区过渡可保持为圆形，单模光纤束的排列由拉锥区对单模光纤的束缚所致，因此对玻璃套管内径公差应无限制，同时降低了插入损耗；

(4)将所述第四中间件的锥区部分进行切割抛光后，与多芯光纤熔接，完成多芯光纤耦合器制备；对于熔接过程可用熔接机直接进行熔接，耦合过程简洁，并且回波反射弱。