[发明专利]提高多芯光纤耦合效率的方法

说明书

一种提高多芯光纤耦合效率的方法，该方法通过对光纤进行简单熔接和扩芯处理，让激光从小芯径多芯普通光纤的扩芯端面入射，可以有效提高激光与小芯径多芯光子晶体光纤的耦合效率。该方法具有简单实用、制备周期短、制备成本低的特点。

技术领域

本发明涉及光纤，特别是一种提高多芯光纤耦合效率的方法。

技术背景

超连续谱是指强脉冲入射到非线性介质中引起剧烈光谱展宽的非线性光学现象。使用的非线性光纤有合适的零色散点、模场小，非线性高是产生超连续谱的必要条件。然而，小芯径单芯光纤的损伤阈值低，严重限制了超连续谱的输出功率。与相同包层占空比的单芯光子晶体光纤相比，多芯光子晶体光纤的模场面积较大，而色散曲线变化不大。对多芯光纤的纤芯均匀打光，各个纤芯中传输的光场以倏逝场的形式耦合，最终形成超模。同相的超模，也就是所有的纤芯中传输的光的相位相同，具有完美的近高斯的远场光斑分布。这些特性使得多芯光子晶体光纤经常被用来提高超连续谱产生的功率。

泵浦光与小芯径多芯光子晶体光纤之间稳定、高效的耦合对于产生稳定、高功率的超连续谱是十分重要的，一般采用空间耦合、熔接耦合的方式。若直接用透镜将泵浦光聚焦，使聚焦后的激光光斑均匀覆盖小芯径多芯光纤的各个纤芯，对单个纤芯直径约4微米的多芯光纤，耦合效率仅为60％。对单个纤芯直径更小的情况，耦合效率还会降低。若采用直接熔接的方式，泵浦激光器的光纤尾纤与小芯径多芯光子晶体光纤之间的模场失配会带来很大的损耗。通过选择性塌缩小芯径多芯光子晶体光纤的内圈空气孔，匹配其与大模场光纤之间的模场，可以将耦合效率提高到90％以上。但是光子晶体光纤空气孔非常小，都是微米量级，精确堵孔非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高多芯光纤耦合效率的方法，该方法对光纤进行简单熔接和扩芯处理，让激光从小芯径多芯普通光纤的扩芯端面入射，可以将激光与小芯径多芯光子晶体光纤的耦合效率提高到80％以上。该方法具有简单实用、制备周期短、制备成本低。

本发明的技术方案是这样来实现的：

一种提高多芯光纤耦合效率的方法，其特点在于该方法包括以下步骤：

1)分别切割小芯径多芯光子晶体光纤和小芯径多芯普通光纤，二者都得到平整、无碎屑的光纤端面；

2)将两根切割好的光纤分别放置在熔接机的两侧，设定合适的熔接程序，低损耗地熔接所述的小芯径多芯光子晶体光纤的各纤芯和小芯径多芯普通光纤的各纤芯之间形成低损耗熔接点，实现两种光纤的熔接；

3)长时间加热小芯径多芯普通光纤未熔接的另一端，进行均匀扩芯处理形成扩芯区域，加热温度需高于纤芯掺杂物质扩散的温度；

4)从小芯径多芯普通光纤的扩芯区域的中间切割，获得纤芯扩大的、平整的光纤端面，得到所需要的耦合的多芯光纤。

所述的小芯径多芯光子晶体光纤的纤芯较小，一般在5微米及以下，多用于产生非线性效应。

所述的小芯径多芯普通光纤的纤芯和包层尺寸与小芯径多芯光子晶体光纤的纤芯和包层尺寸相当，以减小熔接损耗。

所述的小芯径多芯普通光纤通过纤芯掺杂提高纤芯的折射率或包层掺杂降低包层的折射率，以形成波导结构，例如纤芯掺锗或包层掺氟。当对光纤加热时，可使掺杂物质扩散，扩大光纤的导光面积。

该方法中涉及到的扩芯和熔接操作无明确的先后顺序。

本发明的有益效果是：

本发明通过对光纤进行简单熔接和扩芯处理，让激光从小芯径多芯普通光纤的扩芯端面入射，可以有效提高激光与小芯径多芯光子晶体光纤的耦合效率。该方法简单实用、制备周期短、制备成本低。

附图说明

图1为本发明多芯光纤熔接后的结构示意图。