[发明专利]一种具有下凹三包层过渡光纤的多芯光纤Fan-in/out器件

说明书

本发明提供的是一种具有下凹三包层过渡光纤的多芯光纤Fan‑in/out器件，其特征是：所述的多芯光纤Fan‑in/out器件包括N根标准单模光纤、N根下凹三包层过渡光纤、N孔石英套管和N芯光纤，N为大于1的整数；所述的下凹三包层过渡光纤由纤芯、内包层、低折射率环形包层和外包层组成；所述的N根下凹三包层过渡光纤的一端与N根标准单模光纤匹配熔接，另一端分别插入N孔石英套管的各个孔内，在高温下拉锥、切割后，与N芯光纤对芯匹配熔接；拉锥后，所述的三包层过渡光纤的纤芯和内包层组成新的纤芯，低折射率环形包层和外包层组成新的包层。本发明能实现纤芯排列密度高的多心光纤的超低损耗连接。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种具有下凹三包层过渡光纤的多芯光纤Fan-in/out器件，属于多芯光纤器件技术领域。

(二)背景技术

多芯光纤在空分复用的光通讯传输系统中起到了至关重要的作用。在这样的高速、大容量的信息传输系统中，多芯光纤分束器是将信号从多芯光纤的每个纤芯互不干扰地单独分离出来，并和普通的单模光纤相连接的光纤集成器件。通常来说，多芯光纤Fan-in/out需要有以下的一些性能特点：(1)覆盖传统的光通讯波段(C+L波段)；(2)每个信号通道需要承受数十到数百毫瓦的光功率；(3)低的插入损耗；(4)低的芯间串扰；(5)小的器件尺寸；(6)长期的工作稳定性等。因此，能否制备出满足以上性能特征的多芯光纤分束器件是空分复用技术在高速、大容量光通讯网络中得到广泛应用的关键。

2015年哈尔滨工业大学提出并制备了一种四芯光纤的分束器(CUI,Jiwen,etal.Fan-out device for multicore fiber coupling application based on capillarybridge self-assembly fabrication method.Optical Fiber Technology,2015,26:234-242.)。该器件采用了氢氟酸刻蚀的方法，使四根单模光纤的一端变细后一起插入低粘性的UV胶中，然后利用毛细现象，将四根光纤的细径端自集成后，使用紫外灯固化，固定光纤位置，然后整体插入套管中，采用热固化胶使得光纤束和套管固化。采用研磨的方法使得光纤束的端面平整，最后和多芯光纤对芯连接，整个器件的插入损耗小于1.25dB。这种方法制备出的多芯光纤分束器件的连接端面有胶，因此不能和多芯光纤焊接，端面的反射会增加器件的插入损耗。

专利US20140369659A1提出一种基于消失芯原理的多芯光纤Fan-in/out。该多芯光纤Fan-in/out采用的多根双包层光纤组成一个光纤束，并使用熔融拉锥的方法，使得每根双包层光纤的直径逐渐变细，纤芯内的光束过渡到内包层内传输，形成与多芯光纤模场相似的模场分布。该方案中采用的是双包层光纤，该光纤的纤芯与外包层的折射率差很大，意味着纤芯的掺杂浓度很高，而高的纤芯掺杂浓度将会带来较大的散射损耗和较强的非线性效应等问题。

当然，在国内外的研究人员的不懈努力下，还发展出其他的器件制备方案，例如采用空间透镜组合耦合的方法、3D波导激光直写法等等。然而这些方法有着各自的缺点，不是连接损耗大，就是器件的长期稳定性难以保证。并且随着多芯光纤的发展，对空分复用的要求越来越高，单根多芯光纤早已从最初的七芯光纤发展至具有更多纤芯数量、更高纤芯密度的多芯光纤，如19芯光纤、32芯光纤等。这些高纤芯密度的多芯光纤对Fan-in/out器件的制备工艺提出了更高的要求，因为更高的纤芯密度意味着更精确的对准工艺，只有把每个纤芯通道的几何位置和多芯光纤对准，才能很好地降低各个通道的连接损耗和串扰问题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种具有下凹三包层过渡光纤的多芯光纤Fan-in/out器件。

本发明的目的是这样实现的：

一种具有下凹三包层过渡光纤的多芯光纤Fan-in/out器件，其特征是：所述的多芯光纤Fan-in/out器件包括N根标准单模光纤、N根下凹三包层过渡光纤、N孔石英套管和N芯光纤，N为大于1的整数；