[发明专利]一种基于三维波导的多芯光纤耦合器和制备方法

权利要求书

1.一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：包括三维波导芯片、多芯光纤、单模光纤束、第一毛细玻璃管、第二毛细玻璃管、金属管；去除部分涂覆层的多芯光纤插在第一毛细玻璃管中并通过胶粘剂固定，且与三维波导芯片的输入端耦合；去除部分涂覆层的单模光纤束插在第二毛细玻璃管中并通过胶粘剂固定，且与三维波导芯片的输出端耦合；三维波导芯片、三维波导芯片的输入端与多芯光纤的耦合点、三维波导芯片的输出端与单模光纤束的耦合点封装在金属管中。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：

第一毛细玻璃管为一端带喇叭口圆孔的毛细玻璃管，孔内径比多芯光纤的包层的外径大3um～5um；

第二毛细玻璃管为一端带喇叭口圆孔的毛细玻璃管，孔内径比去除涂覆层的单模光纤束的外径大3um～5um；或第二毛细玻璃管为一端带喇叭口方孔的毛细玻璃管，方孔的尺寸比去除涂覆层的单模光纤束的尺寸大3um～5um。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：

多芯光纤耦合器的直径范围为2.5mm～3mm、长度为50mm；

金属管为圆形封装管，直径范围为3mm～4mm、长度为60mm；

或金属管为矩形封装管，宽度范围为4mm～7mm、高度范围为3～4mm、长度为60mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：

多芯光纤的芯数范围为4～19，单模光纤束的芯数范围为4～19；三维波导芯片的波导数量与两端分别耦合多芯光纤的芯数、单模光纤束的芯数相同。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：

多芯光纤的芯数为4，多芯光纤包括4个单模纤芯，4个单模纤芯呈二维矩形排列；

单模光纤束的芯数为4，单模光纤束呈二维矩形排列；

三维波导芯片的波导数量为4，三维波导芯片的输入端和输出端的波导分别呈二维矩形排列。

6.根据权利要求4所述的一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：

多芯光纤的芯数为7，多芯光纤包括7个单模纤芯，7个单模纤芯呈二维圆周及圆心排列；

单模光纤束的芯数为7，单模光纤束呈二维圆周及圆心排列；

三维波导芯片的波导数量为7，三维波导芯片的输入端和输出端的波导分别呈二维圆周及圆心排列。

7.根据权利要求4所述的一种基于三维波导的多芯光纤耦合器，其特征在于：

多芯光纤的芯数为8，多芯光纤包括8个单模纤芯，8个单模纤芯呈圆周排列；

单模光纤束的芯数为8，单模光纤束呈圆周排列；

三维波导芯片的波导数量为8，三维波导芯片的输入端和输出端的波导分别呈圆周排列。

8.一种用于权利要求1至7中任意一项所述的基于三维波导的多芯光纤耦合器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将多芯光纤去除部分涂覆层后插入经过清洗的第一毛细玻璃管中组成多芯光纤头，并通过胶粘剂固化在第一毛细玻璃管中，使多芯光纤头的纤芯分布与三维波导芯片的输入端的波导排列形状相同；

S2：将单模光纤束去除部分涂覆层后插入经过清洗的第二毛细玻璃管中组成单模光纤束头，并通过胶粘剂固化在第二毛细玻璃管中，使单模光纤束头的纤芯分布与三维波导芯片的输出端的波导排列形状相同；

S3：采用超快激光对透明材料进行结构加工制备三维波导芯片；

S4：将多芯光纤头与三维波导芯片的输入端耦合；将单模光纤束头与三维波导芯片的输出端耦合；

S5：将三维波导芯片、多芯光纤头、单模光纤束头置于金属管内并密封，将输入端光纤和输出端光纤置于金属管外，将橡胶塞置于金属管的两侧封装多芯光纤耦合器。