一种光纤耦合方法、系统、光纤和信号传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤耦合方法、系统、光纤和信号传输装置，通过将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，对空气芯光子带隙光纤中塞入辅助光纤的部位进行预设处理，使空气芯光子带隙光纤中塞入辅助光纤的部位的空气孔塌陷，以及切割空气孔塌陷形成的折射率引导型光纤，将折射率引导型光纤和单模光纤连接，可得到新的耦合光纤的结构。相对于现有技术中耦合部位的空气芯光子带隙光纤会因包层对称性晶体结构破坏而产生光能量损耗提升、耦合部位机械强度弱等问题，本发明专利技术的光纤，在耦合的部位，空气芯光子带隙光纤和辅助光纤形成了实芯的折射率引导型光纤，大大增加了耦合部位的机械强度，降低了空气芯光子带隙光纤与单模光纤的耦合损耗。

An Optical Fiber Coupling Method, System, Optical Fiber and Signal Transmission Device

The invention discloses an optical fiber coupling method, system, optical fiber and signal transmission device. By inserting auxiliary optical fibers into the air core of air core photonic band gap fibers, the positions inserted into auxiliary optical fibers in air core photonic band gap fibers are preset to make the air core photonic band gap fibers insert auxiliary optical fibers. A new structure of coupled optical fibers can be obtained by connecting the refractive index-guided fibers with single-mode fibers, which are formed by the collapse of the air holes in the position and by cutting the refractive index-guided fibers formed by the collapse of the air holes. Compared with the existing technology, the air-core photonic bandgap fiber in the coupling part can cause the increase of optical energy loss and the weak mechanical strength of the coupling part due to the damage of the cladding symmetry crystal structure. In the coupling part, the air-core photonic bandgap fiber and the auxiliary fiber form a solid refractive index guiding type. Optical fibers greatly increase the mechanical strength of the coupling parts and reduce the coupling loss between air-core photonic bandgap fibers and single-mode fibers.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤耦合方法、系统、光纤和信号传输装置
本专利技术涉及光纤
，尤其涉及一种光纤耦合方法、系统、光纤和信号传输装置。
技术介绍
目前，空气芯光子带隙光纤独特的光子带隙导光机理使得光在空气中传输，避免了纤芯材料自身的吸收和散射问题，因此不存在传统玻璃光纤中的传输窗口限制，整个波段都可以传输光，且理论上可实现极低的损耗，被认为是下一代光纤通信技术的最佳选择。由于目前大部分光纤器件都是基于普通单模石英光纤，所以实现空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤的高效光耦合十分重要。然而，用传统的电弧放电熔接光纤的方法熔接空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤不可避免地造成空气芯光子带隙光纤空气孔的塌陷，从而引入较大的耦合损耗。虽然研究者过去一些年对空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤的熔接参数进行了大量优化，例如降低放电强度、减小放电时间以及放电位置偏移中心等，但是每个熔接点引入的耦合损耗仍然高达-2dB，更重要的是低损耗的熔接造成熔接点处的机械强度极差。所以空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤之间更高效、低损耗和高机械强度的耦合方法还没有实现。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种光纤耦合方法、系统、光纤和信号传输装置，可以有效降低空气芯光子带隙光纤与单模光纤的耦合损耗，并提升两者之间的连接部位的机械强度。为实现上述目的，本专利技术实施例第一方面提供一种光纤耦合方法，该光纤耦合方法包括：将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，其中，所述辅助光纤中纤芯材料的折射率高于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；对所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位进行预设处理，使所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位的空气孔塌陷，其中，所述辅助光纤和塌陷的所述空气芯光子带隙光纤形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位的空气孔未塌陷；切割所述折射率引导型光纤以使所述折射率引导型光纤的切割面与待连接的单模光纤的端面适配；将所述折射率引导型光纤和所述单模光纤连接。为实现上述目的，本专利技术实施例第二方面提供一种光纤耦合系统，该光纤耦合系统包括：第一光纤连接装置，用于将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，其中所述辅助光纤中纤芯材料的折射率高于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；第二光纤连接装置，用于对所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位进行预设处理，使所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位的空气孔塌陷，其中，所述辅助光纤和塌陷的所述空气芯光子带隙光纤形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位的空气孔未塌陷；光纤切割装置，用于切割所述折射率引导型光纤以使得所述折射率引导型光纤的切割面与待连接的单模光纤的端面适配；第三光纤连接装置，用于将所述折射率引导型光纤和所述单模光纤连接。为实现上述目的，本专利技术实施例第三方面提供一种光纤，该光纤包括：辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤；所述辅助光纤中纤芯材料的折射率大于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；所述辅助光纤位于所述空气芯光子带隙光纤的空气纤芯内，所述辅助光纤被所述空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后形成的结构包住以形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位未塌陷，所述折射率引导型光纤与所述单模光纤连接，其中，所述折射率引导型光纤的纤芯与所述单模光纤的纤芯连接。为实现上述目的，本专利技术实施例第四方面提供一种信号传输装置，该信号传输装置包括上述的光纤。本专利技术实施例提供了一种光纤耦合方法、系统、光纤以及信号传输装置，通过本专利技术通过将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，对空气芯光子带隙光纤中塞入辅助光纤的部位进行预设处理，使空气芯光子带隙光纤中塞入辅助光纤的部位的空气孔塌陷，以及切割空气孔塌陷形成的折射率引导型光纤以使折射率引导型光纤的切割面与待连接的单模光纤的端面适配，将折射率引导型光纤和单模光纤连接，可以得到新的耦合光纤的结构，相对于采用现有技术对空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤进行耦合，会因为空气孔塌陷造成包层对称性晶体结构破坏而产生光能量损耗提升、耦合部位机械强度弱等问题。本专利技术的实施例中，在耦合的部位，空气芯光子带隙光纤和辅助光纤形成了实芯的折射率引导型光纤，这种结构大大增加了耦合部位的机械强度，降低了空气芯光子带隙光纤与单模光纤的耦合损耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种光纤耦合方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中空气芯光子带隙光纤中插入辅助光纤的示意图；图3为本专利技术实施例中对插入了辅助光纤的空气芯光子带隙光纤进行电弧放电塌陷空气芯光子带隙光纤的空气孔的示意图；图4为本专利技术实施例中切割折射率引导型光纤的示意图；图5为本专利技术实施例中连接折射率引导型光纤和单模光纤的示意图；图6为本专利技术实施例中采用图1中的光纤耦合方法得到的光纤的结构示意图；图7为本专利技术实施例中另一种辅助光纤插入空气芯光子带隙光纤的示意图；图8为本专利技术实施例中一种光纤耦合系统的结构示意图；图9为本专利技术实施例中一种光纤的结构示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。采用现有的耦合技术中对空气芯光子带隙光纤和普通的单模光纤进行耦合，在耦合部位，空气芯光子带隙光纤的包层对称性晶体结构被较大程度地破坏，所以耦合部位的光能量损耗较大，传输损耗较大，并且耦合部位的结构比较单薄，所以机械强度较低，增加了传输和敷设的难度。为了解决上述问题，本实施例提出了一种光纤耦合方法，通过本方法可以得到机械强度更高和耦合损耗更低的光纤。参见图1，本实施例的光纤耦合方法包括：步骤101、将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，其中，辅助光纤中纤芯材料的折射率高于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；本实施例中，空气芯光子带隙光纤可以是各种类型、规格和传输波段的空气芯光子带隙光纤。为了保证耦合后光纤的传输质量，需要辅助光纤中纤芯的折射率满足一定的要求。本实施例中，辅助光纤的纤芯材料的折射率略高于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率，辅助光纤和空气芯光子带隙光纤形成的折射率引导型光纤是单模传输的光纤。可选的，本实施例中，辅助光纤根据通信用的普通单模光纤制成。在一示例中，辅助光纤可以基于纤芯材料的折射率比空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率至少高0.01的普通单模光纤制成。可选的，辅助光纤的种类包括但不限于微纳光纤。辅助光纤的纤芯材料的折射率可以远大于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率。在一个示例中，辅助光纤为通信用单模光纤纤芯，在另一个示例中，辅助光纤由单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤耦合方法，其特征在于，包括：将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，所述辅助光纤中纤芯材料的折射率高于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；对所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位进行预设处理，使所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位的空气孔塌陷，其中，所述辅助光纤和塌陷的所述空气芯光子带隙光纤形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位的空气孔未塌陷；切割所述折射率引导型光纤以使所述折射率引导型光纤的切割面与待连接的单模光纤的端面适配；将所述折射率引导型光纤和所述单模光纤连接。

【技术特征摘要】
1.一种光纤耦合方法，其特征在于，包括：将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中，所述辅助光纤中纤芯材料的折射率高于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；对所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位进行预设处理，使所述空气芯光子带隙光纤中塞入所述辅助光纤的部位的空气孔塌陷，其中，所述辅助光纤和塌陷的所述空气芯光子带隙光纤形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位的空气孔未塌陷；切割所述折射率引导型光纤以使所述折射率引导型光纤的切割面与待连接的单模光纤的端面适配；将所述折射率引导型光纤和所述单模光纤连接。2.如权利要求1所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述辅助光纤为单模光纤的光纤纤芯，所述将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中前还包括：通过预设的化学腐蚀法腐蚀待使用光纤的光纤包层得到光纤纤芯作为辅助光纤。3.如权利要求1所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述辅助光纤由单模光纤的纤芯和部分包层形成的阶跃折射率结构构成，所述将辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的空气纤芯中前还包括：通过预设的化学腐蚀法腐蚀待使用光纤，以得到由单模光纤的纤芯和部分包层形成的阶跃折射率结构构成的辅助光纤。4.如权利要求1所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述辅助光纤的种类包括微纳光纤。5.如权利要求1-4任一项所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述辅助光纤插入所述空气芯光子带隙光纤的部分长于所述空气芯光子带隙光纤塌陷的部分。6.如权利要求1-4任一项所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述将所述折射率引导型光纤和所述单模光纤连接包括：通过熔接的方式对所述折射率引导型光纤和所述单模光纤进行连接。7.如权利要求1-4任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何俊，张哲，王义平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44