一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法及其应用，属于光纤通信和传感领域，包括：剥除N根非多包层光纤表面的部分涂覆层并切割，剥除N根多包层光纤表面的涂覆层并切割，将两个切割端熔接，得到第三中间件；将圆形毛细管拉伸，得到第四中间件；将第三中间件插入第四中间件，使第二非多包层光纤区全部或部分位于第一锥腰区，多包层光纤区同时位于第一锥腰区和第一上升锥区，得到第五中间件；将第五中间件的第一锥腰区进行加热并拉伸后，将其中的第二锥腰区进行切割，选取左端至切割端的部分，将切割端与多芯光纤对准熔接，得到宽带平坦透过的多芯光纤耦合器。本发明专利技术能够实现宽带范围的低损耗连接，并抑制传输损耗的波动程度。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法及其应用
本专利技术属于光纤通信和传感领域，更具体地，涉及一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法及其应用。
技术介绍
多芯光纤对于提升系统容量有重要作用，如用于在数据中心实现短距连接。多芯光纤需要与现有淡漠光纤通信系统兼容，则需要与单模光纤实现低损耗连接，多芯光纤耦合器可以在单模光纤和多模光纤之间起到桥梁作用，因此，多芯光纤耦合器的制备技术极为重要。目前，多芯光纤耦合器的制备方法主要有拉锥自组装法(CN201610328915.4)，基于低熔点套管的制备方法(CN201811089100.0)，采用多包层光纤的制备方法(CN201811393656.9)。拉锥自组装法：将经过腐蚀处理的单模光纤穿入玻璃套管中，采用氢氧焰对光纤进行加热，同时拉锥，切割后与多芯光纤熔接实现多芯光纤耦合器的制备。这种方法由于受到腐蚀精度的影响，使得制备得到的多芯光纤耦合器插入损耗比较大。基于低熔点套管的制备方法：将部分被去掉涂覆层单模光纤穿入经过低熔点套管并进行拉锥，然后将拉锥的光纤切割并与多芯光纤熔接，完成多芯耦合器的制备。这种方法由于熔接过程难度很大，使得制备得到的多芯光纤耦合器熔接损耗比较大。采用多包层光纤的制备方法：采用结构为多个包层的光纤，包层由内至外依次包括：内包层、下陷内包层、环形包层、外包层、下陷外包层、机械包层；多芯光纤耦合器通过将N根多包层光纤穿入套管后，在套管中间将光纤拉锥、切割之后与多芯光纤熔接后得到。这种方法可以有效降低多芯光纤耦合器的插入损耗值，但是，由于光纤具有多包层结构，在拉锥的过程中，会引入显著的干涉效应，限制了可透过的光谱波段范围，并且传输损耗随着波长的变化会出现明显的波动。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法及其应用，其目的在于，实现宽带范围的低损耗连接，并抑制传输损耗的波动程度。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，包括如下步骤：(1)剥除N根非多包层光纤表面的部分涂覆层后，将N根非多模光纤被剥除涂覆层的一端进行切割，得到第一中间件；(2)剥除N根多包层光纤表面的涂覆层后，将其一端进行切割，得到第二中间件；(3)将第一中间件和第二中间件的切割端熔接，得到第三中间件，第三中间件包含三个区域，依次为包含芯层、包层和涂覆层的第一非多包层光纤区，包含芯层和包层的第二非多包层光纤区，以及包含芯层和包层的多包层光纤区；(4)将圆形毛细管加热至熔融状态并拉伸，得到第四中间件；第四中间件包含五个区域，依次为左端、第一下降锥区、第一锥腰区、第一上升锥区和右端；(5)将第三中间件插入第四中间件，使第二非多包层光纤区全部或部分位于第一锥腰区，多包层光纤区同时位于第一锥腰区和第一上升锥区，由此得到第五中间件；(6)将第五中间件的第一锥腰区中仅包含多包层光纤区的一段区域进行加热并拉伸，使该段区域依次包含第二下降锥区、第二锥腰区和第二上升锥区，由此得到第六中间件；(7)将第六中间件的第二锥腰区进行切割，选取第六中间件中左端至切割端的部分，将其中的切割端与待熔接多芯光纤进行对准熔接，得到宽带平坦透过的多芯光纤耦合器；其中，N为待熔接多芯光纤中的纤芯数量。进一步地，非多包层光纤为单模光纤或少模光纤。进一步地，第三中间件中，第一非多包层光纤区的长度L1为20cm-200cm，第二非多包层光纤区的L2为1cm-5cm，多包层光纤区的长度L3为0.1cm-4cm。进一步地，圆形毛细管的材质为石英玻璃或高硼硅玻璃。进一步地，圆形毛细管包含一个内孔，或者，圆形毛细管包含N个内孔。进一步地，圆形毛细管中的内孔为圆形、正多边形或长方形。进一步地，步骤(4)中，圆形毛细管在拉伸前的外径D1为0.75mm-2.5mm。进一步地，第四中间件中，左端的长度M1为1cm-10cm，第一下降锥区的长度M2为0.5cm-1.5cm，第一锥腰区的长度M3为1.5cm-2.5cm，第一上升锥区的长度M4为0.1cm-2cm，右端的长度M5为1cm-10cm；第一锥腰区的直径D2为0.3mm-2.0mm。进一步地，第六中间件中，第二下降锥区的长度P1为0.5cm-2cm，第二锥腰区的长度P2为0.5cm-1.5cm，第二上升锥区的长度P3为1.5cm-2.5cm；第二锥腰区的直径大小使得第二锥腰区内的多包层光纤横向不发生偏移。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器，该多芯光纤耦合器由本专利技术所提供的上述宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法制备而成。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术所提供的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，将非多包层光纤和多包层光纤熔接后，插入经过加热拉伸的圆形毛细管，并对圆形毛细管的锥腰区进行二次加热拉伸，之后通过切割二次拉伸形成的锥腰区，得到包含非多包层光纤和多包层光纤的中间件，由该中间件的切割端与多芯光纤熔接得到多芯光纤耦合器。一方面，由于制备过程中，不依赖于对腐蚀精度和打孔精度的精确控制，能够实现低损耗连接；另一方面，该制备方法减小了多芯光纤耦合器中多包层光纤的使用长度，可以有效抑制由拉锥引入的干涉效应，从而拓宽光谱波段范围，实现宽带范围(820nm-1700nm)内的稳定连接，并抑制传输损耗随波长变化的波动程度，使光谱平坦透过。(2)本专利技术所提供的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，可使用单模光纤、少模光纤等非多包层光纤制备多芯光纤耦合器，使得所制备的多芯光纤耦合器可以单模光纤通信系统中的单模光纤进行连接。(3)本专利技术所提供的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，通过将多包层光纤与单模光纤、少模光纤等非多包层光纤熔接后进行拉伸，可实现更稳定的连接，抑制输出光功率随光纤移动而发生的变化。(4)本专利技术所提供的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，可实现宽带范围低损耗连接，光源不限制输入波段，覆盖820nm～1700nm，包含完整O(1260nm-1360nm)+E(1360nm-1460nm)+S(1460nm-1530nm)+C(1530nm-1565nm)+L(1565nm-1625nm)+U(1625nm-1675nm)波段。(5)本专利技术所提供的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，可扩展性好，当待熔接的多芯光纤的纤芯数量发生变化时，仅通过适应性更改圆形毛细管的内、外径即可实现与多芯光纤之间的熔接。附图说明图1为现有的多包层光纤的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的第三中间件示意图；图3为本专利技术实施例提供的第四中间件示意图；图4为本专利技术实施例提供的第六中间件示意图；图5为本专利技术实施例提供的采用现有的多包层光纤制备方法制备而成的多芯光纤耦合器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)剥除N根非多包层光纤表面的部分涂覆层后，将所述N根非多模光纤被剥除涂覆层的一端进行切割，得到第一中间件；/n(2)剥除N根多包层光纤表面的涂覆层后，将其一端进行切割，得到第二中间件；/n(3)将所述第一中间件和所述第二中间件的切割端熔接，得到第三中间件，所述第三中间件包含三个区域，依次为包含芯层、包层和涂覆层的第一非多包层光纤区，包含芯层和包层的第二非多包层光纤区，以及包含芯层和包层的多包层光纤区；/n(4)将圆形毛细管加热至熔融状态并拉伸，得到第四中间件；所述第四中间件包含五个区域，依次为左端、第一下降锥区、第一锥腰区、第一上升锥区和右端；/n(5)将所述第三中间件插入所述第四中间件，使所述第二非多包层光纤区全部或部分位于所述第一锥腰区，所述多包层光纤区同时位于所述第一锥腰区和所述第一上升锥区，由此得到第五中间件；/n(6)将所述第五中间件的所述第一锥腰区中仅包含所述多包层光纤区的一段区域进行加热并拉伸，使该段区域依次包含第二下降锥区、第二锥腰区和第二上升锥区，由此得到第六中间件；/n(7)将所述第六中间件的所述第二锥腰区进行切割，选取所述第六中间件中所述左端至切割端的部分，将其中的切割端与待熔接多芯光纤进行对准熔接，得到宽带平坦透过的多芯光纤耦合器；/n其中，N为所述待熔接多芯光纤中的纤芯数量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)剥除N根非多包层光纤表面的部分涂覆层后，将所述N根非多模光纤被剥除涂覆层的一端进行切割，得到第一中间件；
(2)剥除N根多包层光纤表面的涂覆层后，将其一端进行切割，得到第二中间件；
(3)将所述第一中间件和所述第二中间件的切割端熔接，得到第三中间件，所述第三中间件包含三个区域，依次为包含芯层、包层和涂覆层的第一非多包层光纤区，包含芯层和包层的第二非多包层光纤区，以及包含芯层和包层的多包层光纤区；
(4)将圆形毛细管加热至熔融状态并拉伸，得到第四中间件；所述第四中间件包含五个区域，依次为左端、第一下降锥区、第一锥腰区、第一上升锥区和右端；
(5)将所述第三中间件插入所述第四中间件，使所述第二非多包层光纤区全部或部分位于所述第一锥腰区，所述多包层光纤区同时位于所述第一锥腰区和所述第一上升锥区，由此得到第五中间件；
(6)将所述第五中间件的所述第一锥腰区中仅包含所述多包层光纤区的一段区域进行加热并拉伸，使该段区域依次包含第二下降锥区、第二锥腰区和第二上升锥区，由此得到第六中间件；
(7)将所述第六中间件的所述第二锥腰区进行切割，选取所述第六中间件中所述左端至切割端的部分，将其中的切割端与待熔接多芯光纤进行对准熔接，得到宽带平坦透过的多芯光纤耦合器；
其中，N为所述待熔接多芯光纤中的纤芯数量。


2.如权利要求1所述的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，其特征在于，所述非多包层光纤为单模光纤或少模光纤。


3.如权利要求1或2所述的宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法，其特征在于，所述第三中间件中，所述第一非多包层光纤区的长度L1为20cm-200cm，所述第二非多包层光纤区的L2为...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐明，康逸凡，甘霖，郭显聪，杜灏泽，付松年，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42