【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通信，具体地，涉及一种多芯光纤器件及制备方法。
技术介绍
1、随着5g，物联网等技术的飞速发展，现代通信系统对光纤传输容量的要求越来越高，在单模的光纤通信系统中，时分复用、波分复用技术以及高阶调制格式等方式一定程度上拓宽了系统传输容量，但随着需求的急剧增加，以上方式所能够利用的带宽和实现的频谱效率终将接近极限。
2、目前，基于多芯光纤的空分复用技术是解决单模光纤通信系统容量受限的有效方法之一。多芯光纤通过增加光纤内的通道数，实现了空分复用技术，极大的提高了信号的传输容量。由于多芯光纤和单模光纤在交换时光纤尺度和结构的不同，需要多芯光纤复用解复用器来实现多芯光纤和单模光纤之间的耦合。
3、经现有技术检索发现，中国专利技术专利公告号为cn110989088b，公开了一种基于透镜和超表面透镜的复用/解复用装置及方法，实现空分解复用功能时，通过第一透镜将多芯光纤的不同纤芯的出射光准直为不同出射角的平行光束，多个平行光束在空间传播一段距离后相互分离，经过第二透镜分别聚焦耦合至单芯光纤阵列中不同的单芯光纤；实现空分复用功能时，通过第二透镜中不同的超表面透镜分别接收来自单芯光纤阵列中不同的单芯光纤的出射光束，并对光束进行扩束准直；各光束独立传播至第一透镜后，经第一透镜分别聚焦耦合至多芯光纤的不同纤芯。这种方法制备的耦合器体积较大，光路较为复杂，对于调整架和光学元件的精度和稳定度要求较高。增加了系统复杂度，集成的难度较高，给实际应用带来了不便。
4、经现有技术检索发现，中国专利技术专利公告号
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多芯光纤器件及制备方法。
2、根据本专利技术提供的一种多芯光纤器件，包括玻璃基板、飞秒激光直写波导结构以及用于在扇入扇出器件扇入端抑制串扰的低折射率沟道结构，所述飞秒激光直写波导结构设置在所述玻璃基板内，所述低折射率沟道结构设置在所述飞秒激光直写波导结构扇入一端的两侧。
3、一些实施方式中，所述飞秒激光直写波导结构的一端与多芯光纤相连接，所述飞秒激光直写波导结构与对应的所述多芯光纤具有相同的排布形状和相同的芯间距，所述飞秒激光直写波导结构的另一端与单模光纤阵列相连接，所述飞秒激光直写波导结构与所述单模光纤阵列有着相同的排布形状和相同的芯间距。
4、一些实施方式中，所述飞秒激光直写波导结构设有四根，其中两根所述飞秒激光直写波导结构的扇入端设置在另外两根所述飞秒激光直写波导结构的扇入端上方，其中上方两根所述飞秒激光直写波导结构弯曲半径小于下方两根所述飞秒激光直写波导结构。
5、一些实施方式中，上方两根所述飞秒激光直写波导结构的弯曲半径为14.4551cm，下方两根所述飞秒激光直写波导结构的弯曲半径为54.3489cm。
6、一些实施方式中，四条所述飞秒激光直写波导结构在扇入端呈现正方形排布，所述飞秒激光直写波导结构扇入端的间隔为35微米，所述飞秒激光直写波导结构在扇出端一侧呈水平方向一字排列，所述飞秒激光直写波导结构扇出端的间隔为127微米。
7、本专利技术还提供一种多芯光纤器件的制备方法，包括以上步骤：步骤1.使用蘸有无水乙醇的无尘纸清洁待加工的透明玻璃介质，将硼硅酸盐玻璃基板通过夹具固定后放置在飞秒激光加工平台上；
8、步骤2.采用飞秒激光直写光波导技术制备三维波导芯片，将飞秒激光通过透镜聚焦到所述玻璃基板内部，通过调控飞秒激光的脉冲能量、重复频率，在所述玻璃基板内部形成所述飞秒激光直写波导结构；
9、步骤3.所述飞秒激光直写波导结构的扇入端两侧分别使用飞秒激光直写出沟道结构，通过控制合适的脉冲能量和重复频率，诱导出低折射率轨迹作为所述低折射率沟道结构。
10、一些实施方式中，在步骤2中，所述飞秒激光直写波导结构相对折射率改变量为0.35％，即所述飞秒激光直写波导结构的折射率比所述玻璃基板的折射率高0.35％，所述飞秒激光直写波导结构与光纤纤芯-包层折射率差相同。
11、一些实施方式中，在步骤2中，所述飞秒激光采用热累积加工，所述飞秒激光重复频率为300kh，在所述玻璃基板内部进行空间选择性的局部折射率改变，通过四次直写共形成四条波导结构。
12、一些实施方式中，在步骤3中，所述飞秒激光直写波导结构相对折射率改变量为-0.3％，即所述飞秒激光直写波导结构的折射率比所述玻璃基板的折射率低0.3％。
13、一些实施方式中，在步骤3中，在四条所述飞秒激光直写波导结构的扇入端两侧间隔6.5微米处分别使用飞秒激光直写出所述低折射率沟道结构，所述低折射率沟道结构的脉冲能量在1μj至90μj之间，所述低折射率沟道结构的重复频率采用25khz，所述低折射率沟道结构截面尺寸大于等于所述飞秒激光直写波导结构截面尺寸，所述低折射率沟道结构截面的高度尺寸为9μm，所述低折射率沟道结构截面的宽度尺寸为4μm，所述低折射率沟道结构的纵向长度从100微米至9000微米。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
15、1、本专利技术采取了沟槽辅助结构的技术特征，能够对波导模场进行约束，有效降低波导之间由于模场交叠形成的芯间串扰；
16、2、本专利技术采取了三维位移台配合激光横向写入的技术特征，通过位移台的三维空间移动可以灵活选择波导和沟槽的空间位置，能够对波导模场的宽度和高度都进行有效调控；
17、3、本专利技术采取了飞秒激光直写的技术特征，在制备复用解复用器件时工艺复杂度低，能够有效抑制传统飞秒激光直写多芯光纤复用解复用器件的相邻波导间串扰，灵活性高，成本低，使其成为制备多芯光纤复用解复用器件很好的备选方案同时该器件制作工艺成熟，便于产业化。
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1.一种多芯光纤器件，其特征在于，包括玻璃基板(1)、飞秒激光直写波导结构(2)以及用于在扇入扇出器件扇入端抑制串扰的低折射率沟道结构(3)，所述飞秒激光直写波导结构(2)设置在所述玻璃基板(1)内，所述低折射率沟道结构(3)设置在所述飞秒激光直写波导结构(2)扇入一端的两侧。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤器件，其特征在于，所述飞秒激光直写波导结构(2)的一端与多芯光纤相连接，所述飞秒激光直写波导结构(2)与对应的所述多芯光纤具有相同的排布形状和相同的芯间距，所述飞秒激光直写波导结构(2)的另一端与单模光纤阵列相连接，所述飞秒激光直写波导结构(2)与所述单模光纤阵列有着相同的排布形状和相同的芯间距。
3.根据权利要求2所述的多芯光纤器件，其特征在于，所述飞秒激光直写波导结构(2)设有四根，其中两根所述飞秒激光直写波导结构(2)的扇入端设置在另外两根所述飞秒激光直写波导结构(2)的扇入端上方，其中上方两根所述飞秒激光直写波导结构(2)弯曲半径小于下方两根所述飞秒激光直写波导结构(2)。
4.根据权利要求2所述的多芯光纤器件，其特征在于，上方两
5.根据权利要求4所述的多芯光纤器件，其特征在于，四条所述飞秒激光直写波导结构(2)在扇入端呈现正方形排布，所述飞秒激光直写波导结构(2)扇入端的间隔为35微米，所述飞秒激光直写波导结构(2)在扇出端一侧呈水平方向一字排列，所述飞秒激光直写波导结构(2)扇出端的间隔为127微米。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的多芯光纤器件的制备方法，其特征在于，包括以上步骤：步骤1.使用蘸有无水乙醇的无尘纸清洁待加工的透明玻璃介质，将硼硅酸盐玻璃基板(1)通过夹具固定后放置在飞秒激光加工平台上；
7.根据权利要求6所述的多芯光纤器件的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述飞秒激光直写波导结构(2)相对折射率改变量为0.35％，即所述飞秒激光直写波导结构(2)的折射率比所述玻璃基板(1)的折射率高0.35％，所述飞秒激光直写波导结构(2)与光纤纤芯-包层折射率差相同。
8.根据权利要求7所述的多芯光纤器件的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述飞秒激光采用热累积加工，所述飞秒激光重复频率为300kH，在所述玻璃基板(1)内部进行空间选择性的局部折射率改变，通过四次直写共形成四条波导结构。
9.根据权利要求6所述的多芯光纤器件的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所述飞秒激光直写波导结构(2)相对折射率改变量为-0.3％，即所述飞秒激光直写波导结构(2)的折射率比所述玻璃基板(1)的折射率低0.3％。
10.根据权利要求9所述的多芯光纤器件的制备方法，其特征在于，在步骤3中，在四条所述飞秒激光直写波导结构(2)的扇入端两侧间隔6.5微米处分别使用飞秒激光直写出所述低折射率沟道结构(3)，所述低折射率沟道结构(3)的脉冲能量在1μJ至90μJ之间，所述低折射率沟道结构(3)的重复频率采用25kHz，所述低折射率沟道结构(3)截面尺寸大于等于所述飞秒激光直写波导结构(2)截面尺寸，所述低折射率沟道结构(3)截面的高度尺寸为9μm，所述低折射率沟道结构(3)截面的宽度尺寸为4μm，所述低折射率沟道结构(3)的纵向长度从100微米至9000微米。
...【技术特征摘要】
1.一种多芯光纤器件，其特征在于，包括玻璃基板(1)、飞秒激光直写波导结构(2)以及用于在扇入扇出器件扇入端抑制串扰的低折射率沟道结构(3)，所述飞秒激光直写波导结构(2)设置在所述玻璃基板(1)内，所述低折射率沟道结构(3)设置在所述飞秒激光直写波导结构(2)扇入一端的两侧。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤器件，其特征在于，所述飞秒激光直写波导结构(2)的一端与多芯光纤相连接，所述飞秒激光直写波导结构(2)与对应的所述多芯光纤具有相同的排布形状和相同的芯间距，所述飞秒激光直写波导结构(2)的另一端与单模光纤阵列相连接，所述飞秒激光直写波导结构(2)与所述单模光纤阵列有着相同的排布形状和相同的芯间距。
3.根据权利要求2所述的多芯光纤器件，其特征在于，所述飞秒激光直写波导结构(2)设有四根，其中两根所述飞秒激光直写波导结构(2)的扇入端设置在另外两根所述飞秒激光直写波导结构(2)的扇入端上方，其中上方两根所述飞秒激光直写波导结构(2)弯曲半径小于下方两根所述飞秒激光直写波导结构(2)。
4.根据权利要求2所述的多芯光纤器件，其特征在于，上方两根所述飞秒激光直写波导结构(2)的弯曲半径为14.4551cm，下方两根所述飞秒激光直写波导结构(2)的弯曲半径为54.3489cm。
5.根据权利要求4所述的多芯光纤器件，其特征在于，四条所述飞秒激光直写波导结构(2)在扇入端呈现正方形排布，所述飞秒激光直写波导结构(2)扇入端的间隔为35微米，所述飞秒激光直写波导结构(2)在扇出端一侧呈水平方向一字排列，所述飞秒激光直写波导结构(2)扇出端的间隔为127微米。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的多芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：马麟，何祖源，戴子翔，熊俊杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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