本发明专利技术涉及一种光纤，至少包括具有第一端面的第一端，该光纤包括能够引导第一波长λ的光的纤芯区；和包围所述纤芯区的微结构包层区。包层区包括内包层区和外包层区。内包层区包括布置在折射率为n1的内包层背景材料中的内包层部件，所述内包层部件包括可热塌陷的孔或空隙。外包层区包括布置在外包层背景材料中的外包层部件，所述外包层部件包括折射率为n2的实心材料，其中n2低于n1。本发明专利技术进一步涉及将这种光纤熔接至光学器件的方法和使用这种光纤的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种将光纤耦合至光学器件的方法、一种光纤、一种用于制造光纤的预制件、一种包括拉制预制件的制造光纤的方法、一种热处理的光纤、一种包括光纤的物品O
技术介绍
近年来出现了一类新光纤。通过在光纤中引入一些孔或空隙来提供这些光纤的光学引导机构。这些孔通常与光纤平行并且沿着光纤的长度延伸。关于这种光纤的大体描述请见 A. Bjarklev 等著的“Photonic Crystal Fibers (光子晶体光纤)”, Kluwer AcademicPublisher (Kluwer 学术出版社，2003 (ISBN 1-4020-7610-X)，下文中称为[Bjarklev 等]。 这种光纤的导光原理基于全内反射(TIR)，其和不包含这种孔的传统光纤(非微结构光纤，在下文中也称为“标准光纤”)的导光原理相似，或者也可基于光子带隙(PBG)原理。对于基于TIR的光纤，纤芯由包括孔、例如一些排列紧密的孔的包层区所包围，纤芯可包括固体玻璃区域，固体玻璃区域的折射率通常比包层区的有效折射率更高。对于基于PBG的光纤，纤芯不限于实心(solid)材料。其可以是孔、或者实心背景材料和孔的组合，且被包括光子带隙的包层区包围。由于光不能透过包层区而沿着光纤引导光，因此纤芯的折射率可低至空气的折射率。因此，光被限制在纤芯内。包层区可包括包层材料，以及仔细排列的具有预定孔尺寸、间距和图案的气孔。通常，孔或空隙可为包括折射率不同于背景材料的折射率的材料的任何所谓部件(feature) 0这种所谓部件也可包括折射率高于背景材料的折射率的材料。孔或空隙可包括实心材料、气体、液体或真空。包层中的气孔或部件可以影响光纤的光学特性。在一些光纤设计中，与其它因素相比，气孔对光纤的光学特性的影响起主导作用。通常，这种类型的光纤在下文中被称为光子晶体光纤(PCF)。这种光纤还被称为微结构光纤、多孔光纤、光子带隙光纤、孔助光纤，也可以使用其它命名。PCF与传统的实心玻璃光纤相比具有不同的特性，因此应用在许多不同的领域上。从小纤芯的PCF到标准光纤的过渡(transition)通常是困难的。熔接损耗通常较高(> O. 3dB_ 参见例如 Hansen 等著的 “Highly Nonlinear Photonic Crystal Fiberwith Zero-Dispersion at I. 55 μ m(I. 55 μ m零色散的高非线性光子晶体光纤)”,光纤通信会议2002，截稿日期后提交的文章，2002)，并且机械强度通常较差。PCF的拉锥可用于降低从PCF向标准光纤的过渡耦合的损耗(参见例如W000049435或EPOl 199582)。然而，在制造拉锥的光纤区时，拉锥是既费时又费力的。US 2002/0114574-A1公开了一种加热和拉伸的技术，这项技术应用在拉锥形光纤中部分或整体地塌陷微结构光纤，或者应用在非拉锥形光纤中保持整体直径大致相同，并分别提供呈现模式收缩或模式扩展的合成光纤。此专利公开了具有单一背景材料的单包层区(不同于多包层)的微结构光纤。W004049025公开了一种包括孔或空隙的光纤，其中孔沿长度方向部分塌陷。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种将光子晶体光纤耦合至光学器件的改进的方法，特别是将光子晶体光纤耦合至例如光子晶体光纤的光纤、或非微结构光纤、或其它光学器件的改进的方法。本专利技术的目的之一是设计改进的光子晶体光纤从而控制光纤端的模场分布，例如控制光纤端的模式扩展。本专利技术的目的之一是提供一种能够低损耗和/或高强度地熔接至其它光纤(例如标准光纤)的PCF。特别地，本专利技术的目的之一是提供能够低损耗和/或高强度地熔接至标 准光纤的小纤芯的PCF。本专利技术的目的之一是提供在PCF和标准非微结构光纤之间的低损耗和/或高强度的接合或熔接。本专利技术的目的之一是提供在PCF和标准非微结构光纤之间实现低损耗和/或高强度的接合的方法。本专利技术的目的之一是提供具有改进的接合特性的PCF和熔接这种PCF的应用。本专利技术的目的之一是提供至少包括具有第一端面的第一端的光纤，该光纤包括能够引导第一波长λ的光的纤芯区；以及包围所述纤芯区的微结构包层区。包层区包括内包层区和外包层区。内包层区包括布置在折射率为H1的内包层背景材料中的内包层部件，所述内包层部件包括可热塌陷的孔或空隙。外包层区包括布置在外包层背景材料中的外包层部件，所述外包层部件包括折射率为η2的实心材料，其中η2低于rv本专利技术的目的之一是提供一种将用于沿其纵向传输光的光纤耦合至光学器件的方法，该方法包括提供在第一光纤端具有第一光纤端面的光纤。该光纤包括能够引导第一波长λ的光的纤芯区和包围所述纤芯区的微结构包层区。所述包层区包括内包层区和外包层区。内包层区包括布置在折射率为Ii1的内包层背景材料中的内包层部件，其中所述内包层部件包括可热塌陷的孔或空隙。外包层区包括布置在外包层背景材料中的外包层部件，所述外包层部件包括折射率为η2的实心材料，其中η2低于ηι。该方法进一步包括通过加热所述光纤的所述第一端使至少部分所述第一内包层部件中的所述可热塌陷孔或空隙塌陷；并且将所述塌陷的光纤端耦合至光学器件。所述内包层部件中的所述空隙或孔的塌陷在至少部分所述内包层区中提供了一有效折射率，该有效折射率大于外包层的有效折射率。本专利技术的目的之一是提供一种熔接光纤的方法，该方法包括(a)提供根据本专利技术的第一光纤,该光纤具有所述第一端；(b)提供具有端的第二光纤；(C)以预定的间距将所述第一和第二光纤的所述端相对彼此对准；以及(d)对包括所述第一和第二光纤的所述端的每一所述光纤的待加热部分进行可控的热处理，从而使至少部分所述待加热部分上的所述可熔接的一个或多个光纤的所述内包层部件的所述空隙或孔塌陷。本专利技术的目的之一是提供用于制造根据本专利技术的光纤的预制件，该预制件包括纵向预制元件,其包括(a)至少一个包括折射率为11。_的材料的纤芯元件；(b)内包层元件包括折射率为Ii1的材料的管状元件，所述管状元件能够在可熔接光纤中形成可塌陷的孔或空隙；以及(c)外包层元件包括折射率为n2的实心材料的管状或棒状元件,所述管状或棒状元件能够在可熔接光纤中形成不可塌陷的低折射率部件；其中，所述元件设置成可通过预制件来制造根据本专利技术的具有可塌陷的内包层孔或空隙的光纤。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种改进可熔接光纤的方法，该方法包括(a)提供一段长度的根据本专利技术的光纤,该光纤具有第一端；且(b)对所述一段长度的所述可熔接光纤的一部分进行可控的热处理，从而所述光纤的所述可塌陷的内包层空隙或孔在至少部分所述已热处理的部分上塌陷。所述可熔接光纤中的全部空隙或孔在热处理(b)期间塌陷和/或被密封。该方法进一步包括(C)切割在所述待加热部分的、所述可塌陷的内包层空隙或孔已经塌陷的所述部分中的所述改进的光纤，因此提供了两段不同长度的光纤，每一光纤分别具有已热处理的端，在该端中所述可塌陷的内包层空隙或孔已经塌陷。在一个实施例中，所述待加热部分的所述部分包括所述可熔接光纤的所述端。在一个实施例中，该方法进一步包括(d)例如通过研磨提供具有轮廓分明的端面的所述热处理端。在一个实施例中，所述光纤的所述热处理端和(d)中的所述轮廓分明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.14 DK PA2009009341.一种光纤，至少包括具有第一端面的第一端，所述光纤包括 (a)纤芯区,其能够引导第一波长λ的光；及 (b)微结构包层区，其包围所述纤芯区，所述包层区包括 (bl)内包层区，包括布置在折射率为Ii1的内包层背景材料中的内包层部件，所述内包层部件包括可热塌陷的孔或空隙；及 (b2)外包层区，包括布置在外包层背景材料中的外包层部件，所述外包层部件包括折射率为n2的实心材料，其中n2低于叫。2.根据权利要求I所述的光纤，其中，所述内包层部件至少在横截面尺寸和/或材料组成上不同于所述外包层部件。3.根据权利要求I或2所述的光纤，其中，所述外包层部件包括下掺杂ニ氧化硅，例如F-掺杂ニ氧化硅。4.根据权利要求1-3中任一项所述的光纤，其中，所述外包层部件基本上为实心。5.根据权利要求1-4中任一项所述的光纤，其中，至少部分所述第一内包层部件的所述可热塌陷的孔或空隙在所述第一端处至少部分塌陷，例如在自所述第一端面起的ー塌陷长度上。6.根据权利要求5所述的光纤，其中，所述可热塌陷的孔或空隙的所述塌陷是朝着第一端面渐变的。7.根据权利要求5所述的光纤，其中，所述可热塌陷的孔或空隙的所述塌陷大体上是不连贯的。8.根据权利要求5-7中任一项所述的光纤，其中，所述可热塌陷的孔或空隙在所述第一端面上全部塌陷，例如沿着自所述第一端面起的所述塌陷长度。9.根据权利要求1-8中任一项所述的光纤，其中，所述可热塌陷的孔的所述塌陷使得在第一端面上定义了扩大的导光区，所述扩大的导光区包括纤芯区和所述内包层区中所述内包层部件塌陷的部分。10.根据权利要求1-9中任一项所述的光纤，其中，所述内包层部件包括多个第一类部件和多个第二类部件。11.根据权利要求10所述的光纤，其中，所述第一类部件包括横截面尺寸为dim a的空隙或孔，和/或所述第二类部件包括横截面尺寸为dinn ,2的空隙或孔。12.根据权利要求10或11所述的光纤，其中，大部分所述第一类部件被布置为比大部分所述第二类部件更靠近纤芯区。13.根据权利要求10-12中任一项所述的光纤,其中，dinnera小于dimOT,2。14.根据权利要求10-13中任一项所述的光纤，其中，与所述多个第二类部件相比，所述多个第一类部件在自第一端面起更长的部分上塌陷，从而所述扩大的导光区包括所述内包层区中第一类部件塌陷的部分。15.根据权利要求14所述的光纤，其中，第一类内包层部件的塌陷是渐变的，从而在所述纤芯区传输的光被绝热地耦合至所述扩大的导光区。16.根据权利要求15所...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·马克，
申请(专利权)人：NKT光子学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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