一种光子晶体光纤耦合器的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种光子晶体光纤耦合器的制作方法，包括下述步骤：S1、将两根光子晶体光纤进行轴向姿态控制下的侧边抛磨；S2、再将两根经S1侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面进行姿态调整，保证抛磨面相向平行对准；S3、最后使用石英粉作为助粘剂，用火焰加热石英粉使其熔融形成助粘的石英夹层，使两根侧边抛磨的光子晶体光纤粘合在一起制成耦合器。本发明专利技术的过程不需要拉锥，因此可避免空气孔结构塌缩，同时不用传统光学胶，因此也增强了器件的机械稳定性。此种方法结合了熔融拉锥法和研磨胶合法的优点，克服这两种方法在制作光子晶体光纤耦合器时的不适用性，可实现光学特性、机械稳定性和热稳定性良好的光子晶体光纤耦合器的制作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤耦合器的
，特别涉及。
技术介绍
光子晶体光纤是利用光子晶体所特有的光子频率禁带特性将特定频带的光波严格地局限在纤芯内传导的新型光导纤维。它由单一介质构成，包层由一些在横截面上周期性排列而在纵向保持不变的空气孔组成。根据导光机制的不同，光子晶体光纤可分为两类折射率导光型和带隙导光型。光子晶体光纤具有很多独特的性质，如无截止单模传输特性、高非线性等，在光纤传感、光纤通信领域受到越来越广泛的关注。光纤耦合器是光网络和光传感系统中实现光信号分路和合路的重要器件。但是由于目前对光子晶体光纤耦合器研究多为理论基础研究，缺少可靠的光子晶体光纤耦合器等器件，这使得光子晶体光纤的应用受到很大的限制。因此，光子晶体光纤耦合器的制作对光子晶体光纤的应用发展有重要的实际价值。现有的商业光纤耦合器主要是单模光纤耦合器，其制作方法有以下两种1、熔融拉锥法。熔融拉锥法是将两根光纤平行或扭绞在一起，高温加热熔融的同时拉伸两根光纤形成双锥型，依靠光纤锥之间的强倏逝场实现光场的耦合。熔融拉锥法制作光纤耦合器工艺简单，成本低，性能结构稳定，也适合制作单模光纤耦合器，已经能进行商业化批量生产。但是如果应用到制作光子晶体光纤耦合器，其熔融拉锥过程会造成光子晶体光纤的空气孔塌缩，破坏光子晶体光纤原来的导光结构和其所具有的特殊性能，所以不适用于制作光子晶体光纤耦合器。2、研磨胶合法。研磨胶合法是将两根裸光纤分别嵌入两块石英块中进行光学研磨，然后将两块石英块用光学胶粘合在一起，制作成光纤耦合器。研磨胶合法制作光纤耦合器耦合效率可调，偏振不敏感，方向性好，可用于单模光纤耦合器。目前也有用此方法制作光子晶体光纤耦合器的报道，但由于制作工艺复杂，特别是光学胶的热稳定性和机械稳定性较差，主要是在实验室中使用。考虑到既要保证光子晶体光纤的气孔导光结构不受破坏，同时又要保证耦合器能具有良好的机械稳定性和热稳定性，因此，熔融拉锥法和研磨胶合法均不适用于制作光子晶体光纤耦合器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无需拉锥过程、不破坏光子晶体光纤原有气孔结构的光子晶体光纤耦合器的制作方法。通过上述方法还能够保证所制作的光子晶体光纤耦合器具有良好的热稳定性和机械稳定性。本专利技术的目的通过下述技术方案实现，具体步骤如下本专利技术光子晶体光纤耦合器的制作方法，包括下述的步骤S1、将两根光子晶体光纤放置于光纤侧边抛磨机上，监控并调整光子晶体光纤的轴向姿态，保证两根光子晶体光纤从空气孔排列组成的正六边形边或角位置进行侧边抛磨的一致性；S2、将两根经步骤SI侧边抛磨的光子晶体光纤置于光纤熔融装置，调整两根光子晶体光纤的抛磨面以及抛磨面之间的距离，保证两根光子晶体光纤的抛磨面相向平行对准；S3、将纳米石英粉置于经步骤S2相向平行对准的两根光子晶体光纤的抛磨面之间，用火焰加热纳米石英粉使其熔融形成助粘层，使两根侧边抛磨的光子晶体光纤紧密粘合制成稱合器。优选的，步骤SI中，采用定轴技术确定从空气孔排列组成的正六边形的边位置或者角位置进行侧边抛磨。优选的，经侧边抛磨的光子晶体光纤整个抛磨区的长度为lO-lOOmm，在此长度范围内能保证在两根光子晶体光纤更好的粘合。优选的，步骤S2中，侧边抛磨光子晶体光纤抛磨面姿态调整是采用摄像监测系统完成，其具体步骤为S21、利用显微摄像系统找到一根侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面；S22、轴向旋转步骤S21所述侧边抛磨光子晶体光纤，将其抛磨面调整至与另一根光纤相向的姿态；S23、重复步骤S21和S22，调整另一根侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面，使两根侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面相向平行对准；S24、调整两根侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面之间的距离，并用夹具固定。优选的，步骤S3具体为调整两根光子晶体光纤抛磨面相向平行对准，涂覆纳米石英粉在两根侧边抛磨光子晶体光纤粘合处后夹紧，监控光源从任意一根侧边抛磨光子晶体光纤一端注入，监测两根侧边抛磨光子晶体光纤的输出端的光功率，用火焰加热光子晶体光纤粘合区，观察并记录两个输出端的功率及其比值，达到设定的耦合比率后熄灭火焰，制作过程完成。优选的，步骤S3中，所述的纳米石英粉的颗粒直径为lO-lOOnm，形成的石英助粘层的厚度为10-500nm，此厚度能保证两根侧边抛磨光子晶体光纤具有很好的光学特性和机械稳定性。优选的，所述纳米石英夹层均匀分布在两根光子晶体侧边抛磨面区域。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果1、本专利技术的耦合器制作过程采用侧边抛磨和熔融粘合的方法，无需拉锥过程，不会造成空气孔塌缩变形，保证了光子晶体光纤结构的完整性，所制作的光子晶体光纤耦合器保持光子晶体光纤的性能。2、本专利技术的耦合器制作过程采用熔融纳米石英粉助粘合的方法，不用传统光学胶，可实现制作机械稳定性和热稳定性良好的光子晶体光纤耦合器。附图说明图1是光子晶体光纤横截面示意图；图2是光子晶体光纤空气孔排列组成的正六边形边位置侧边抛磨的示意图；图3是光子晶体光纤空气孔排列组成的正六边形角位置侧边抛磨的示意图；图4 Ca)是两根侧边抛磨光子晶体光纤平行粘合示意图；图4 (b)是图4 Ca)虚线框内粘合区横截面示意图；图5是两根光子晶体光纤抛磨面相向平行对准后，纳米石英粉涂覆在两根侧边抛磨光子晶体光纤抛磨面粘合区的横截面示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例本实施例光子晶体光纤耦合器的制作方法如下1、制作两根侧边抛磨光子晶体光纤。光子晶体光纤轴向姿态控制下的侧边抛磨，保证两根光子晶体光纤从空气孔排列组成的正六边形边位置或角位置进行侧边抛磨的一致性。图1中所示结构的光子晶体光纤，由纤芯I和空气孔2组成，空气孔结构组成了正六边形，采用定轴技术确定从正六边形的边位置(图2所示)或者角位置(图3所示)进行侧边抛磨。为了更好的使两根光纤抛磨面进行夹紧粘合，制作的侧边抛磨光子晶体光纤整个抛磨区长度为40mm。为了易于实现光学耦合，制备的侧边抛磨光子晶体光纤在空气中的损耗为 3. 5dB。2、两根侧边抛磨光子晶体光纤抛磨面对准。将两根经步骤I侧边抛磨的光子晶体光纤抛磨面姿态调整，确保抛磨面相向平行对准粘合，粘合图如图4 (a)、图4 (b)所示；其具体步骤是利用显微摄像系统找到侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面；然后轴向旋转侧边抛磨光子晶体光纤，将其抛磨面调整至与另一根光纤相向的姿态；重复上述步骤，实现两根侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面相向平行对准；最后调整两根侧边抛磨光子晶体光纤的抛磨面之间的距离，并用夹具4固定。3、两根侧边抛磨光子晶体光纤熔融粘合。在两根平行粘合的侧边抛磨光子晶体光纤间涂覆纳米石英粉，用火焰加热纳米石英粉形成熔粘层作为助粘层，使两根光纤熔融紧密粘合制成光纤耦合器。此处工艺最重要的环节在于纳米石英粉夹层3的厚度以及均匀度，如图5所示。监测两根侧边抛磨光子晶体光纤的输出端的光功率。用火焰均匀加热粘合区，观察并记录两个输出端的功率及其比值，达到设定的耦合比率后熄灭火焰，制作过程完成。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子晶体光纤耦合器的制作方法，其特征在于，包括下述的步骤：S1、将两根光子晶体光纤进行轴向姿态控制下的侧边抛磨，保证两根光子晶体光纤从空气孔排列组成的正六边形边位置或角位置进行侧边抛磨的一致性；S2、利用显微摄像装置，分别调整两根经步骤S1侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面，保证两根侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面之间的距离并实现相向平行对准；S3、涂覆纳米石英粉在两根侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面之间，用火焰加热石英粉使其熔融形成助粘的石英夹层，使两根侧边抛磨的光子晶体光纤紧密粘合制成耦合器。

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体光纤耦合器的制作方法，其特征在于，包括下述的步骤: 51、将两根光子晶体光纤进行轴向姿态控制下的侧边抛磨，保证两根光子晶体光纤从空气孔排列组成的正六边形边位置或角位置进行侧边抛磨的一致性； 52、利用显微摄像装置，分别调整两根经步骤SI侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面，保证两根侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面之间的距离并实现相向平行对准； 53、涂覆纳米石英粉在两根侧边抛磨的光子晶体光纤的抛磨面之间，用火焰加热石英粉使其熔融形成助粘的石英夹层，使两根侧边抛磨的光子晶体光纤紧密粘合制成耦合器。2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤耦合器的制作方法，其特征在于，步骤SI中，采用定轴技术确定从光子晶体光纤空气孔排列组成的正六边形的边位置或者角位置进行侧边抛磨。3.根据权利要求2所述的光子晶体光纤耦合器的制作方法，其特征在于，经侧边抛磨后的光纤整个抛磨区的长度为10-100mm。4.根据权利要求1所述的光子晶体光纤耦合器的制作方法，其特征在于，步骤S3中，纳米石英粉的颗粒直径为lO-lOOnm，形成的石英夹层的厚度为10_500nm。5.根据权利要求4所述的光子...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗云瀚，陈哲，余金波，卫青松，余健辉，张军，唐洁媛，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：