一种多芯光纤微准直器制造技术

本发明专利技术提供的是一种多芯光纤微准直器。其特征是：它由多芯光纤1、多芯光纤热扩散段2和渐变折射率大芯径多芯光纤3连接组成。本发明专利技术主要解决多芯光纤端出射光束扩束及准直的问题，同时降低各个信号之间的串扰。本发明专利技术具有制作简单、成本低、结构紧凑的优点。本发明专利技术可用于光纤通信传输系统和光纤传感系统，可广泛应用于光纤与光纤之间、光纤与波导之间以及光纤与其他光学器件之间的耦合连接。

【技术实现步骤摘要】
一种多芯光纤微准直器(一)
本专利技术涉及的是一种多芯光纤微准直器，可用于光纤通信传输系统和光纤传感系统，可广泛应用于光纤与光纤之间、光纤与波导之间以及光纤与其他光学器件之间的耦合连接，属于光纤通信领域。(二)
技术介绍
光纤通信系统是信息时代不可或缺的神经系统，光纤准直器是光无源器件中的一个重要组成部分，在光纤通信系统和光纤传感系统中有着极其普遍的应用。光纤准直器的主要作用是将光纤端出射的光束变成平行光，或者将平行光汇聚入射到光纤端中。目前光纤准直透镜主要有三种：自聚焦型透镜、微球透镜、衍射透镜。自聚焦型透镜是在光纤末端加上一段具有渐变折射率梯度，且直径大于光纤直径的棒。这种类型的准直器，通常因为自聚焦棒直径比较大，约为1mm而光纤直径为125μm。因此无法做到紧凑和小尺寸。微球透镜是在光纤末端通过特殊的制造方法，制造一个球面透镜。这种微球透镜制造难度大，设备要求高，而且因为在光纤末端制造了一个微型透镜，限制了光纤插入连接的可能性。衍射透镜是通过在二氧化硅棒末端进行光刻字产生，然后焊接到光纤上。这种技术的缺点是，需要光刻字掩模和光纤端部的精确对准，因此制造困难，无法进行批量生产。伴随着光纤网络的普及，以及互联网行业的迅速发展，各行各业对于信息通讯的要求越来越高，对光纤通信系统的超大容量传输和长距离传输提出了更高的需求。基于此，单模光纤已经不能够满足当前的需求，多芯光纤必然会在光纤通信系统和光纤传感系统中应用的越来越普遍，因此，迫切需要一种多芯光纤微准直器，来满足多芯光纤在光纤通信系统和光纤传感系统中的应用需求，同时需要具有成本低，制作简单，结构紧凑的优势。专利CN201110226192.4公开了一种热扩芯光纤准直器，采用热扩芯光纤头、石英光纤、非球面透镜和外套管组成。其特点是采用了非球面透镜作为准直器，实现了单模光纤的准直，但是无法解决多芯光纤端出射光束的准直。专利CN201110226340.2公开了一种宽光谱光纤准直器，其特点是采用消色差透镜与热扩芯光纤头中心轴平行，利用消色差透镜进行准直，但是不能解决多芯光纤端出射光束的准直，且安装外套管的方式，无法与标准接口通用。专利CN201721647567.3公开了一种激光光纤准直聚焦透镜，其特点是在玻璃管一端接入光纤，另一端连接透镜。因为使用微透镜的方式进行光束准直，无法进行插入连接等情况，限制了使用的范围，而且制造比较困难，不能够实现多芯光纤端出射光束的准直。专利CN201410777215.4公开了一种单片集成式多芯光纤分路器及其制作方法，提到使用自聚焦透镜对多芯光纤进行准直，但是自聚焦透镜参数没有进行特殊设计，不能够使多芯光纤端不同芯出射光束准直，且不同芯的光束平行出射。该专利也不能够实现对多芯光纤光束进行扩束。专利CN201510518584.6公开了一种光纤准直器及其制作方法，其特点是将单模光纤与无心光纤和自聚焦光纤连接，能够对输出光束进行扩束并且准直，但是没有涉及对多芯光纤端出射光束进行准直。专利CN201410777241.7公开了一种基于梯度折射率透镜的多芯光纤连接器，通过双梯度折射率透镜组连接多芯光纤和与多芯光纤芯数相同的单模光纤，由于双梯度折射率透镜组的尺寸较大，因此不能够实现紧凑尺寸的多芯光纤端出射光束准直，而且没有对双梯度折射率透镜组进行特殊设计，以解决多芯光纤各个芯之间信号串扰的问题。专利US20050201701A1公开了一种对单模光纤进行扩芯，使用渐变折射率光纤进行准直的单模光纤准直器，该专利能够实现单模光纤的准直，但是不能够对多芯光纤端出射光束进行准直。专利US7155096B2公开了一种用于单模光纤的光学准直器，对单模光纤进行热扩芯，然后在连接一段阶跃折射率光纤，实现了光束扩束及准直，但是没有涉及对多芯光纤端出射光束进行准直。专利US20070147733A1公开了一种光纤准直系统，该专利主要通过自聚焦透镜对单模光纤的光束进行准直，但是不能够对单模光纤的光束进行扩束，也没有涉及对多芯光纤端出射光束进行准直。专利US20050220401A1公开了一种单模光纤准直透镜及其方法，其主要用一段特殊的单模光纤分别连接标准单模光纤和渐变折射率光纤，实现对单模光纤出射光束的扩束及准直。但是该专利不涉及对多芯光纤端出射光束进行准直。本专利技术公开了一种多芯光纤微准直器，本专利技术可用于光纤通信传输系统和光纤传感系统，可广泛应用于光纤与光纤之间、光纤与波导之间以及光纤与其他光学器件之间的耦合连接。该多芯光纤微准直器采用热扩散技术对多芯光纤进行扩芯，通过采用一段特殊设计的渐变折射率大芯径多芯光纤连接多芯光纤，使得多芯光纤端出射光束扩束并准直。与在先技术相比，对多芯光纤热扩散处理，以及采用特殊设计的渐变折射率大芯径多芯光纤，同时实现了对多芯光纤端出射光束进行扩束及准直，并解决了各个芯之间信号串扰的问题。该多芯光纤微准直器具有制作简单、成本低、结构紧凑的优点。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制作简单、成本低、结构紧凑的一种多芯光纤微准直器。本专利技术的目的是这样实现的：该多芯光纤微准直器由多芯光纤1、多芯光纤热扩散段2和渐变折射率大芯径多芯光纤3连接组成。所述多芯光纤微准直器中多芯光纤热扩散段2位于多芯光纤1和渐变折射率大芯径多芯光纤3之间，多芯光纤热扩散段2与渐变折射率大芯径多芯光纤3熔接。所述多芯光纤微准直器在多芯光纤热扩散段2施加热扩散，多芯光纤热扩散段2形成折射率渐变区，能够绝热的保持基模传输，并且使多芯光纤中的光束扩束。所述多芯光纤微准直器对渐变折射率大芯径多芯光纤3进行特殊设计，实现多芯光纤端出射光束的准直。热扩散技术常用于基模场的扩展，热扩散能够使多芯光纤中，掺杂剂分布渐变为稳定的准高斯分布。如图1所示，在多芯光纤热扩散段2进行加热，引入热扩散过程，使得多芯光纤热扩散段2中，掺杂剂分布渐变为稳定的准高斯分布，且光纤的归一化频率在加热过程中不变。准高斯分布的掺杂剂分布，使多芯光纤热扩散段2的折射率分布渐变为准高斯分布，使多芯光纤中的基模场扩展，并且可以绝热的传输，实现多芯光纤端出射光束的扩束。在热扩散过程中，随时间t的变化，局部掺杂浓度C可表示为：公式(1)中D是掺杂剂扩散系数；t是加热时间。D主要取决于不同掺杂剂的种类、主体材料以及局部加热温度。在大多数情况下，考虑锗在光纤的纤芯中的扩散时，在其轴对称几何结构上，光纤的加热温度相对于径向位置r几乎是均匀不变的，并且假定扩散系数D相对于径向位置r是不变的。在实践中，忽略轴向上的掺杂剂的扩散，则在圆柱坐标系中简化扩散方程(1)为：掺杂剂的掺杂浓度C是径向距离r与加热时间t的函数。扩散系数D也受加热温度的影响，表示为：公式(3)中T(z)表示加热温度，单位为K，与炉内光纤的纵向位置相关；R＝8.3145(J/K/mol)是理想气体常数；参数D0和Q可以从实验数据中得到。考虑初始边界条件掺杂剂局部掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多芯光纤微准直器。其特征是：它由多芯光纤1、多芯光纤热扩散段2和渐变折射率大芯径多芯光纤3连接组成。所述多芯光纤微准直器中多芯光纤热扩散段2位于多芯光纤1和渐变折射率大芯径多芯光纤3之间，多芯光纤热扩散段2与渐变折射率大芯径多芯光纤3熔接。所述多芯光纤微准直器在多芯光纤热扩散段2施加热扩散，多芯光纤热扩散段2形成折射率渐变区，能够绝热的保持基模传输，并且使多芯光纤中的光束扩束。所述多芯光纤微准直器对渐变折射率大芯径多芯光纤3进行特殊设计，实现多芯光纤端出射光束的准直。/n

【技术特征摘要】
1.一种多芯光纤微准直器。其特征是：它由多芯光纤1、多芯光纤热扩散段2和渐变折射率大芯径多芯光纤3连接组成。所述多芯光纤微准直器中多芯光纤热扩散段2位于多芯光纤1和渐变折射率大芯径多芯光纤3之间，多芯光纤热扩散段2与渐变折射率大芯径多芯光纤3熔接。所述多芯光纤微准直器在多芯光纤热扩散段2施加热扩散，多芯光纤热扩散段2形成折射率渐变区，能够绝热的保持基模传输，并且使多芯光纤中的光束扩束。所述多芯光纤微准直器对渐变折射率大芯径多芯光纤3进行特殊设计，实现多芯光纤端出射光束的准直。


2.根据权利要求1所述的多芯光纤1包括但不限于双芯光纤，三芯光纤，五芯光纤，七芯光纤，即多芯光纤1的纤芯数大于等于2，且多芯光纤可以具有不同的纤芯分布和纤芯结构。


3.根据权利要求1所述的多芯光纤微准直器中，渐变折射率大芯径多芯光纤3的长度为0.25节距长度，或者0.25节距长度加上1节距长度的整数倍，即长度为0.25节距长度，1.25节距长度，2.25节距长度，3.25节距长度等。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑立波，孟令知，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45