用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器制造技术

本发明专利技术提供的是一种用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器，其特征是：所述大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器件由多根双包层光纤和一根大直径多模光纤插入多孔石英套管后，绝热拉锥，形成光纤束锥体后切割，并与大芯径同轴双波导光纤对芯熔接，双包层光纤在拉锥后对应大芯径同轴双波导光纤的环形芯，大直径多模光纤对应大芯径同轴双波导光纤的中间多模纤芯。本发明专利技术可用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤的扇入扇出连接。径同轴双波导光纤的扇入扇出连接。径同轴双波导光纤的扇入扇出连接。

【技术实现步骤摘要】
用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器


[0001]本专利技术涉及的是一种用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器，属于光纤集成器件


技术介绍

[0002]近些年来，随着通信和传感应用的需求，各种各样的特种光纤被专利技术出来。例如具备有微孔结构的悬挂芯光纤，多个纤芯波导的多芯光纤，环形波导纤芯的环形芯光纤，布拉格光纤，同轴双波导光纤等等。虽然这些特种光纤都具备有很大的应用潜力和巨大的经济价值，但是由于这些光纤结构的特殊性，其光路连接并不像标准单模光纤那样，通过普通商用的光纤焊接机就能简单焊接。因此，这些特种光纤和标准光纤的高效低损耗连接是其能否得到广泛应用的关键所在。
[0003]专利CN101825741B提出过一种同轴双波导光纤，该光纤具备有一个中间纤芯波导和一个同轴分布的环形纤芯波导。这种同轴双波导光纤在后续的发展中得到了很多的应用。例如专利CN101907743B中提出使用这种同轴双波导光纤制备了一种吞吐式光纤光镊，能够用于细胞等微小粒子的捕获、吞吐振荡；在文章《Fiber based optical gun for particle shooting》中提出了一种基于同轴双波导光纤的光枪，用于细胞微粒的定向弹射，这为细胞的操作又提供了一种新的方法(Deng H,Zhang Y,Yuan T,et al.Fiber based optical gun for particle shooting[J].Acs Photonics,2017,4(3).)。上述用于粒子操纵的同轴双波导光纤的中间芯是单模纤芯，该类同轴双波导光纤的连接方法在专利CN109581598B和专利CN111830633A中已经得到解决。其中CN109581598B采用商用的多芯光纤扇入扇出器件，通过将多芯光纤或同轴双波导光纤拉细至纤芯几何位置匹配的情况下再切割熔接，实现环形芯波导和中间芯波导的连接。而专利CN111830633A则采用消失芯的原理，通过制备拉锥的光纤束的方法来制备同轴双波导光纤的扇入器件。
[0004]然而，上述的同轴双波导光纤的连接问题的解决方法，都只能解决中间芯是单模的同轴双波导光纤的连接。实际上，在光谱收集和探测的应用中，同轴双波导光纤也能起到重要的作用。例如专利CN106770167A中提出了使用同轴双波导光纤制备了一种光镊式光纤拉曼探针，专利CN106596508B提出一种基于同轴双波导光纤的表面增强型光纤拉曼探针，这两种应用能够在稳定捕获细胞的同时对细胞进行拉曼光谱的激发与收集，在细胞生物组分分析上有很大的应用前景。实际上，为了增加同轴双波导光纤中间芯对信号光的收集能力，需要增加中间芯的直径和数值孔径。然而，当中间芯不再是单模纤芯后，上述的两种同轴双波导光纤的连接方法将不再适用。当然，在专利CN106770167A和CN106596508B中给出了一种针对这种大芯径同轴双波导光纤的连接方法，即采用侧抛耦合的工艺将同轴双波导光纤和单模光纤侧抛后对准拼合，从而实现环形芯纤芯的光路耦合，同轴双波导光纤的一端和适配的多模光纤焊接，实现中间芯的光路耦合。但是侧抛耦合对光纤侧抛技术和光纤对准封装技术要求苛刻，并且由于单模光纤和环形芯波导的模式不匹配，导致侧抛耦合效率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器。
[0006]一种用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器，所述大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器件由多根双包层光纤和一根大直径多模光纤插入多孔石英套管后，绝热拉锥，形成光纤束锥体后切割，并与大芯径同轴双波导光纤对芯熔接，双包层光纤再拉锥后对应大芯径同轴双波导光纤的环形芯，大直径多模光纤对应大芯径同轴双波导光纤的中间多模纤芯。
[0007]所述的大芯径同轴双波导光纤具有包层、一个环形芯、一个大直径和大数值孔径的多模中间芯，环形芯和中间芯同轴分布。
[0008]所述的大芯径同轴双波导光纤的环形芯和中间芯中间具有一层同轴分布的掺氟低折射率隔离层。
[0009]所述的多孔石英套管由不同内外径比的掺氟石英管和填充石英棒组棒后拉制而成，多孔石英套管中间具有一个可嵌入大直径多模光纤的微孔，围绕中间孔环形分布有多个可嵌入双包层光纤的微孔。
[0010]所述的双包层光纤在组成光纤束拉锥后，其纤芯消逝，基模光场由纤芯过渡到变细的内包层内传输。
[0011]所述的多根双包层光纤在拉锥后，其内包层蜕化成多个纤芯并同轴圆周分布，纤芯所在圆周与环形芯所在圆周重合，使双包层内传输的光束注入同轴双波导光纤的环形芯内。
[0012]所述的大直径多模光纤在拉锥后纤芯直径和数值孔径蜕变为和同轴双波导光纤中间芯匹配。
[0013]本专利技术的显著的有益效果在于：
[0014]能够实现大芯径同轴双波波导光纤的环形芯的光束高效注入的同时，实现大芯径、大数值孔径中间芯的完美连接，使得中间芯收集到的后向反射光高效耦合，从同轴双波导光纤剥离出来，输入探测器或光谱仪探测分析。
附图说明
[0015]图1是大芯径同轴双波导光纤的端面显微照片。
[0016]图2是大芯径同轴双波导光纤的端面结构图(a)和折射率分布(b)。
[0017]图3是含有掺氟隔离层的大芯径同轴双波导光纤的结构图(a)和折射率分布(b)。
[0018]图4是大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器的结构图。
[0019]图5是多孔石英套管的端面结构图。
[0020]图6是双包层光纤的端面结构图(a)和折射率分布(b)。
[0021]图7是大直径多模光纤的端面结构图(a)和折射率分布(b)。
[0022]图8是大芯径同轴双波导光纤用于单细胞拉曼光谱测试的系统图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体的实施例来进一步阐述本专利技术。
[0024]实施例1：大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器件的制备方法。
[0025]如图1所示的是一种大芯径同轴双波导光纤的端面显微照片，其端面结构和折射率分布如图2(a)、(b)所示。这种同轴双波导光纤1具有一个环形芯1
‑
2和大直径高折射率差的中间芯1
‑
1。在本实施例中，优选光纤直径125微米，环形芯1
‑
2中间环直径为90微米，中间芯1
‑
1直径为60微米，光纤包层材料为纯石英，环形芯1
‑
2和包层的折射率差为0.005，中间芯1
‑
1和包层的折射率差为0.017。
[0026]由于这种光纤的中间芯通常用来收集光谱信号，如拉曼光谱信号。为了防止光纤的非线性造成的光纤荧光的影响，中间芯的材料可以为未掺杂的纯石英材料。同时，为了保证较大的数值孔径，在中间芯的外层设计一层掺氟的低折射率层，如图3(a)和(b)所示。
[0027]如图4所示的是这种大芯径同轴双波导光纤的扇入扇出器的结构图。制备该器件多需要用到的材料有：大芯径同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反射谱测量的大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器，其特征是：所述大芯径同轴双波导光纤扇入扇出器件由多根双包层光纤和一根大直径多模光纤插入多孔石英套管后，绝热拉锥，形成光纤束锥体后切割，并与大芯径同轴双波导光纤对芯熔接，双包层光纤在拉锥后对应大芯径同轴双波导光纤的环形芯，大直径多模光纤对应大芯径同轴双波导光纤的中间多模纤芯；所述的大芯径同轴双波导光纤具有包层、环形芯、大直径和大数值孔径的多模中间芯；所述的多孔石英套管由不同内外径比的掺氟石英管和填充石英棒组棒后拉制而成，多孔石英套管中间具有一个可嵌入大直径多模光纤的...

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