塑料光纤耦合器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种塑料光纤耦合器及其制作方法，包括：一根光混合管和N根环形分布的塑料光纤束，N为大于等于6的正整数。本发明专利技术可以有效地减少光耦合过程中所产生的光损耗；另外还可以有效解决分光均匀性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤耦合器及其制作方法。
技术介绍
目前，随着塑料光纤工艺技术的不断成熟，已经能生产出各类实用的塑料光纤，并已经开始在家庭影院，汽车，航天等各领域得到应用。而塑料光纤耦合器是构成这些系统的重要元器件之一。对于塑料光纤耦合器的制作，应该追溯到十年前，但迄今没有太大的进展。尽管有不少大学和研究所有相关论文的报道，大部分集中在低端口数的器件。由于塑料光纤不像普通的石英光纤，无法采用熔融拉锥FBT (Fused Biconical Taper)技术，特别是对高端口的塑料光纤耦合器，更加难以制作。过去见报道最多的应该就是七端口的反射型塑料光纤耦合器，其核心就是采用混合棒技术。如图1所示，就是过去报道的制作方法。图1(a)显示了七根塑料光纤的排列。 目前一类标准的塑料光纤其直径是1.0mm，其中芯的直径是0. 98mm，而最粗的塑料光纤直径目前有3mm。七根直径为1. Omm的光纤排列好后，再准备一段直径为3mm的塑料光纤，其长度通常为5到20cm，如图1(b)所示。将图1(b)的端面Sl和图1(c)中的端面S2用合适的胶粘住，并且在图1(c)中的S4端面贴上反射镜或镀上反射膜，使得从七个端口中任意一个有输入光功率时，每根都有反射回来的光功率。用这个结构做成的器件特点是第一， 损耗比较大，尽管光功率可以100%地注入到混合棒里，但当其被反射回来时，一部分的光直接漏掉了，因为混合棒的面积大于七根光纤的总横截面。第二就是均勻性问题。可以从图1(a)中看出，塑料光纤1和塑料光纤2在混合棒端面的不同位置，而且在混合棒中的光功率分布也是中心附近比较强，而边缘相对比较弱。这就客观上导致了不均勻性问题的产生。第三就是圆对称排列的结构将使得随端口数的增加，理论损耗和反射光的不均勻也将随之增大或恶化。图2显示了十九根光纤的排列结构，从图2(a)中可以看出，有四列处在不同位置的光纤，均勻性问题就更加突出，即便增加混合棒的长度也无济于事。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种塑料光纤耦合器，它可以有效的减少传输过程中的光损耗；另外还可以有效解决光的均勻性问题。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种塑料光纤耦合器，包括一根光混合管和N根环形分布的塑料光纤束，N为6以上的正整数。本专利技术的有益效果在于可以有效的减少传输过程中的光损耗；另外还可以有效解决光的均勻性问题。本专利技术还提供了一种塑料光纤耦合器，包括一捆由N根光纤组成的环形分布的输入塑料光纤束，一根光混合管，和一捆由N根光纤组成的环形分布的输出塑料光纤束，N为大于等于6的正整数。本专利技术提供了另一种塑料光纤耦合器，包括一个由N根光纤组成的环形光纤束， 环形光纤束内包含一根定位棒，和一段通过加热单环形光纤本身所形成的光混合管区域，N 为大于等于6的正整数。本专利技术还提供了上述塑料光纤耦合器的制作方法，包括以下步骤在中间设置支撑棒，周围围有N根光纤，N为大于等于6的正整数；将要做成有效混合管区域的光纤包层事先去除；将光纤一端加热软化，做成混合管区域；在光混合管末端的环形面镀有反射膜或粘贴上反射镜。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是公知的7端口反射型星型耦合器的结构示意图；图2是公知的19端口反射型星型耦合器的结构示意图；图3是本专利技术实施例所述的一种6端口反射型星型耦合器的结构示意图；图4是本专利技术实施例所述的一种8端口反射型星型耦合器的结构示意图；图5是本专利技术实施例所述的另一种8端口反射型星型耦合器的结构示意图；图6是本专利技术实施例所述的一种16根光纤的反射型星型耦合器的结构示意图；图7是本专利技术实施例所述的N端口反射型星型耦合器的结构示意图；图8是本专利技术实施例所述的32根光纤的双环排列反射型星型耦合器的结构示意图；图9是本专利技术实施例所述的2N端口双环排列反射型星型耦合器的结构示意图；图10是本专利技术实施例所述的一种透射型8端口星型耦合器的结构示意图。图中附图标记说明1光纤，2光混合管，3支撑棒，4形成的混合管区域。 具体实施例方式为了改善均勻性问题，既然中心光纤和其周围光纤相比，存在着反射不均勻性的问题，就干脆不利用位于中心的那根光纤，即把中心那根光纤只看作起支撑其周围光纤的作用。图3 (a)所示，中心光纤端面已经用“阴影”标出。同时将混合棒改成混合管。这样所有六根光纤对称地分布在圆周上，即每根处的物理位置是一样的。如上面描述类似，只要将图3(a)中的Sl面和图3(b)的幻)面用胶对接，同时在S4环形面上镀反射膜，就可以获得较好的反射光均勻性。要想进一步改善损耗的话，最好在混合管内测和外侧涂上一层聚合物polymer，以确保混合管的数值孔径和塑料光纤的数值孔径一致。混合管可以采用高纯度的石英管，也可以采用的特制的由塑料光纤一样的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料所制的， 但其成本将会很贵。这个方法的最大优点就是只要扩大混合管的内径，而壁厚不变，就可以做成所需的高端口器件。可以是8，16，32，48等端口。图4仅仅显示了一个8端口范例。图4 (a)中阴影就中心支撑棒，用以固定或定位其周围的8根光纤，其材料最好是塑料棒，以获得较好的温度特性。当然也可以选用其它合适材料。潜在的缺点是因Sl面和S2面只是用胶来粘接，可能影响其温度特性和长期可靠性。这个方法的基本原理是，当塑料光纤束中的其中一个端口有输入光功率时，把圆柱型的混合管看成无限宽的，厚度与光纤的直径一样，光斑将随传输距离的增加，不断散开。但由于实际是圆柱型的，只要距离足够长，经反射后就会达到均勻的光分布，使得所有的反射端获得相近的光功率。本专利技术公开了另一种更完善的方法，就是为了进一步降低损耗和提高可靠性。图 5同样显示了一个8端口的塑料光纤器件，中间阴影区是支撑棒，周围8根光纤通过一个特制的加热工具，将其一端加热软化，并适当控制温度，直接做成混合管区域。做成有效混合管区域的光纤包层已经事先将其去除了，以实现光在环形管内迅速扩展，然后在图5(b)中的S4面上贴上反射镜。有效混合区的长度取决于是否能获得较好的反射光的均勻性。一般随着端口数的增加，其需要的有效混合管的长度就越长，通常在5到20cm内不等。由于其自成一体，因而具有很高的可靠性。这里值得一提的是支撑棒的表面材料和光纤包层的材料一样，这样可以确保在混合管内光不会逃逸到支撑棒中，以减少可能造成的损耗。假如选用的光纤芯直径是0. 98mm(已经将包层去掉)，而且单环形分布，支撑棒 (定位棒)的直径可以通过简单的计算就可以得到，见表一权利要求1.一种塑料光纤耦合器，其特征在于，包括一根光混合管和N根环形分布的塑料光纤束，N为大于等于6的正整数。2.如权利要求1所述的塑料光纤耦合器，其特征在于，所述光混合管的壁厚和塑料光纤的直径相同；所述光混合管的长度介于5厘米至20厘米之间；所述光混合管的一端镀有反射膜或贴有反射镜，另一端则与单环形塑料光纤束粘结。3.如权利要求1所述的塑料光纤耦合器，其特征在于，所述塑料光纤束中，包含一根支撑棒，确保N根光纤呈单环形分布。4.一种塑料光纤耦合器，其特征在于，包括一捆由N根光纤组成的环形分布的输入塑料光纤束，一根光混合管，和一捆由N根光纤组成的环形分布的输出塑料光纤束，N为大于等于6的正整数。5.如权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种塑料光纤耦合器，其特征在于，包括：一根光混合管和Ｎ根环形分布的塑料光纤束，Ｎ为大于等于６的正整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，黄生，
申请(专利权)人：上海康阔光通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31