一种光纤电光强度调制器及其制备方法技术

本发明专利技术提供的是一种光纤电光强度调制器及其制备方法。包括第一光纤（1）、第二光纤（2），第一光纤（1）和第二光纤（2）经加热、轴向拉伸、包层融合形成纤芯平行靠近的光功率耦合区（3），在光功率耦合区（3）的两侧对称设置一对电极（4），电极上连接电极引线（10），在两个电极（4）上加高电压，对光功率耦合区（3）进行极化处理，使得光功率耦合区（3）中两个纤芯（7）之间的光纤包层（8）具有电光调制特性。本发明专利技术利用了耦合效率与折射率的关系，将调制电压的变化直接转变为输出光强的变化，其优势在于极化区域缩短到厘米量级，体积小，调制速度快，便于集成化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤电光强度调制器。
技术介绍
电光调制器件是目前广泛应用在高速光通信等领域中的一种调制器件，常用的LiNbO3相位调制器虽然具有大带宽、高速率的优点，但是同样存在与光纤的耦合非常困难、耦合效率低、耦合成本高，制造价格昂贵等缺点。随着人们对通信性能要求的不断提高，全光纤器件来取代传统调制器件的需求也变得原来越迫切。而光纤具有低损耗、频带宽、高速率、无干扰、体积小、重量轻等优点，因此将光纤应用到电光调制器件中成为光纤
的发展趋势。光纤极化技术的发展，使得在熔石英光纤中可以产生二阶非线性，虽然产生的电极化率数量级很小，但是这为获得新型实用的全光纤电光调制器提供了可能。1994年以来英国南安普顿大学的P.G.Kazansky等人设计了单模光纤磨抛的 “D” 型光纤结构(Journal of Lightwave Technology, Glass fiber poling andapplications, 1997,1 5 (8), 1484 1491),得利用电子束福射的方法得到了真空中热极化的电光效应。并且将热极化单模光纤作为电光相位调制器用于制作单模光纤Mach-Zehnder干涉仪，演示了 0.83iim波长的光在150KHZ调制频率的单模光纤电光强度调制器，由于该强度调制器用普通单模光纤制成，光传输中光的偏振态变化较大，实验中需用偏振控制器来控制Mach-Zehnder干涉仪系统中的偏振态,而且Kazansky的极化光纤电极是压在光纤上的，没有进行电极的实用化封装，因此在偏振态控制和电极封装存在困难，此结构无法应用于较长光纤的极化，而且也无法用于高速长时间的电光调制。2000年暨南大学陈哲利用热极化1.3 Pm光波长熊猫保偏光纤制成了带有微带电极的全保偏光纤电光相位调制器(镀有微带电极的热极化光纤器件，专利申请号:00113687.9)，该相位调制器解决了偏振态的控制和电极封装的问题，但是该调制器是通过折射率的变化引起位相的变化，再利用干涉仪结构转化成光强的变化，而极化光纤导致的折射率变化很小，为了实现调制效果只能加长器件长度，这就给调制器带来了电容和电感方面的影响，同时影响了调制速度。2007清华大学伍刚等人利用极化光纤制成的全光纤相位调制器(双孔极化光纤调相器的制备方法及产品，专利申请号:200610113382.4)，成功应用到光纤陀螺仪中，同时将相位调制器转化成了光纤强度调制器，制成光学开关。但是极化产生的电光系数很小，实现相位调制需要加长器件的长度，会带来电容和电感的影响，同时影响调制速度；要想实现强度的调制还需要干涉仪结构，给系统带来诸多不便。从极化光纤本身的特性来看，由于极化光纤芯产生的电光系数非常小，因此需要较长的光纤长度(通常要IOcm以上)才能获得理想的调制效果，而且通常的极化光纤器件均属于相位调制型器件，需要构建成干涉仪结构才能实现强度调制功能，为这类器件无论是制作还是实际应用均带来诸多不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种极化区域至厘米量级，体积小，调制速度快，便于集成化的光纤电光强度调制器。本专利技术的目的还在于提供一种光纤电光强度调制器得制作方法。本专利技术的目的是这样实现的:本专利技术的光纤电光强度调制器包括第一光纤1、第二光纤2，第一光纤I和第二光纤2经加热、轴向拉伸、包层融合形成纤芯平行靠近的光功率耦合区3，在光功率耦合区3的两侧对称设置一对电极4，电极上连接电极引线10，在两个电极4上加高电压，对光功率耦合区3进行极化处理，使得光功率耦合区3中两个纤芯7之间的光纤包层8具有电光调制特性。本专利技术的光纤电光强度调制器还可以包括:1、光功率耦合区3外套装石英保护套管9，电极引线10从石英保护套管9 一侧引出，第一光纤I伸出石英保护套管9外，第二光纤2不伸出石英保护套管9外，石英保护套管9两端有环氧树脂密封。2、所述电极4的直径小于第一光纤I和第二光纤2的直径,所述电极4的的长度不超过光功率耦合区3长度，两个电极4平行放置且两个电极4中心连线与两个光纤芯7连线垂直且相交于连线中点。本专利技术的光纤电光强度调制器的制备方法为:( I)将第一光纤I和第二光纤2平行靠紧放置于可移动的V型槽5中，利用氢氧焰6对两个光纤加热并进 行轴向拉伸，形成包层融合、纤芯平行靠近的光功率耦合区3 ；(2)将两个直径小于第一光纤I和第二光纤2的直径、长度不超过光功率耦合区3长度的电极4对称固定在光功率耦合区3的两侧，两个电极4平行放置、两个电极4中心连线与两个光纤芯7连线垂直且相交于连线中点；(3)在两个电极4上加高电压，对光功率耦合区3进行极化处理，使得光功率耦合区3中两个纤芯7之间的光纤包层8具有电光调制特性；(4)在光功率耦合区3外套上石英保护套管9，电极引线10从石英保护套管9 一侧引出，将第二光纤2伸出石英保护套管9外的部分去除，并用环氧树脂将石英保护套管9两端密封。所述的对光功率耦合区3进行极化处理的方法为:在250°C 300°C、电极4间电压为2500v的条件下，持续15分钟，然后撤去温度，在保持电压的同时冷却至室温。本专利技术的原理为:将两根光纤平行靠紧放置于可移动的V型槽，利用氢氧焰对两个光纤加热并进行轴向拉伸，使两光纤纤芯靠近，传播场向外扩展，在相当短的锥体颈部区域出现有效的功率耦合。在功率耦合最有效区域(锥体颈部)内的模式基本上是包层模，传播场脱离纤芯，这时场是在包层和外部媒介(空气或其他适合的填料)所形成的新波导中传播。相对而言，光纤芯的尺寸因拉锥而减小到可以忽略的程度。为简化分析，忽略纤芯的影响。无芯近似处理即使对于任意切面的耦合器也可以得到简单的结果。典型的熔锥型耦合近似模型其中一种是锥体颈部区域纵向为平行线形，横向切面为矩形，如图4所示，其中L为双锥间的颈部长度，n2为光纤包层的折射率，填充媒介的折射率为1，a为耦合器颈部最小截面尺寸。考虑图4中的矩形波导中两种最低阶奇偶模的相互作用，其一个输出端的光功率将随波长而周期变化，即P=P0Sin2 (CL) (I)式中Ptl为输出光功率；C为耦合系数，其值由下式计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤电光强度调制器，包括第一光纤（1）、第二光纤（2），其特征是：第一光纤（1）和第二光纤（2）经加热、轴向拉伸、包层融合形成纤芯平行靠近的光功率耦合区（3），在光功率耦合区（3）的两侧对称设置一对电极（4），电极上连接电极引线（10），在两个电极（4）上加高电压，对光功率耦合区（3）进行极化处理，使得光功率耦合区（3）中两个纤芯（7）之间的光纤包层（8）具有电光调制特性。

【技术特征摘要】
1.一种光纤电光强度调制器，包括第一光纤(I)、第二光纤(2)，其特征是:第一光纤(I)和第二光纤(2)经加热、轴向拉伸、包层融合形成纤芯平行靠近的光功率耦合区(3)，在光功率耦合区(3)的两侧对称设置一对电极(4)，电极上连接电极引线(10)，在两个电极(4)上加高电压，对光功率耦合区(3)进行极化处理，使得光功率耦合区(3)中两个纤芯(7)之间的光纤包层(8)具有电光调制特性。2.根据权利要求1所述的光纤电光强度调制器，其特征是:光功率耦合区(3)外套装石英保护套管(9)，电极引线(10)从石英保护套管(9) 一侧引出，第一光纤(I)伸出石英保护套管(9)外，第二光纤(2)不伸出石英保护套管(9)外，石英保护套管(9)两端有环氧树脂密封。3.根据权利要求1或2所述的光纤电光强度调制器，其特征是:所述电极(4)的直径小于第一光纤(I)和第二光纤(2)的直径，所述电极(4)的的长度不超过光功率耦合区(3)长度，两个电极(4)平行放置且两个电极(4)中心连线与两个光纤芯(7)连线垂直且相交于连线中点。4.一种光纤电光强度调制器的制备方法，其特征是: (1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志海，王镭，佟成国，申织华，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：