CN100419476C - 毫微微秒光脉冲光波导装置的微型构造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在玻璃波导装置内建立折射指数特性被永久性改变的区域，玻璃波导装置包括光纤及预置于玻璃基片内的光波导路。采用使来自超速脉冲激光器的光在玻璃的预定目标区内聚焦而产生的极高强度激光束，在玻璃内建立折射指数已被永久性改变的该区域。优先采用的激光是由Ti：蓝宝石放大的倍频掺铒光纤激光系统，其提供可持续100毫微微秒的光脉冲，各具有处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的能量，脉冲重复率最好为500Hz与1GHz之间。重复率的选择应能提供在被改善单元的整个尺寸内快于热扩散时间的脉冲。

Description

毫微微秒光脉冲光波导装置的微型构造
技术领域
本发明涉及利用超速脉冲激光器的聚焦光输出，在包括光纤及预置于玻璃基片内的光波导路的玻璃波导装置内建立折射指数被永久性改变的区域，还涉及具有该区域而且具有折射指数被永久性改变的特性的全光纤装置。
背景技术
全光纤光学装置具有许多的实用优点，包括低损失、便于与其它光纤耦合、对偏振不敏感、对温度不敏感、便于封装等，这使得它们在光通信及工业中具有吸引力，而且是一种低成本的选择。全光纤装置的功能取决于折射指数变动，在过去人们采用了旨在永久性变动折射指数的各种方法。在传统的方法取中，使诸如掺杂锗光纤之类的光敏感光纤在紫外线中曝光，从而在玻璃内产生折射指数变动。
最新的方法采用超速脉冲激光来产生极高强度光，其具有对应于折射指数改善现象的非线性光效果，比如请参见Miller等提出的美国专利No.6,297,894。该方法不需要光敏光纤。它在传统的通信中采用普通的光纤、传感器及放大器光纤、非掺杂光纤以及光敏光纤。该专利基于K.M.Davis等在opt.lett.21，1729(1996)中以及E.N.Glezer等在Opt.Lett.21，2023(1996)中提出的阐述，在该方法中，利用其峰值强度为1013W/cm2左右的紧密聚焦脉冲写入熔化硅内的0.1左右的折射指数变动(Δn)的方法是：通过耦合电荷的多光子电离来产生自由电子，然后实施雪崩离子处理及局部介电击穿，从而通过大强度激光场来使自由电子加速。这将导致局部熔溶及材料结块，同时增加折射指数。
超速脉冲激光器可缓和脉冲能量，从而产生极高的峰值脉冲强度。通过使激光束在透镜或反射镜上聚焦，可获得1010W/cm2峰值脉冲强度，而焦点区内则更高，会超过感应永久性折射指数变化的阈值。
发明内容
本发明涉及基于Glezer等及Davis等所提出的原理，在玻璃内特别是在光波导装置及光纤中建立折射指数特性被永久性改变的区域。利用通过使来自超高速脉冲激光器的光在玻璃的预定目标区内聚焦而产生的极高强度的激光束，可在玻璃中建立折射指数已被永久性改变的该区域。
本发明可提供一种在由玻璃材料制成并具有至少一个芯部及至少一个覆层的光纤内建立被永久性改变的折射指数特性区域从而形成光波导装置的方法，其采用由被聚焦的脉冲激光源所产生的光束，具有：(i)大于玻璃材料的吸收端的波长；(ii)小于1微微秒的脉冲宽度，以及处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的脉冲能量；(iii)在规定的焦点区内取得峰值脉冲强度的能力；步骤如下：(a)使激光束焦点区与规定的目标区在波导装置内对齐，所述的目标区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分，且相对于一纵向轴线成锐角；(b)在所述的光纤和所述的光束之间产生相对运动从而所述的激光束焦点区扫描所述的目标区；(c)利用选择用来在目标区内积聚热量及软化玻璃材料的其峰值脉冲强度及其重复率来操作激光源，从而在波导装置的目标区内感应永久性折射指数变化。
该方法也可以采用至少由二个被聚焦的脉冲激光源所产生的光束，各具有：(i)大于玻璃材料的吸收端的波长；(ii)小于1微微秒的脉冲宽度，以及处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的脉冲能量；(iii)在规定的焦点区内取得峰值脉冲强度的能力；步骤如下：(a)使所述各激光束的焦点区与规定的目标区在光纤内对齐，所述的目标区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分，且相对于一纵向轴线成锐角；(b)在所述的光纤和所述的光束之间产生相对运动从而所述的激光束焦点区扫描所述的目标区；(c)利用选择用来在目标区内积聚热量及软化玻璃材料的其组合峰值脉冲强度及其重复率来操作所述激光源，从而在光纤的目标区内感应永久性折射指数变化。
该方法还可以采用至少由二个被聚焦的脉冲激光源所产生的光束，各具有：(i)大于玻璃材料的吸收端的波长；(ii)小于1微微秒的脉冲宽度，以及处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的脉冲能量；以及(iii)取得峰值脉冲强度的能力；步骤如下：(a)组合所述激光束，从而建立具有一个焦点区的单激光束；(b)使所述单激光束与规定的目标区在光纤内对齐，所述的目标区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分，且相对于一纵向轴线成锐角；(c)在所述的光纤和所述的光束之间产生相对运动从而所述的激光束焦点区扫描所述的目标区；(d)利用选择用来在目标区内积聚热量及软化玻璃材料的其组合峰值脉冲强度及其重复率来操作所述激光源，从而在光纤的目标区内感应永久性折射指数变化。
本发明的由光纤形成的光波导装置具有至少一个芯部和至少一个覆层，该光纤包括折射指数特性已被永久性改变并在所述光纤内形成一个光波导路的至少一个单区，该被改变的光纤可用作衰减器、分光抽出器、偏振计或Bragg光栅。
该光衰减器，包括具有一个芯部、一个覆层、以及一个沿光纤延伸的光传输轴线的延长型光纤，该光纤还包括一个单区，该光纤的折射指数已被永久性改变，从而使沿所述芯部传输的被控光部分从该区转移出去，而只有被控光的剩余部分在该芯部内传播。
该分光抽出器，包括具有一个芯部、一个覆层、以及一个沿光纤延伸的光传输轴线的延长型光纤，所述光纤还包括一个单区，该光纤的折射指数已被永久性改变，从而使沿所述芯部传输的光部分从该区转移出去。
用于识别上述的分光抽出器的光纤内的功率的功率计设置方法，其配用：邻近该光纤并与该区域径向对齐的检测器，该检测器用来在该区域内接受从该光纤转移的光，并产生与所转移的光成比例的信号；读取器，其与该检测器连接，用来使该信号与功率相等。
该光偏振计，包括具有一个芯部、一个覆层、以及一个沿光纤延伸的光传输轴线的延长型光纤，该光纤还包括至少二个纵向分离的区域，该光纤的折射指数已被永久性改变，该区域具有大体相隔90度的方位角，各区域形成优先将s偏振光从所述芯部抽出并反射出去，这样该偏振计便能测定出其中二种正交光的偏振状态。
一种改善具有光模场特性的光源与光纤之间的耦合的方法，其通过上述的方法来改进处于或邻近界面点处的光纤的折射指数特性，由此重新建立光纤模场特性，从而与这些光源相匹配。
一种改善具有不同的折射指数轮廓及相应的光模场特性的二个光纤之间的耦合的方法，其通过上述的方法来改进处于或邻近界面点处的至少一个光纤的折射指数特性，由此重新建立所述至少一个光纤的模场特性，从而与最终的波导模场特性相匹配。
一种波导准直仪，包括一个波导路，其折射指数特性已在其末端面附近被改变从而大大扩展其模场直径，由此来减小从波导路输出的光的发散。
本发明范围内的其它有益的材料改进技术可用于光波导装置的毫微微秒脉冲微型构造。总之，这些空间技术包括将外部技术与在说明书中介绍的毫微微秒脉冲微型构造方法相结合。如下所述，将外部技术与毫微微秒脉冲方法相结合，将会增加毫微微秒脉冲改型的光波导技术的功能性。
附图说明
图1是波导装置的端视图，其表示本发明的单激光束方法的基本原理。
图2是具有被永久性改变的折射指数特性区的波导装置的部分透视图，其还表示本方法的基本原理。
图3是与图1类似的端视图，它采用激光束对，以在波导装置内产生折射指数特性被改变了的区域。
图4是与图1类似的视图，它采用反光镜来聚焦一个激光束。
图5是光纤的俯视图，表示建立折射指数特性被改变了的区域的方法，其宽度或厚度大于用于建立该区域的激光束的宽度。
图6是具有折射指数特性被永久性改变了的角度区的波导装置或光纤的俯视图，表示对沿芯部传播的光的效果，该装置用作衰减器。
图7是具有折射指数特性被永久性改变了的垂直于纵向轴线的区域的波导装置或光纤的俯视图，该图表示对沿芯部传播的光的效果，该装置用作衰减器。
图8是具有折射指数特性被永久性改变了的垂直于纵向轴线的区域的波导装置或光纤的俯视图，该图表示对沿芯部传播的光的效果，该装置用作分光器。
图9是具有折射指数特性被永久性改变了的角度区域的波导装置或光纤的俯视图，该图表示对沿芯部传播的光的效果，该装置用作分光器。
图10是具有折射指数特性被永久性改变了的角度区域的波导装置或光纤的俯视图，该图表示对沿芯部传播的光的效果，该装置用作偏振器。
图11A是在一对改变了的区域之间具有四个改变了的区域及一个λ/2波形片的偏振计的俯视图。
图11B是图11A的偏振计的端视图。
图12A是具有二个改变了的同一区域的偏振计的俯视图。
图12B是图12A的偏振计的端视图。
图13A是具有多个芯部及连接光纤各芯部的改变了的区域的光纤的俯视图。
图13B是图13A所示的光纤的端视图。
图14A是表示将机械应力施加到光纤上的端视图。
图14B是表示在施加机械应力期间建立折射指数特性被永久性改变了的区域的端视图。
图14C是表示机械应力已消除的光纤内被改变了的应力场的端视图。
图15A是表示对光纤施加强电场的端视图。
图15B是表示在向光纤施加外部电场期间建立折射指数特性被永久性改变了的区域的端视图。
图15C是表示电场已消除的光纤内静偏振场的端视图。
具体实施方式
以下参照图1-图5，对本发明的基本原理作以说明。有关本发明的详细应用，在以下参照图6至图15C作详细说明。有关激光及本发明其它操作方面的信息在后文中说明，因为它们在实施方法的不同物理应用方面是相同的。
基本原理
图1表示本发明波导装置比如光纤10中产生折射指数特性被永久改变了的区域的基本原理。图示的光纤包括一个中心芯部12及覆层14，二者均相对纵向轴线A大体对称。后文详述的激光相对波导装置的位置为：准直光束16朝向波导装置，与纵向轴线A大体成90度。在图1的配置中，激光处于波导装置之上，当然它可以容易地定位到一边。
透镜18位于光束的路径上，因而透镜可聚焦光束，以产生具有相对波导装置尤其是相对芯部20的直径的预定尺寸的焦点区20，而且其中心在同一平面上如同纵向轴线A那样大体侧向对齐。透镜可以是任意的光学透镜，比如用来形成光束焦点并在作用区内产生所希望的指数轮廓的抛物面反射镜、旋转三棱镜、球形或圆柱形镜。通过采用指数匹配液以消除表面色差，可改善该透镜的聚焦条件。采用传统的方法，使焦点区20相对波导装置(箭头Y)侧向移动或扫描，从而焦点区20进入到装置内并被扫描。如下详述，在参数范围内操作激光器，使焦点区20永久性改变波导装置的装置扫描路径的反射指数特性，从而通过控制激光，可以在波导装置内准确规定已改变的区域的尺寸及位置。永久性改变的区域是不能擦除的区域，即使在比如将光纤加热到足以擦除传统光纤中产生的异常的温度但低于光纤的熔化温度的情况下也如此。
图2是波导装置的透视图，其中玻璃纤维10包括一个中心芯部12及一个覆层14，二者均相对纵向轴线A大体对称。横跨至少光纤芯部12的一部分及/或至少覆层14的一部的区域是折射指数特性被永久性改变的区域22，其采用图1所示的方法来建立。改变区22的高度由焦点区20的高度来规定，它在光纤内的侧向跨度由焦点区沿路径Y的扫描运动以及激光束的强度来确定。永久性改变的折射指数特性区22在建立光纤衰减器、分光器、偏振计及其它更复杂的装置中具有下文所述的实际用途。
图3表示采用激光束对16及16′，在波导装置10内产生折射指数被永久性改变的区域的方法。在该场合下，激光束由透镜18及18′来聚焦，并朝向波导装置，因而焦点区24具有一种大体等于各激光束强度之和的强度。如果激光对大致相同，而且采用图1所示的单激光，则这种设置可用来建立一种强度得到增大的焦点区。对该设置而言，还可采用强度低于图1的单激光的单个激光，其焦点区的附加强度大致等于单激光的强度。如果愿意，还可以提供一种进一步确定被改变区域22的位置的方法。
图4是与图1类似的视图，但激光束16可按不同于往常的一定角度被导向纵向轴线A。在该场合下，光束被反光镜26再次导向并聚焦，从而在相对波导装置的所希望的位置产生所希望的焦点区20。
如图5所示，激光束16可沿着不仅横穿光纤而且还沿其纵向移动的路径来横扫光纤10，从而建立一个其宽度或厚度几倍于光束宽度的被改变了的区域30。每次扫描都对区域增加一次等于光束宽度的厚度或宽度。这样可看出，激光束焦点区20开始于点B处，沿着路径P1来扫描光纤，该路径与纵向轴线A成一个角度α，扫描到光纤另一侧的点C处为止。接下来纵向转移一个大致等于光束宽度的距离，到达点D处，然后沿着与路径P1平行的路径P2，横穿光纤向后扫描。重复该扫描过程，直至获得折射指数特性被改变的具有所希望的宽度或厚度的区域30。
图6是具有折射指数特性被永久性改变了的而且采用上述步骤之一来建立的区域34的光纤波导装置32的俯视图。图6表示该区域对通常沿芯部36来传播的光的效果。当所传播的光L1到达区域34，其部分光L2将分散到覆层内；另一部分L3将沿被改变的区域34被向外导向；而另一部分L4将被作为Fresnel反射光来反射。传输光L1的剩余部分L5将继续沿被改变的区域34另一边的芯部来传播。可以采用被改变区域的特性来建立用于其它目的及其它结构的装置。尤其是新的衰减器、分光器及偏振计可以基于本发明的原理。
实际应用
全光纤衰减器
全光纤衰减器是一种使在芯部内传播的光衰减的光波导器或光纤。通过使部分光从芯部逃逸，可实现衰减作用，而且通过在逃逸位置建立被改变了的折射指数区，也可以实现该作用。在建立被改变的区域时，可以相对光波导装置或光纤(图6)的纵向轴线成锐角，或者大致垂直于纵向轴线(图7)。被改变的区域34、35可在芯部-覆层界面区、覆层的消耗区以及/或光波导器或光纤的芯部内具有折射指数变化。在图7的实施方式中，折射指数在芯部-覆层界面区以及覆层的消耗区内发生变化，其导致芯部与覆层传播方式之间的耦合，并使在芯部内传播的部分光L1逃逸到覆层内。在图6的实施方式中，折射指数在芯部内变化，并对在芯部内传播的光L1产生干扰，其一部分通过二个逃逸机构从芯部逃逸。第一逃逸机构通过使它与由定向为与光波导装置或光纤的纵向轴线成锐角的改变区34形成的波导装置耦合，来使部分光L3从芯部分散。第二分散机构通过定向为与光波导装置或光纤的纵向轴线成锐角的改变区34表面的Fresnel反射，来使部分光L4从芯部分散。适当定向的改变区表面作为一个反射面来起作用。
根据形成改变区的暴光时间的长度、光脉冲能量、激光束的扫描速度、写入光束横扫光纤的距离、扫描方向与光波导装置或光纤的纵向轴线形成的角度，可达到的衰减损失处于0-40dB之间。在典型情况下，当精确到0.05dB时，由被改变的折射指数区所引起的损失可高达40dB。
在全光纤衰减器的优先实施方式中，利用芯部-覆层界面区内折射指数变化所引起的损失与覆层内消耗区内折射指数变化所引起的损失的组合，可对损失进行精确调节。在损失大于0.1dB的情况下，大部分损失可由芯部-覆层界面区内折射指数变化来引起，增量为0.1dB左右的损失精确调节可由覆层消耗区内折射指数变化来引起。
在全光纤衰减器的另一实施方式中，可由对大体平行于光纤而且其中心位于覆层消耗区、芯部-覆层界面区、或者芯部的激光束的扫描，来引起损失。在该实施方式中，典型的损失大小取决于扫描距离，对单扫描其损失小于1dB，其中对于平均直径为10-20微米的激光束，损失大小达到饱和。在该限制范围内，通过改变变动区沿光波导装置或光纤长度方向的长度，可调节损失。
通过以相对光波导装置或光纤纵向轴线的小角度来建立一个变动区来引起损失后，所获得的损失可大于30dB。典型情况下，即使对于这种极高的损失，返光损失也可以好于40dB，即，在芯部内向后传播的光的强度低于在芯部内向前传播的光的强度40dB以上。全光纤分光器
全光纤分光器是一种光波导装置或光纤，其将小部分光耦合出芯部及光波导装置或光纤，可利用诸如光电二极管或光电倍增管之类的光功率检测仪对光进行测定。请参见比如图8及图9所示的设置。事实上分光器可形成功率监视仪的基础，其中采用检测仪从分光器收集光，并向相应的信息检索装置发送表示功率大小的信号。
通过全光纤分光器，光从具有与上述全光纤衰减器类似的变动区的芯部耦合出，但在全光纤分光器情况下从芯部耦合出的光远远小于1％的分光率。利用全光纤分光器，可通过监视从典型的波导装置或光纤耦合出的光量，来监视在芯部内传播的光量，其中只需付出分散少量光这一代价。
参见图8，如果变动区38定向为垂直于光波导装置或光纤10的纵向轴线A，而且从芯部耦合出的光L6与光波导装置或光纤的表面S成一个掠射角，可采用指数匹配液F来避免在光波导装置或光纤表面产生总体内部反射，并使光可从光波导装置或光纤逃逸，而且可由光检测仪40来检测。参见图9，如果变动区42与光波导装置或光纤10的纵向轴线A成一个大角，则可省略指数匹配液，因为从芯部耦合出的光的角度可大于总体内部反射的临界角，因而可避免在光波导装置或光纤表面产生总体内部反射。
全光纤分光器的返光损失大于40dB。
全光纤偏振仪
全光纤偏振仪是一种能测量在芯部内传播的光的偏振状态的光波导器或光纤。为此，大量的反射面必须定向为与光波导器或光纤的纵向轴线大致成一个Brewster角，从而主S偏振光将以可忽略的p偏振光反射量来反射。通过使四个反射面沿光波导器或光纤长度的方位角相隔45度，可以测量所有四个Stokes参数，由此可规定在芯部内传播的光的完全偏振状态。传统的Westbrook、Strasser以及Erdogan全光纤偏振仪对各反射面采用光纤Bragg炫耀光栅(IEEE光子技术文摘Vol.12，No.10，pp.1352-1354，2000年10月)。
参见图10，本发明全光纤偏振计的实施方式采用具有变动区的四个反射面，并利用变动区表面的反射特性长处。为了简化，图中只示出了一个变动区44。变动区的Brewster角取决于脉冲能量、脉冲宽度、脉冲重复率、扫描速度、写入光束的平均尺寸。Brewster角为45度的反射面便于在垂直于光波导器或光纤的纵向轴线A的方向反射s偏振光L7，该反射面将有最小的p偏振光污染。如图11A及图11B所示，偏振计配有四个变动区441、442、443、444，其互相大致成90度角。在一对相邻的变动区比如第三及第四变动区443、444之间可插入一个λ/2波型片46，以便区分右与左圆形偏振光。为此，可以采用一个符合IEEE标准的UV感应λ/2波型片。通过在芯部采用λ/2波型片，根据在芯部内传播的光的E向量转向，圆形偏振光可由第四变动区来反射，也可能不反射。λ/2波型片的偏振轴线可定向为沿着第四变动区的s偏振方向，或者定向为与其垂直。如图12A及图12B所示，全光纤偏振仪的另一种实施方式采用二个相同的其方位角大体相隔90度的变动区48、48，因而第一反射面的p偏振光被进行s偏振处理，以用于第二反射面。这样可分别测定芯部内二种偏振状态的光强度，但只利用二个反射面，不能确定整个偏振状态。通过稍微偏离正交方位角，可以平衡二个区域的偏振依存性，因此可减小偏振依存性损失。二种实施方式均配有适当的检测仪50，用于检测通过相关的变动区而向外出射的光。
全光纤偏振仪的返光损失大于40dB。
应注意的是，通过在衰减器或分光器内采用至少二个变动折射指数区，并使该区域互相定向从而达到所希望的补偿角，可对衰减器内的某些损失以及分光器的偏振依存性损失进行补偿。通过使光束从左向右来扫描工件，然后再次(以同一相对角度)在同一位置从上向下扫描，可建立该区域。
激光
对本发明中用于产生光束的合适类型的超速脉冲激光而言，其发射脉冲的持续时间小于1微微秒，最好处于2与200毫微微秒之间，如为100毫微微秒则更好，脉冲能量处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间。可以采用单脉冲或重复率处于500Hz与1GHz之间最好为1KHz与100MHz之间的可变脉冲，来操作激光。在选择激光重复率时，应使其高于变更的体积单元的热扩散时间，以使热量能在激光点之间积聚，从而软化玻璃，最好达到玻璃材料的液化点温度，以使材料变形，从而发生电荷分布及温度轮廓方面的光感变化。所积聚的该热量可使材料流动从而产生折射变化指数，还可在写入区内使自身退火从而消除应力。对于10微米直径的焦点区而言，典型的热扩散时间为10微秒左右。在这种情况下，理想的激光重复率大于100KHz，从而以小于10微秒的时间间隔来提供脉冲。一般情况下，重复率越高越好；然而随着在材料中产生的体积单元尺寸的增加，对激光平均功率的典型限制将产生制约作用。大体积单元需要较高的脉冲能量，因而对任何具有一定的平均功率的激光系统而言，只能采用较低的重复率。玻璃的液化程度与光束直径的平方成比例。这样，可采用诸如CO2激光之类的第二激光，来对区域进行加热，从而增加材料对写入激光的相容性。光的波长必须大于欲改变折射指数的玻璃材料吸收区的波长。对于通常用于制造光波导装置及光纤的标准热熔石英玻璃，光的波长必须大于200毫微米。用于该目的的激光在典型情况下基于Ti:蓝宝石、掺铬或掺铒固态锁模型激光振荡器。根据玻璃材料暴光所需的光脉冲能量，来自激光振荡器的光脉冲还可由基于一个或多个类似固态激光媒质并具有宽带增益的放大器来放大。来自激光振荡器或放大器的输出还可用来激励光参数放大器，以产生用于玻璃材料暴光的光脉冲。
对本发明的优先激光系统而言，倍频掺铒光纤激光的输出通过由Ti:蓝宝石增益材料构成的激光再生放大器得到放大，从而提供持续100毫微微秒左右的光脉冲，该脉冲能量处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间，其脉冲重复率处于1KHz与100MHz之间。激光源光束直径的范围应为：＞0.1至10mm左右；焦距范围应为1mm至30mm左右；所采用的任何透镜或反光镜的数值孔径范围应为0.05左右至1.3左右。
如上所述，可通过透镜或反光镜来使激光聚焦，从而在焦点区产生极高强度的光。当峰值脉冲强度等于或大于产生永久性折射指数变动的1010W/cm2左右的阈值后，可将焦点区用作写入光束。通过使写入光束相对欲被写入的玻璃材料来移动，玻璃的微型结构将被重新构筑，从而产生折射指数特性已永久性变动的规定区域。通过在工件目标区锁定光束的焦点或线路焦点，或者对目标区扫描写入光束，可产生已变动的区域。已变动的区域也可以在各种光波导装置及光纤中产生，包括：具有内置光波导装置的任何玻璃基片、传统的光纤、偏振保持光纤、富锗芯部光纤、在芯部或覆层区内掺杂稀土的光纤、加氢光纤、具有诸如锥形耦合器中部区的一个以上芯部的光波导装置及光纤、具有一个以上覆层的光波导装置及光纤，比如W光纤、多孔光纤(光子结晶光纤)、光纤Bragg光栅、光子带隙材料、提供多光子谐振从而通过降低激光阈值来改进材料并改善激光写入性能的玻璃、以及具有复杂的折射指数轮廓的其它光波导装置及光纤。
其它的步骤设想及改进
对于在具有芯部的光波导装置或光纤内精确产生变动区的方法而言，将光波导装置或光纤安装到高精度台肩上，其定位精度高于1微米。利用下列对齐方法，使激光束的焦点区与芯部对齐。
首先将激光光源的峰值脉冲强度设定到较低的功率，以避免在对齐的过程中使玻璃产生永久性折射指数变化。根据所产生的变动区所希望的形状，使激光束以所希望的角度相对芯部的纵向轴线来定向。对光波导装置或光纤扫描焦点区，并采用一个光倍增管来检测来自芯部的多光子荧光数量。当检测到的多光子荧光数量达到最大值时，焦点区的位置最好与芯部位置对齐。以最佳对齐作为空间基准，当峰值脉冲强度至少增加到产生折射指数永久性变动的阈值后，使焦点区移动，从而在光波导装置或光纤内产生变动区。根据激光源的焦点区最初定位于安装到精密台上的光波导装置或光纤的上方、下方还是侧面，激光束可以“从上方”、“从下方”、“从侧面”来朝向工件。比如当使激光束“从上方”出射时，焦点区便初始定位于光波导装置或光纤的上方，并向下移动。
通过采用二个或更多的激光源，或者其输出光束被分裂成二个或二个以上光束的一个光源，可使光束发生碰撞，即多个光束的焦点区在玻璃材料内相交，从而使组合峰值脉冲强度只在相交处或目标区内达到阈值，由此可改善折射指数变动的定位性。对齐过程与上述的类似点在于：最大荧光在此表示互相对齐以及与芯部对齐的焦点区。接下来，各焦点区协同移动从而产生变动区，或者使工件相对焦点区来移动。
对采用多个光束从而在工件内产生变动区而言，应提供更好的清晰度及更为均质的折射指数特性变动区。此外，通过采用多个光束，可利用干涉仪效果来产生特定类型的变动区，包括比如微光栅。
尽管上述方法采用一个或多个移动光束或一个移动工件，但只要能在工件的预定目标区内精确定位光束的焦点区，即使没有光束与工件之间的相对移动，也可以产生变动区，对此应予以理解。
本发明范围内的其它有益的材料改进技术可用于支持毫微微秒脉冲的光波导装置微型结构。总之，这些空间技术包括将外部技术与在说明书中介绍的毫微微秒脉冲微型构造方法相结合。如下所述，将外部技术与毫微微秒脉冲方法相结合，将会增加毫微微秒脉冲改型的光波导技术的功能性。
尤其是，在建立光波导装置的毫微微秒脉冲微型结构的期间，将外部技术用于光波导装置的第一目的在于：在光波导装置的毫微微秒脉冲改型区内及其周围，产生应力及/或应力双折射永久性区域。第二目的在于：在光波导装置的改型区内及其周围建立永久性电场。
为理解应力及/或电场是如何被引入到光波导装置的毫微微秒脉冲改型区内及其周围，有必要考察一下当波导材料(玻璃)(部分)吸收在材料内聚焦的毫微微秒脉冲的能量时所发生的热传递动力。为了简化，可由半径arad来定性毫微微秒脉冲焦点。假设波导装置的热扩散常数为K，还假设毫微微秒脉冲的能量在半径为arad的材料外围均匀分散。为便于讨论，设为arad＝10μm。脉冲分散的热能扩散的定性时间常数为0.1arad 2/K左右。对于100℃下的热熔硅，热扩散系数K为0.0082cm2/sec。因此热熔硅中热能扩散(对10μm焦点)的定性时间常数大约为1.2×10-5sec。在低于1500℃的温度下黑体辐射所产生的焦点热散逸可以被忽略。因此，材料焦点主要因热扩散而损失能量；当然，与在焦点内重新设置材料晶格有关的处理可保留一些脉冲能量。如上所述，晶格改型能量将导致折射指数改型。
如果毫微微秒脉冲串处于与第一脉冲重合的焦点内或其周围，而且脉冲串的脉冲重复期间短于1.2×10-5sec(针对本例)，则焦点内的热能便以高于散逸的速率来积聚，由此使焦点区的温度增加。这样，焦点内及其周围的材料温度便共同受到各毫微微秒脉冲的能量、毫微微秒脉冲重复率以及焦点半径的控制。
为了在光波导装置内引入永久性应力/应力-双折射，可在毫微微秒脉冲处理期间，向光波导装置施加低于材料(拉伸/压缩)破裂强度的应力。毫微微秒处理条件(各毫微微秒脉冲的能量、毫微微秒脉冲重复率及焦点半径)设定为：焦点内及其周围的材料温度被控制到等于或高于波导玻璃的软化温度。应看到，如果该区域的温度高于玻璃的软化点，则经毫微微秒辐射处理的波导区便不支持该应力。当撤销从外部施加的应力并进行波导装置的毫微微秒处理后，材料内的应力分布便发生变化。在环绕暴露区的材料内所施加的应力会趋于松驰，从而对玻璃的暴露区施加应力，由于暴露区内的玻璃已冷却到它的大大低于玻璃软化点的操作温度，因而此时它将保留永久性施力的条件。人们已知，玻璃内部的局部应力会在施力区内及其周围产生光双折射。
利用这种边施力边写入的方法，可通过拉伸/压缩光纤来使光纤芯部处于定向应力之下，同时利用毫微微秒脉冲串对与光纤芯部相邻并平行的纵向应力件进行写入。还可用该方法，在写入处理期间对波导区施加横向应力，以此利用毫微微秒脉冲串进行双折射波导写入。
图14A、图14B及图14C表示本发明的应力应用。图14A中的光纤(波导装置)80在能向光纤施加机械应力的夹紧装置86内具有芯部82及覆层84。其结果是，在光纤内形成由应力线88表示的大体对称的应力场。如图14B所示，当向波导装置施加具有焦点区92的写入光束90时，如上所述，将在目标区内产生局部加热。其效果是如94区所示，机械应力得到松驰，并在焦点区周围分布应力场。在对波导装置内永久性改变的折射指数特性区进行写入后，如果消除了写入光束及机械应力，则如98区所示，将会产生改变了的应力场，并提供所希望的光双折射。
可采用用于产生永久性应力的类似的方法，在光波导装置的毫微微秒改进区域内建立内部电场。参见图15A、图15B、图15C。图15A中的光纤100具有芯部102及覆层104，其定位状态为：从顶部向底部施加由106所表示的强电场。这将在施加电场的整个光纤区内产生电偏振作用。该直流电场的强度接近于波导材料的电击穿场强度，如图15B所示，它在毫微微秒脉冲改进处理期间被施加。从图中还可看出，写入光束108有一个焦点区110，它与112同样来改变电场。高温有助于在材料温度接近或超过波导玻璃的软化温度时对材料的支撑。当材料冷却后，在材料的毫微微秒脉冲改进区结构内将保留外加电场的记忆。采用内置或外加的电场(并采用相位与处理匹配的周期性结构)，可有助于有效的非线性处理，比如发生二次谐波等。它们一般通过在写入处理中改变电场方向来实施。如图15C所示，在消除写入光束108及外加电场后，将在光纤的毫微微秒改进区116内或其周围产生静态偏振场114。在消除电场之前，应消除写入光束，从而使变动区固化。
如图13A及图13B所示，基于上述方法使光在变动区内耦入或耦出光纤芯部，这样可在多芯部光纤内产生更为复杂的装置。如图所示，通过使变动区基于本文所述的机构来互相连接，耦入或耦出一个或多个芯部的光可在芯部之间经由通道来传播。不同的芯部可具有不同的覆层结构(包括多覆层结构及光子带隙结构)、尺寸、掺杂方式，还可以按不同方式来改变光，包括但不限于相移、分散、放大、衰减及频率转换。基于该方法的装置可以包括但不限于Mach-Zehnder干涉计、交织器、增减滤波器以及阵列波导栅。
本发明的另一长处是：可改善已按本发明进行了改动的光纤或波导装置之间的耦合性。利用本发明，可在界面点或其附近对光纤或波导装置的折射指数特性进行改动或变更，从而匹配与之耦合的光纤、波导装置或光源的特性。尤其是利用本发明，可以对波导装置的模场图形进行扩大或改型，从而减小来自波导装置的光的分散。
业内人士现在对在玻璃内写入变动区的本方法的灵活性及多用性有了一定认识。本方法的灵活性示例包括：各方法可采用互相独立运动而不是一同运动的二个或多个激光源。本方法的多用性示例包括：可采用各种方法来将光纤与传统通信光纤相区别，除了上述的全光纤新产品之外，还可产生其它新的产品。上述实施方式的各种变动处于本发明的范围之内。

Claims (61)

1. 一种在由玻璃材料制成并具有至少一个芯部及至少一个覆层的光纤内建立被永久性改变的折射指数特性区域从而形成光波导装置的方法，其采用由被聚焦的脉冲激光源所产生的光束，具有：
(i)大于玻璃材料的吸收端的波长；
(ii)小于1微微秒的脉冲宽度，以及处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的脉冲能量；以及
(iii)在规定的焦点区内取得峰值脉冲强度的能力；其包括以下步骤：
(a)使所述的由被聚焦的脉冲激光源所产生的光束的所述焦点区与规定的目标区在光纤内对齐，所述的目标区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分，且相对于一纵向轴线成锐角；
(b)在所述的光纤和所述的光束之间产生相对运动从而所述的由被聚焦的脉冲激光源所产生的光束的所述焦点区扫描所述的目标区；以及
(c)利用选择用来在目标区内积聚热量及软化玻璃材料的其峰值脉冲强度及其重复率来操作所述激光源，从而在光纤的目标区内感应永久性折射指数变化。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)包括以下步骤：
(d)将所述峰值脉冲强度降低到在所述光纤内感应永久性折射指数变化的阈值以下；
(e)进行定向使所述焦点区与所述至少一个芯部的纵向轴线垂直；
(f)对所述光纤扫描所述焦点区，同时从所述至少一个芯部来测量多光子荧光性，其中最大的荧光级表示所述焦点区与所述至少一个芯部的定位对中；以及
(g)以所述定向及定位对中作为扫描所述焦点区的空间基准，并将所述峰值脉冲强度至少设定到在所述光纤内感应永久性折射指数变化的阈值，以此来建立所述区域，所述区域在所述光纤内具有与所述焦点区的相应定向及定位对应的定向及定位。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以处于500Hz与1GHz之间的脉冲重复率来操作所述脉冲激光源。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光源是一种激光系统，其倍频掺铒光纤激光的输出通过由Ti：蓝宝石增益材料构成的激光再生放大器得到放大。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束在焦点区的直径为0.1至10mm。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被聚焦的脉冲激光由透镜、旋转三棱镜、聚焦反光镜或其组合来聚焦，以达到焦点区与目标区所希望的空间关系。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述透镜、旋转三棱镜、聚焦反光镜的焦距为1至30mm，数值孔径为0.05至1.3。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉冲宽度小于200毫微微秒。
9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脉冲重复率为1KHz至100MHz，而且基于激光参数及玻璃材料性能来选择所述重复率，以提供一种比目标区的热扩散时间更快的脉冲，从而使热量集聚并软化玻璃材料。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，感应永久性折射指数变化的所述峰值脉冲强度阈值至少为1010W/cm2。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤从一组光光纤中选出，包括：一个传统的光纤；一个偏振保持光纤；一个具有富锗纤芯的光纤；一个掺杂氢或氘的光纤；一个W光纤；一个多覆层光纤；一个光子结晶光纤；一个锥形耦合器及一个稀土掺杂光纤。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：首先向所述光纤施加机械应力，然后从折射指数特性已得到改变的所述区域解除所述机械应力。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：首先向所述光纤施加电场，然后从折射指数特性已得到改变的所述区域解除所述电场。
14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：在所述激光源与所述光纤之间确立指数匹配流的位置，从而所述光束在达到所述目标区之前从所述流中通过。
15. 一种在由玻璃材料制成并具有至少一个芯部及至少一个覆层的光纤内建立被永久性改变的折射指数特性区域从而形成光波导装置的方法，其采用至少由二个被聚焦的脉冲激光源所产生的光束，各具有：
(i)大于玻璃材料的吸收端的波长；
(ii)小于1微微秒的脉冲宽度，以及处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的脉冲能量；以及
(iii)在规定的焦点区内取得峰值脉冲强度的能力；其包括以下步骤：
(a)使所述的由各被聚焦的脉冲激光源所产生的光束的所述焦点区与规定的目标区在光纤内对齐，所述的目标区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分，且相对于一纵向轴线成锐角；
(b)在所述的光纤和所述的光束之间产生相对运动从而所述的由各被聚焦的脉冲激光源所产生的光束的所述焦点区扫描所述的目标区；以及
(c)利用选择用来在目标区内积聚热量及软化玻璃材料的其组合峰值脉冲强度及其重复率来操作所述激光源，从而在光纤的目标区内感应永久性折射指数变化。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)包括以下步骤：
(d)降低所述各脉冲激光源的峰值脉冲强度，从而使峰值脉冲强度组合低于在所述光纤内感应永久性折射指数变化的阈值；
(e)进行定向使所述各焦点区与所述至少一个芯部的纵向轴线垂直；
(f)对所述光纤扫描所述焦点区，同时从所述至少一个芯部来测量多光子荧光性，其中最大的荧光级表示所述焦点区互相之间以及与所述至少一个芯部的定位对中；以及
(g)以所述定向及定位对中作为扫描所述焦点区的空间基准，并设定所述峰值脉冲强度，从而使组合峰值脉冲强度至少达到在所述光纤内感应永久性折射指数变化的阈值，以此来建立所述区域，所述区域在所述光纤内具有与所述焦点区的相应定向及定位对应的定向及定位。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，以处于500Hz与1GHz之间的脉冲重复率来操作所述各脉冲激光源。
18. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述各激光源是一种激光系统，其倍频掺铒光纤激光的输出通过由Ti：蓝宝石增益材料构成的激光再生放大器得到放大。
19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述各光束在焦点区的直径为0.1至10mm。
20. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，来自所述各激光源的被聚焦的脉冲激光由透镜、旋转三棱镜、聚焦反光镜或其组合来聚焦。
21. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述各透镜的焦距为1至30mm，数值孔径为0.05至1.3。
22. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，来自所述各激光源的被聚焦的脉冲激光由反射镜片来聚焦。
23. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述脉冲宽度小于200毫微微秒。
24. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述脉冲重复率为1KHz至100MHz。
25. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，感应永久性折射指数变化的所述峰值脉冲强度阈值至少为1010W/cm2。
26. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述光纤从一组光纤中选出，包括：一个传统的光纤；一个偏振保持光纤；一个具有富锗纤芯的光纤；一个掺杂氢或氘的光纤；一个W光纤；一个多覆层光纤；一个光子结晶光纤；一个锥形耦合器及一个稀土掺杂光纤。
27. 一种在由玻璃材料制成并具有至少一个芯部及至少一个覆层的光纤内建立被永久性改变的折射指数特性区域从而形成光波导装置的方法，其采用至少由二个被聚焦的脉冲激光源所产生的光束，各具有：
(i)大于玻璃材料的吸收端的波长；
(ii)小于1微微秒的脉冲宽度，以及处于1毫微焦耳与1毫焦耳之间的脉冲能量；以及
(iii)取得峰值脉冲强度的能力；
其包括以下步骤：
(a)组合所述激光束，从而建立具有一个焦点区的单激光束；
(b)使所述单激光束与规定的目标区在光纤内对齐，所述的目标区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分，且相对于一纵向轴线成锐角；
(c)在所述的光纤和所述的光束之间产生相对运动从而所述的由各被聚焦的脉冲激光源所产生的光束的所述焦点区扫描所述的目标区；以及
(d)利用选择用来在目标区内积聚热量及软化玻璃材料的其组合峰值脉冲强度及其重复率来操作所述激光源，从而在光纤的目标区内感应永久性折射指数变化。
28. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)包括以下步骤：
(e)降低所述各脉冲激光源的峰值脉冲强度，从而使所述焦点区内的峰值脉冲强度组合低于在所述光纤内感应永久性折射指数变化的阈值；
(f)进行定向使所述焦点区与所述至少一个芯部的纵向轴线垂直；
(g)对所述光纤扫描所述焦点区，同时从所述至少一个芯部来测量多光子荧光性，其中最大的荧光级表示所述焦点区与所述至少一个芯部的定位对中；以及
(h)以所述定向及定位对中作为扫描所述焦点区的空间基准，并设定所述峰值脉冲强度，从而使组合峰值脉冲强度至少达到在所述光纤内感应永久性折射指数变化的阈值，以此来建立所述区域，所述区域在所述光纤内具有与所述焦点区的定向及定位对应的定向及定位。
29. 根据权利要求28所述的方法，其特征在于，以处于500Hz与1GHz之间的脉冲重复率来操作所述至少一个脉冲激光源。
30. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述各激光源是一种激光系统，其倍频掺铒光纤激光的输出通过由Ti：蓝宝石增益材料构成的激光再生放大器得到放大。
31. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述各光束在焦点区的直径为0.1至10mm。
32. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，来自所述各激光源的被聚焦的脉冲激光由透镜、旋转三棱镜、聚焦反光镜或其组合来聚焦。
33. 根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述各透镜的焦距为1至30mm，数值孔径为0.05至1.3。
34. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，来自所述各激光源的被聚焦的脉冲激光由反射镜片来聚焦。
35. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述脉冲宽度小于200毫微微秒。
36. 根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述脉冲重复率为1KHz至100MHz。
37. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，感应永久性折射指数变化的所述峰值脉冲强度阈值至少为1010W/cm2。
38. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述光纤从一组光纤中选出，包括：一个传统的光纤；一个偏振保持光纤；一个具有富锗纤芯的光纤；一个掺杂氢或氘的光纤；一个W光纤；一个多覆层光纤；一个光子结晶光纤；一个锥形耦合器及一个稀土掺杂光纤。
39. 一种由光纤形成的光波导装置，具有至少一个芯部和至少一个覆层，所述的光纤包括折射指数特性已被永久性改变并在所述光纤内形成一个光波导路的至少一个单区，其特征在于，所述被改变的光纤可用作衰减器、分光抽出器、偏振计或Bragg光栅。
40. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述单区处于所述芯部内。
41. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述单区处于所述覆层内。
42. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述单区处于所述覆层与所述芯部的界面上。
43. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述单区处于所述波导装置的损耗区内。
44. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述单区处于所述芯部的特定位置上、处于所述覆层内、或处于所述芯部与所述覆层的界面上，而且所述单区垂直于所述芯部的纵向轴线、与所述纵向轴线成一定角度、或者平行于所述纵向轴线。
45. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述的光波导路横跨光纤芯部和至少覆层的一部分。
46. 根据权利要求39所述的光波导装置，其特征在于，所述的光纤从一组光纤中选出，包括：一个传统的光纤；一个偏振保持光纤；一个具有富锗纤芯的光纤；一个掺杂氢或氘的光纤；一个W光纤；一个多覆层光纤；一个光子结晶光纤；一个锥形耦合器及一个稀土掺杂光纤。
47. 一种光衰减器，包括具有一个芯部、一个覆层、以及一个沿光纤延伸的光传输轴线的延长型光纤，所述光纤还包括一个单区，其特征在于，所述光纤的折射指数已被永久性改变，从而使沿所述芯部传输的被控光部分从该区转移出去，而只有被控光的剩余部分在该芯部内传播。
48. 根据权利要求47所述的光衰减器，其特征在于，所述单区被定向为与所述传输轴线垂直，或者与所述传输轴线成一个锐角。
49. 根据权利要求47所述的光衰减器，其特征在于，所述单区处于覆层的消耗区内。
50. 根据权利要求47所述的光衰减器，其特征在于，所述单区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分且相对于所述的传输轴线成锐角。
51. 一种分光抽出器，包括具有一个芯部、一个覆层、以及一个沿光纤延伸的光传输轴线的延长型光纤，所述光纤还包括一个单区，其特征在于，所述光纤的折射指数已被永久性改变，从而使沿所述芯部传输的光部分从该区转移出去。
52. 根据权利要求51所述的分光抽出器，其特征在于，所述单区被定向为与所述传输轴线垂直，或者与所述传输轴线成一个锐角，或者与所述传输轴线平行。
53. 根据权利要求51所述的分光抽出器，其特征在于，所述单区处于所述芯部内、处于所述覆层内、或者处于所述芯部与所述覆层的界面上、或者处于覆层的损耗区内。
54. 根据权利要求51所述的分光抽出器，其特征在于，所述单区横跨光纤芯部和至少覆层的一部分且相对于所述的传输轴线成锐角。
55. 一种用于识别具有权利要求51中的分光抽出器的光纤内的功率的功率计设置方法，其配用：邻近所述光纤并与所述单区径向对齐的检测器，所述检测器用来在所述单区内接受从所述光纤转移的光，并产生与所转移的光成比例的信号；读取器，其与所述检测器连接，用来使所述信号与功率相等。
56. 一种光偏振计，包括具有一个芯部、一个覆层、以及一个沿光纤延伸的光传输轴线的延长型光纤，所述光纤还包括至少二个纵向分离的区域，其特征在于，所述光纤的折射指数已被永久性改变，所述的区域具有相隔90度的方位角，所述各区域形成优先将s偏振光从所述芯部抽出并反射出去，这样，所述偏振计便能测定出其中二种正交光的偏振状态。
57. 根据权利要求56所述的光偏振计，其特征在于，所述各区域横跨光纤芯部和至少覆层的一部分且相对于所述的传输轴线成锐角。
58. 根据权利要求56所述的光偏振计，其特征在于，所述方位角相隔成相差90度，从而通过区域的偏振依存性平衡，来减小偏振依存性损失。
59. 根据权利要求56所述的光偏振计，其特征在于，所述光偏振计包括处于所述芯部内的四个所述区域，其沿所述传输轴线按相隔45度的方位角隔开，所述各区域被定位为与所述轴线成Brewster角，从而将s偏振光从所述芯部反射出去，其在处于所述任意二个相邻区域对之间的所述芯部内具有一个λ/波片，所述λ/2波片的偏振轴线沿所述相邻区域对的一个区域的s偏振方向来定向，从而使所述偏振计能测定完全指定所述偏振计内光的偏振状态的所有四个Stokes参数。
60. 一种改善具有光模场特性的光源与光纤之间的耦合的方法，其通过权利要求1所述的方法，来改进处于或邻近界面点处的光纤的折射指数特性，由此重新建立光纤模场特性，从而与这些光源相匹配。
61. 一种改善具有不同的折射指数轮廓及相应的光模场特性的二个光纤之间的耦合的方法，其通过权利要求1所述的方法，来改进处于或邻近界面点处的至少一个光纤的折射指数特性，由此重新建立所述至少一个光纤的模场特性，从而与最终的波导模场特性相匹配。
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