CN100514101C - 保偏光纤耦合器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保偏光纤耦合器的制造方法，去除光纤包层外面的部分涂覆层；对每根光纤去除涂覆层的部分进行拉细化处理；将多根光纤进行拉细化后的部分靠在一起进行熔融拉锥处理；其中，在拉细化处理过程中，沿所述光纤的轴向截去部分包层，且截除部分在沿光纤径向的厚度小于光纤的半径。本发明保偏光纤耦合器的制造方法可适用于各种型号的保偏光纤。

Description

保偏光纤耦合器的制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种保偏光纤耦合器的制造方法，尤其涉及一种可适用各种型号光纤的保偏光纤耦合器的制造方法。
【背景技术】
耦合器是一种光纤的无源器件，将光纤中的光功率按一定比例分配到N个输出端(N≥2)。保偏光纤是一种特殊结构的光纤，具有特殊的快轴和慢轴，这两个轴是相互垂直的，偏振方向平行于这两个轴之一的光在该光纤中传输能保持其偏振的方向不变。由于保偏光纤具有对线偏振光较强的偏振保护能力，在相关光通信、光纤传感、光纤陀螺等领域的应用日趋广泛。而其中保偏光纤耦合器由于能稳定地传输两个正交的线偏振光，并能长距离地保持各自的偏振态不变，是各种军用干涉型传感器和相关通信的关键器件，是构成高精度高性能陀螺和水听器的基础元件之一。
保偏光纤包括纤芯、包层及应力轴，所述保偏光纤中心部分为纤芯；纤芯周围为包层，所述包层与纤芯同轴，且其折射率比纤芯低；所述应力轴置于包层里，且以纤芯为中心成对称分布，所述应力轴的截面可为各种不同形状，其折射率比包层还要低。所述应力轴的热膨胀系数大于包层，因此在对光纤基材熔融拉线成型的光纤进行冷却的过程中，光纤的断面会因应力轴出现歪斜现象，此种歪斜引发纤芯的异向偏离，其结果构成光的二相交偏波，即沿上述的快轴和慢轴传送的慢偏波及快偏波。慢偏波及快偏波的传输常数不同，偏波磁场的分布也不同，于是就有了慢偏波及快偏波在保存状态下的传送的特性。
使用这种保偏光纤的光耦合器为保偏光纤耦合器，目前国内保偏光纤耦合器最普遍的制造方法是通过熔融拉锥法完成的。所述熔融拉锥法是将几根光纤表面的涂覆层剥除部分后，各慢轴平行排列，使几根光纤的包层相接触，进行加热熔融同时向延长方向拉伸形成一个熔融拉伸部，然后再根据要求可将熔融拉伸部装进保护用的保护壳里。慢轴为从应力轴中心穿过的直线。
此种熔融拉锥法用加热的方法将光纤组融合在一起，达到功率分配的目的，制造功率分配器件。同时，由于耦合器的波长特性，对不同的波长会有不同的耦合系数，引起功率分配比例的不同，故熔融拉锥法还被利用来生产波分复用/解复用器，不同波长光的合束器等波长敏感器件。
所述熔融拉锥法融合光纤组时，若应力轴外面的包层过厚，熔融后纤芯的间距变大，易出现应力轴对光结合实际的不良影响，引发过剩损失。因此，需要对保偏光纤包层的一部分进行拉细化。目前常用蚀刻工艺或研磨工艺进行拉细化，相关技术请参阅中国专利第03149718.7号，一种偏波保持光纤耦合器及其制作方法，其拉细化处理方法是采用氟酸蚀刻工艺剥除包层，使保偏光纤包层沿圆周均匀地去掉一部分。此时，被拉细化部分的包层应包着应力轴，保证应力轴不要暴露在外。若经蚀刻研磨工艺后拉细化的光纤应力轴露出在包层之外，会造成光纤偏波保持能力下降，光纤原有的偏波串线失真值变差，再有光纤的机械强度也会变差，所以应力轴外面须存留一定厚度的包层薄膜。上述所有对光纤的处理，包括研磨，腐蚀和熔融拉锥等，都仅在剥去涂覆层的部分光纤上进行。
上述通过蚀刻将保偏光纤包层沿圆周均匀地去掉一部分的拉细化方法，要求应力轴不能露出到包层外，只可适用于部分型号的保偏光纤。
因此，有必要提供一种保偏光纤耦合器的制造方法，其拉细化处理过程可适用于各种型号的光纤拉细。
【发明内容】
本发明所需要解决的技术问题在于提供一种保偏光纤耦合器的制造方法，其拉细化处理过程可适用于各种型号光纤拉细。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种保偏光纤耦合器的制造方法，去除光纤包层外面的部分涂覆层；对每根光纤去除涂覆层的部分进行拉细化处理；将多根光纤进行拉细化后的部分靠在一起进行熔融拉锥处理；其中，在拉细化处理过程中，沿所述光纤的轴向截去部分包层，且截去的部分不能达到纤芯的位置。
所述保偏光纤耦合器的制造方法中至少一根光纤为保偏光纤。
所述保偏光纤耦合器的制造方法中光纤包层截切处到光纤中心轴的距离为5um以上。
所述保偏光纤耦合器的制造方法提供一研磨装置截除光纤的部分包层。
所述保偏光纤耦合器的制造方法中研磨装置包括一玻璃体，一研磨片，所述研磨片置于玻璃体上，所述玻璃体上设有一可固定光纤的细槽。
所述保偏光纤耦合器的制造方法中研磨时，所述光纤一端输入监控光，另一端接进行监控的光功率计。
所述保偏光纤耦合器的制造方法中细槽用细钢丝配合金刚石微粉勒出。
相较于现有技术，本发明保偏光纤耦合器的制造方法在拉细化处理过程中，沿光纤轴向将光纤的包层截切掉一小部分，因此，无须考虑应力轴在拉细化过程中是否会露出包层外，可适用各种型号的光纤。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1是本发明保偏光纤耦合器的制造方法的一种保偏光纤的横截面图。
图2是图1的保偏光纤拉细化时截取的横截面图。
图3是本发明保偏光纤耦合器的制造方法的拉细化过程示意图。
图4是本发明保偏光纤耦合器的制造方法进行熔融拉伸时的横截面图。
图5是图4熔融拉伸后的横截面图。
【具体实施方式】
下述实施例介绍光纤全为保偏光纤的情况，且以常用的熊猫型保偏光纤为例。
请参阅图1，本发明保偏光纤耦合器的制造方法中的保偏光纤1为常用的熊猫型保偏光纤，所述保偏光纤1为圆柱形体，其外包覆有涂覆层。所述保偏光纤1包括一纤芯10、一包层20及多个应力轴30，所述纤芯10位于保偏光纤1的中心部分；所述纤芯10的周围为包层20，所述包层20与纤芯10同轴，且其折射率比纤芯10低；所述应力轴30置于包层20里，且以纤芯10为中心成对称分布，所述应力轴30的截面可为各种不同形状，其折射率比包层20还要低。所述保偏光纤1具慢轴及快轴，其中，慢轴为从应力轴中心穿过的直线，而快轴则与慢轴垂直。
所述保偏光纤耦合器的制造方法：首先，去除保偏光纤1包层20外面的部分涂覆层；其次，对保偏光纤1包层20去除涂覆层的部分进行拉细化处理；最后，在拉细化处理过后的包层20处进行熔融拉锥。
请参阅图2，对保偏光纤1的包层20进行拉细化处理，去除图中虚线右边的部分，即沿保偏光纤1的轴向截去部分包层20，要求截去的部分不能达到纤芯10的位置。经多次实验表明，虚线与保偏光纤1的中心轴的距离最好在5um以上，且虚线的位置不受应力轴30位置的限制，可将应力轴30露出到包层20外。
请参阅图3，拉细时，用机械研磨装置40将保偏光纤1的一侧去掉一部分。所述机械研磨装置包括一玻璃体42，一研磨片44。所述研磨片44置于玻璃体42上。所述玻璃体42上设有一细槽420(如虚线所示)，所述细槽420为用细钢丝配合金刚石微粉勒出。
将所述保偏光纤1安装在细槽420内，两边用手拉紧，再用石蜡固定保偏光纤1。保偏光纤1的一端输入监控光，另一端接光功率计进行监控。所述监控光从图中所示的F1方向输入，从F2方向输出进行监控。使用研磨片44配合金刚石微粉进行研磨，直到检测到光功率下降0.1dB左右时结束研磨。加热熔解石蜡并将保偏光纤1取出进行清洁。
请参阅图4，熔融拉锥处理时，将两根保偏光纤1的包层20去掉部分相互靠近。保偏光纤1的包层20去掉部分在沿着光纤轴的方向上仅为一小段，故两根保偏光纤1的这一部分应相互对齐，以达到光功率耦合的目的。对齐后，可进行熔融拉锥，制造出50/50分光比的功率分配器件。进行熔融拉锥时，使用的安装保偏光纤1的固定方式及加热方式可以是现有技术中的各种各样的方式。熔融拉锥过程中需要对光功率耦合情况进行监控，根据不同的技术要求，控制拉锥机的各个参数，不同的参数可以制造不同光学性能的器件。典型的一个事例为：熔融拉锥过程从输入端到两个输出端口的插入损耗分别为3.12dB和3.16dB，消光比分别为21.5和20.3dB。
熔融后，二根保偏光纤1的应力轴30仍包在包层2内部，因此，在进行拉细化处理时，只需考虑熔融后，二根保偏光纤1的最恰当位置，而无须考虑应力轴30在拉细化过程中是否会露出包层20外。
以下介绍所述光纤可部分为保偏光纤的情况。
所述熔融拉锥过程中的两根光纤中的一根可以是没有应力轴的普通光纤，以制造包括小分光比抽头在内的一些对耦合器没有保偏要求的器件。用上述拉细化方法研磨一根保偏光纤，一根非保偏光纤。将两根光纤对齐，靠近，进行熔融拉锥，制造出1/99分光比的功率分配器件。典型的一个事例为：从输入端到作为抽头输出端的非保偏光纤的插入损耗为20.19dB，从输入端到保偏输出端的插入损耗为0.12dB，从输入端到保偏输出端的消光比为20.3dB。
本发明保偏光纤耦合器的制造方法在进行拉细化处理时，沿光纤轴向将保偏光纤1的包层20去掉一部分，使保偏光纤1的纤芯10能够足够靠近进行耦合，避免光功率耦合到应力轴30上造成损耗。此种方法不受应力轴位置影响，可以普遍适用于各种型号保偏光纤，包括各种应力轴形状的保偏光纤，也包括匹配型和非匹配型保偏光纤。
因此，在对保偏光纤进行拉细化处理时，事先沿光纤轴向将保偏光纤去掉一部分，然后再进行粘合或机械方式夹紧进行光耦合的方法均属于本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种保偏光纤耦合器的制造方法，去除光纤包层外面的部分涂覆层；对每根光纤去除涂覆层的部分进行拉细化处理；将多根光纤进行拉细化后的部分靠在一起进行熔融拉锥处理；其特征在于：在拉细化处理过程中，沿所述光纤的轴向截去部分包层，且截去的部分不能达到纤芯的位置。
2.如权利要求1所述的保偏光纤耦合器的制造方法，其特征在于：至少一根光纤为保偏光纤。
3.如权利要求1或2所述的保偏光纤耦合器的制造方法，其特征在于：所述光纤包层截切处到光纤中心轴的距离为5um以上。
4.如权利要求1或2所述的保偏光纤耦合器的制造方法，其特征在于：提供一研磨装置截除光纤的部分包层。
5.如权利要求4所述的保偏光纤耦合器的制造方法，其特征在于：所述研磨装置包括一玻璃体，一研磨片，所述研磨片置于玻璃体上，所述玻璃体上设有一可固定光纤的细槽。
6.如权利要求5所述的保偏光纤耦合器的制造方法，其特征在于：研磨时，所述光纤一端输入监控光，另一端接进行监控的光功率计。
7.如权利要求5所述的保偏光纤耦合器的制造方法，其特征在于：所述细槽用细钢丝配合金刚石微粉勒出。
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