CN101276022A - 多模光纤耦合器的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模光纤耦合器的制备工艺，通过选用不同型号的多模光纤，也可以通过预拉法或腐蚀法对多模光纤进行预处理，在熔融拉锥前，使至少有一根光纤在需熔融拉锥区的参数与其他几根光纤的参数不同，使制备得到的具有不对称分光比的多模光纤耦合器工作在饱和耦合状态，实现器件的稳定工作，本发明可用于生产1×N或N×N(N≥2)的耦合器中。

Description

多模光纤耦合器的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种多模光纤耦合器的制备工艺，特别涉及一种具有不对称分光比的多模光纤耦合器的制备工艺。

背景技术

多模光纤耦合器是光纤通信系统中基本的无源器件，在光纤局域网、数据网和短途通信系统中得到广泛应用。目前被广泛使用的多模光纤耦合器的制备方法是熔融拉锥型，以二根多模光纤的耦合器(分路器)为例，其主要的工艺特征是取二根相同的多模光纤，在预定需拉锥的区域内，先将他们的涂敷层剥去，经清洁处理后将光纤放上拉锥机台，并进行打结(见图1)或平行接触放置(见图2)，以确保需熔融拉锥区的光纤相切地接触，然后进行熔融拉锥，通过对拉锥长度的控制，可以制成具有各种分光比的多模光纤耦合器。现有技术中多模光纤耦合器的光耦合率(也称分光比)和熔融拉锥长度的变化趋势见图3，由图中可知，随拉锥长度的增大，副光纤中最大的功率耦合可达50％(图3中B点)，此时继续增加拉锥长度，光耦合率开始不再明显变化，只在50％附近有小的波动。其基本原理是基于耦合模理论，一般的多模光纤内存在几百或上千个传播模，二根相同的多模光纤之间的耦合，其二个输出端口输出功率是参与耦合的所有模式所分配到的功率总和。在耦合刚发生时，由于只有一部分高阶模参与耦合，所以总的输出功率一般是主光纤1内光功率要大于副光纤2内的光功率，但随着拉锥长度的不断增加，越来越多的模式参与了光耦合，拉锥到一定长度以后，几乎所有存在的模式都会参与耦合，所以二个输出端口最终的输出功率实际上是耦合的统计结果，而且趋于50∶50的这个分光比，达到这种状态时，我们把它称作为饱和耦合。故对于制备50∶50的多模光纤耦合器，在通过拉锥处理使其耦合功率达到50％后，继续增加拉锥长度，它的光耦合率(分光比)是基本不变的。而对于制作具有不对称分光比或分光比悬殊的多模光纤耦合器，通常在进行熔融拉锥时，将拉锥长度控制在所需要分光比相对应的数值，上述拉锥长度与器件的分光比的对应关系可由重复试验得出。假定是70∶30的多模光纤耦合器制备中，通常工艺是在拉锥长度达A点时(见图3)就立刻停止拉锥。如果此时继续增加拉锥长度的话，其耦合率就会继续增加，同时由于在多模光纤中一般都会存在少则几百个模，多则上千个模，这时，部分较低阶模还没有参与耦合，光耦合的状态还没有达到上面所描述的饱和耦合状态，或者说还处在欠饱和耦合状态。对于处于欠饱和耦合状态的器件，只要激发输入模式数有所变化，或输入波长有所变化，分光比就会发生明显变化，使多模光纤耦合器工作性能不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多模光纤耦合器的制备工艺，通过它制备的具有不对称分光比的多模光纤耦合器，工作在饱和耦合状态下。

为解决上述技术问题，本发明提供的多模光纤耦合器的制备工艺，该多模光纤耦合器的耦合区由二根或二根以上的多模光纤熔融拉锥而成，在熔融拉锥前，其中至少有一根多模光纤在需熔融拉锥区的参数与其它多模光纤的参数不同，使熔融拉锥后制备得到的具有不对称分光比的多模光纤耦合器工作在饱和耦合状态。多模光纤参数不同可以包括是芯径尺寸或者包层直径，还可以是折射率分布。主要是有下列方法产生光纤参数的差异，一是通过预拉光纤法，可以缩小光纤的直径，二是通过腐蚀处理，可以减少光纤包层的直径，三是通过选用不同芯径的光纤。

本发明的多模光纤耦合器的制备工艺，通过在熔融拉锥前，对其中至少一根多模光纤进行预拉处理或腐蚀处理，改变了光纤的参数，使耦合区内多模光纤在熔融拉锥前有着不同的传遍模式和模式数。对于二根不同的多模光纤之间的耦合，由于它们各自存在的模式和模式数的差别，待所有模式参与有效耦合后(饱和耦合)，其分光比最终统计结果已不再是50∶50，而是由不同多模光纤中参与耦合的模式和模式数决定的一个比值，故通过预拉处理或腐蚀处理，可以制得在饱和耦合状态下具有不对称分光比的多模光纤耦合器，该多模光纤耦合器在工作时对输入参数变化不敏感。

附图说明

下面结合附图与具体实施方案对本发明作进一步详细的说明：

图1是熔融拉锥中多模光纤的打结放置示意图；

图2是熔融拉锥中多模光纤的平行接触放置示意图；

图3是现有技术中的多模光纤耦合器的耦合率与拉锥长度关系示意图；

图4是本发明工艺制备的具有不对称分光比的多模光纤耦合器的耦合率和拉锥长度关系示意图。

具体实施方式

本发明的多模光纤耦合器制备时，可以通过选用原始参数不同的多模光纤，进行熔融拉锥，例如主光纤选择62.5/125um的多模光纤，副光纤可以采用50/125um的多模光纤，以便在耦合区二光纤具有不同的芯径和折射率分布。

在要求用同一种光纤或几乎相同的光纤(即原始参数相同)来制备多模光纤耦合器时，可采用预拉光纤法或腐蚀法对光纤需拉锥区进行预处理。预拉光纤法为一适合于大规模的生产的工艺，其具体实施方法为：在熔融拉锥前，副光纤中需要被熔拉的部分先进行一预拉过程，预拉长度取决于所做器件需要的分光比(光耦合率)，需要在具体的工艺中确定。对于一个具有确定分光比要求的器件，假设为70∶30的多模光纤耦合器，在不知道实际预拉长度的时候，我们可以先设定一个预拉长度，比方说3000微米，然后进行正常的器件拉锥过程，但如发现所制得器件达到的饱和耦合状态的分光比高于实际所需的分光比时，预拉长度就需要减小，反之就要增加。一般通过重复几次的试验，预拉长度就能确定出来，此时的饱和耦合状态下的分光比与实际要求的分光比基本一致，其一致性的精度取决于对分光比准确度的要求。通常分光比越悬殊，需预拉的长度相对就长，反之就短，当然预拉长度同时还和拉锥机的参数有关。预拉结束后的熔融拉锥工艺与现有技术中的工艺相同。最后得到的具有不对称分光比的多模光纤耦合器的拉锥长度与耦合率的关系(见图4)，当熔融拉锥长度为C时，器件工作在饱和耦合状态。

本发明的另一个实施例为通过腐蚀法对多模光纤进行预处理，主要是改变光纤包层的尺寸。由于多模光纤的材料是石英和玻璃，所以通常是用氢氟酸作为腐蚀液，腐蚀的目的是为了改变光纤的包层直径，以达到改变光纤参数的目的。腐蚀时间的长短将直接影响到被腐蚀光纤的直径大小，腐蚀时间越长，光纤直径将越小。实际处理中具体的腐蚀时间，需要通过与预拉法里用的类似的一个过程，经多次拉锥试验后才能确定。

本发明的多模光纤耦合器的制备工艺适用于生产1×N或N×N(N≥2)多模光纤耦合器中，以制备性能稳定可靠的器件。

Claims (5)

1. 一种多模光纤耦合器的制备工艺，该多模光纤耦合器的耦合区由二根或二根以上的多模光纤熔融拉锥而成，其特征在于：在熔融拉锥前，至少有一根多模光纤在需熔融拉锥区的参数与其它多模光纤的参数不同，使熔融拉锥后制备得到的多模光纤耦合器工作在饱和耦合状态。

2. 按照权利要求1所述的多模光纤耦合器的制备工艺，其特征在于：所述至少一根多模光纤在需熔融拉锥区的参数不同为原始参数与其它多模光纤不同的多模光纤。

3. 按照权利要求1所述的多模光纤耦合器的制备工艺，其特征在于：所述至少一根多模光纤在需熔融拉锥区的参数不同是通过在熔融拉锥前，对该多模光纤熔融拉锥区进行单独预拉至一长度来改变光纤的参数制得的。

4. 按照权利要求3所述的多模光纤耦合器的制备工艺，其特征在于：所述的多模光纤熔融拉锥区的预拉长度由所需要的多模光纤耦合器的分光比决定。

5. 按照权利要求1所述的多模光纤耦合器的制备工艺，其特征在于：所述的至少一根多模光纤在需熔融拉锥区的参数不同是通过在熔融拉锥前，对该多模光纤熔融拉锥区进行单独腐蚀处理来改变光纤包层的参数制得的。

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