CN101806935A - 内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器。包括由包层和纤芯构成的光纤，包层中有空气孔，纤芯部分嵌入到包层中，包层的折射率低于纤芯的折射率，在包层内壁与纤芯外壁之间有起偏金属。本发明的特点是该起偏器是全光纤型光纤起偏器，光纤制作容易，光纤不需要进行其它加工处理，空气孔尺寸大，注入液态金属容易，器件消光比高，具有可调谐性，体积小，插入损耗低，易于与其它光纤器件进行连接，温度变化对器件影响小，更实用化。

Description

内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器
技术领域
本发明属于光纤通信和光纤传感技术领域，涉及内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器。
背景技术
在高速光通信系统中，要求所用的无源光器件与偏振无关，即无源光器件对不同偏振状态的光信号的响应特性保持稳定。但是由于材料本身的双折射特性以及应力等因素，在器件中传输的两个正交模式的偏振态会发生耦合，导致一系列器件特性与偏振状态相关联的问题。因此为了维持光波偏振态，发展保偏波导及其器件是相当必要的，来保证器件传输时只传输一个偏振方向的光。传统的玻片、棱镜式、线栅起偏器技术已很成熟，但其体积大，调试和准直困难，不易于与光纤线路连接。随着光纤技术的发展，光纤起偏器现在可作为一种在线器件来控制光纤中光波的偏振态，其体积小，成本低，稳定性好，易于光学集成。保偏光纤起偏器则是一种利用高双折射光纤构成的光纤偏振器。近年来，在光纤陀螺、光纤传感器等应用领域保偏光纤起偏器得到了广泛的重视和研究。保偏光纤起偏器的一般原理是利用光纤包层中的消逝场，把高双折射光纤中两偏振分量之一泄漏出去，使另一偏振分量在光纤中以较低的损耗传输，从而在出射端获得线偏振光。根据目前已有成品大致可分为四类：第一类是利用镀金属膜的办法吸收一个偏振分量(美国专利5 071 212)；第二类是利用双折射晶片泄漏一个偏振分量(美国专利4 386822)；第三类是用异形光纤构成光纤起偏器(美国专利4 531 81；第四类是卷绕高双折射光纤构成光纤起偏器。而中国专利200620156548.6和200420003467.3描述的光纤起偏器集成度不高，专利96217473.4提出的光纤偏振器，则需要将光纤进行拉锥处理，制作工艺复杂。
由于保偏光纤双折射的存在，保偏光纤光栅的反射谱中会形成满足布拉格条件的两个反射峰，它们的偏振态相互正交，利用这种特性，可以制作出偏振消光比较高的偏振分束器。若把某一偏振态滤除，则可达到起偏的效果。因内壁融嵌式单模保偏光纤，纤芯较细，在拉制过程中因表面张力和拉丝速度的影响，纤芯很容易部分嵌入到折射率比较低的包层中，纤芯呈类椭圆形，其保偏特性好，拉制容易，又因空气孔尺寸大，注入液态金属容易，其可以为光纤在线起偏器增加新的一员。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，制作容易，插入损耗低，易于与其它光纤器件进行连接，制作难度低，温度变化对器件影响小的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器。
本发明的目的是这样实现的：
包括由包层和纤芯构成的光纤，包层中有空气孔，纤芯部分嵌入到包层中，包层的折射率低于纤芯的折射率，在包层内壁与纤芯外壁之间有起偏金属。
本发明还可以包括：
1、在保光纤上写有光栅。
2、所述起偏金属是注入在包层的空气孔中的一段液态金属镓。
3、所述起偏金属是镀制的一段金属薄膜，金属膜材料为铝、银或金。
4、纤芯形状为类椭圆形。
5、所述空气孔的形状是圆形或D形。
6、所述空气孔的轴心与包层空心管的轴心有偏移。
本发明的特点是该起偏器是全光纤型光纤起偏器，光纤制作容易，光纤不需要进行其它加工处理，空气孔尺寸大，注入液态金属容易，器件消光比高，具有可调谐性，体积小，插入损耗低，易于与其它光纤器件进行连接，温度变化对器件影响小，更实用化。
附图说明
图1是本发明含液态金属内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器结构示意图。
图2a-图2c是本发明内壁融嵌式单模保偏光纤横截面示意图；其中图2a为空气孔为圆孔且轴心与包层空心管的轴心相同；图2b为空气孔为D形孔；图2c为空气孔为圆孔且轴心与包层空心管的轴心有偏移。
图3是本发明含光纤光栅内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器示意图。
图4是本发明空气孔镀金属膜的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
本发明的光纤是内壁融嵌式单模保偏光纤。光纤含有一个偏心纤芯1，光纤中心为空气孔3，光纤纤芯部分嵌入折射率低于纤芯的包层2中，部分裸漏于空气3中，纤芯形状类椭圆形。光纤中心的空气孔可以为圆形，也可以为D形；空气孔的轴心可以与包层空心管的轴心有偏移。光纤中心的空气孔尺寸直径可在10-60微米之间。液态金属镓注入光纤中心的空气孔来泄漏掉某一偏振态，采用水浴或热风升温使金属熔化完全，利用高压在光纤空气孔中注入金属，利用金属的高反射率可从光纤侧面观察到金属到达的位置。内壁融嵌式单模保偏光纤可以在填充金属液体前写入长周期光栅结构。内壁融嵌式单模保偏光纤内壁也可以镀金属薄膜来实现起偏，金属膜材料为铝，银，金。
参阅图1本发明内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器结构示意图。
本发明内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器的实施例，具体包括以下步骤：
取一根空气孔为圆形且与包层同轴的保偏光纤，采用水浴或热风升温使金属镓熔化完全，采用高压方法向空气孔中注入金属液体，利用金属的高反射率从光纤侧面观察金属到达的位置，金属到达指定位置后停止加压；进行封装，完成保偏光纤在线起偏器(见图1)的制作。
实施方案2：
参阅图3本发明内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器结构示意图。
本发明内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器的实施例，具体包括以下步骤：
取一根空气孔为圆形且与包层同轴的保偏光纤，剥除3-4cm长度光纤的涂覆层，进行清洁处理后，利用CO2激光器在保偏光纤上写入长周期光纤光栅，因保偏长周期光纤光栅每一阶谐振峰分离成快慢轴两个峰，利用金属将某一峰值滤掉，则可达到起偏作用，因是保偏光纤，获得的偏振态可以得以保持；使金属镓熔化完全，采用高压法向空气孔中注入液态金属，利用金属的高反射率从光纤侧面观察金属到达的位置，金属到达指定位置后停止加压；进行封装，完成含光栅结构的保偏光纤在线起偏器(见图3)的制作。
实施方案3：
参阅图4本发明具有金属膜的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器。
本发明内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器的实施例，具体包括以下步骤：
取一根空气孔为圆形且与包层同轴的保偏光纤，端面经过清洁处理后，利用真空蒸镀，或化学反应的方法在光纤中心空气孔的内表面形成50nm左右的金膜；进行封装，完成保偏光纤在线起偏器(见图4)的制作。该方法金属膜的形成是关键，光经过带有金属膜的光纤时，在界面处会表面等离子体波与消逝波发生表面等离子体共振效应，使某一波段的TM模完全损耗掉，而TE模则无损耗的通过该区域，进而实现起偏的效果。

Claims (10)

1.一种内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，包括由包层和纤芯构成的光纤，其特征是：包层中有空气孔，纤芯部分嵌入到包层中，包层的折射率低于纤芯的折射率，在包层内壁与纤芯外壁之间有起偏金属。
2.根据权利要求1所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：所述起偏金属是注入在包层的空气孔中的一段液态金属镓。
3.根据权利要求1所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：所述起偏金属是镀制的一段金属薄膜，金属膜材料为铝、银或金。
4.根据权利要求1、2或3所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：在保光纤上写有光栅。
5.根据权利要求1、2或3所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：纤芯形状为类椭圆形；所述空气孔的形状是圆形或D形。
6.根据权利要求4所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：纤芯形状为类椭圆形；所述空气孔的形状是圆形或D形。
7.根据权利要求1、2或3所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：所述空气孔的轴心与包层空心管的轴心有偏移。
8.根据权利要求4所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：所述空气孔的轴心与包层空心管的轴心有偏移。
9.根据权利要求5所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：所述空气孔的轴心与包层空心管的轴心有偏移。
10.根据权利要求6所述的内壁融嵌式单模保偏光纤在线起偏器，其特征是：所述空气孔的轴心与包层空心管的轴心有偏移。
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