CN104216049B - 一种氟化物光纤与石英光纤连接器 - Google Patents

一种氟化物光纤与石英光纤连接器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氟化物光纤与石英光纤连接器，包括单模石英光纤、自聚焦光纤、氟化物光纤、石英套管和金属铝外壳；本发明连接器使用自聚焦光纤作为过渡连接媒介连接氟化物光纤与石英光纤，既能消除氟化物光纤与石英光纤直接连接带来的模场不匹配问题，减小连接损耗，又可以实现全光纤化连接，方便连接器的集成化封装。连接器的集成化封装使得氟化物光纤与石英光纤的连接变得简单方便，避免氟化物光纤与石英光纤直接连接带来的复杂操作，只须将所需连接的氟化物光纤和石英光纤分别与连接器的氟化物光纤尾纤和石英光纤尾纤熔接即可，可实现全光纤、集成化、低损耗、可重复和高稳定的氟化物光纤与石英光纤的连接耦合。

Description

一种氟化物光纤与石英光纤连接器
技术领域
本发明涉及一种氟化物光纤与石英光纤的连接器，尤其涉及一种全光纤、集成化、低损耗、高稳定性的氟化物光纤与石英光纤连接器。
背景技术
氟化物光纤与石英光纤不同，石英光纤是由二氧化硅构成，而氟化物光纤完全不含氧，是由重金属(镐、铟)氟化物作为主要成分构成的玻璃基质，氟化物光纤标准掺杂组份为ZBLAN：ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，因此氟化物光纤通常也叫ZBLAN光纤。
氟化物光纤主要作为光纤放大器与光纤激光器中的增益光纤使用，由于氟化物光纤中声子能量较低，使得掺杂其中的稀土离子的量子转化效率较高。因此在稀土掺杂光纤中，氟化物光纤比石英光纤具有更高的效率。但同时也由于较低的声子能量，导致氟化物光纤具有脆弱的机械稳定性能和较低的熔化温度，这使得对氟化物光纤的处理和连接都变得困难。
这里就有氟化物光纤和石英光纤的连接问题。由于氟化物光纤的熔化温度在~300℃，石英光纤的熔化温度约~1500℃，氟化物光纤的熔化温度远低于石英光纤的熔化温度，这将导致氟化物光纤与石英光纤的熔接变得困难，不能用光纤熔接机对氟化物光纤与石英光纤进行直接熔接，需要特殊的熔接方法和步骤。但是氟化物光纤与氟化物光纤之间的熔接则较为简单方便，因为熔化温度相同，只需在普通光纤熔接机中重新设置熔接参数即可。
目前氟化物光纤与石英光纤的连接方式主要为电弧熔接(arc fusionsplicing)、热熔接(thermal splicing)、胶连接(glue splicing)和TEC熔接(Thermally-diffused expanded core)等方式。但由于氟化物光纤的数值孔径较大(0.22~0.25)，芯径较细(3~5μm)，而普通单模石英光纤的数值孔径较小(0.12~0.15)，芯径较粗(8~9μm)，因而现在无论哪种连接方式，都不可避免的会由模场不匹配带来大的连接损耗，而且两种光纤的成分不同，连接步骤繁琐，熔接成本高，另外连接点的连接强度也会很低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种氟化物光纤与石英光纤连接器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种氟化物光纤与石英光纤连接器，包括单模石英光纤、自聚焦光纤、氟化物光纤、石英套管和金属铝外壳；其中，所述自聚焦光纤是长度为n/2节距的渐变折射率分布光纤，n为正整数；石英套管内径比光纤包层直径大1~2μm；所述单模石英光纤一端剥离涂覆层，形成一段石英光纤裸纤，与自聚焦光纤的一端面熔接相连，在熔接点处的光纤表面涂覆光纤保护胶；氟化物光纤一端剥离涂覆层，形成一段氟化物光纤裸纤，与自聚焦光纤的另一端面胶连接，氟化物光纤裸纤与自聚焦光纤端面空隙处填充折射率匹配液；石英光纤裸纤、自聚焦光纤和氟化物光纤裸纤构成光纤单元，该光纤单元穿过石英套管的中心通孔，并通过固定胶固定于石英套管内，石英套管外部套接金属铝外壳，石英套管和金属铝外壳两端通过环氧树脂胶封装。
进一步地，所述胶连接所用连接胶为紫外固化胶；所述光纤保护胶为环氧树脂胶；所述固定胶为环氧树脂胶。
本发明的有益效果：本发明连接器使用自聚焦光纤作为过渡连接媒介连接氟化物光纤与石英光纤，既能消除氟化物光纤与石英光纤直接连接带来的模场不匹配问题，减小连接损耗，又可以实现全光纤化连接，方便连接器的集成化封装。连接器的集成化封装使得氟化物光纤与石英光纤的连接变得简单方便，避免氟化物光纤与石英光纤直接连接带来的复杂操作，只须将所需连接的氟化物光纤和石英光纤分别与连接器的氟化物光纤尾纤和石英光纤尾纤熔接即可，可实现全光纤、集成化、低损耗、可重复和高稳定的氟化物光纤与石英光纤的连接耦合。
附图说明
图1为本发明氟化物光纤与石英光纤连接器剖面结构示意图；
图2为本发明光纤连接器内部氟化物光纤与石英光纤连接关系图；
图3为本发明连接器外观示意图；
图中，单模石英光纤1、自聚焦光纤2、氟化物光纤3、高精度石英套管4、金属铝外壳5、环氧树脂胶6、光纤熔接点7、折射率匹配液8、紫外固化胶9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，本发明一种氟化物光纤与石英光纤连接器，包括：单模石英光纤1、自聚焦光纤2、氟化物光纤3、石英套管4和金属铝外壳5。所述单模石英光纤1一端剥离涂覆层，形成一段石英光纤裸纤，与自聚焦光纤2的一端面熔接相连，在熔接点7处的光纤表面涂覆光纤保护胶，以提高熔接点连接强度；氟化物光纤3一端剥离涂覆层，形成一段氟化物光纤裸纤，与自聚焦光纤2的另一端面胶连接，优选的，胶连接所用连接胶为紫外固化胶9；氟化物光纤裸纤与自聚焦光纤2端面空隙处填充折射率匹配液8，以减少端面菲涅尔反射，避免两光纤端面空隙处形成微谐振腔。石英光纤裸纤、自聚焦光纤2和氟化物光纤裸纤构成光纤单元，该光纤单元穿过石英套管4的中心通孔，并通过固定胶固定于石英套管4内，石英套管4外部套接金属铝外壳5，石英套管4和金属铝外壳5两端通过环氧树脂胶6封装。
其中，所述光纤保护胶为环氧树脂胶，固定胶为环氧树脂胶，所述自聚焦光纤2是长度为n/2节距的渐变折射率分布光纤，n为正整数。
自聚焦光纤2纤芯直径比单模石英光纤1和氟化物光纤3纤芯直径大。
石英光纤1、自聚焦光纤2和氟化物光纤3包层直径相等，石英套管4内径比光纤包层直径大1~2μm。
连接器外部留有足够长的石英光纤尾纤和氟化物光纤尾纤，以便连接器可重复使用。
在使用时，只须将所需连接的氟化物光纤和石英光纤分别与连接器的氟化物光纤尾纤和石英光纤尾纤熔接，即可实现全光纤、集成化、低损耗、可重复和高稳定的氟化物光纤与石英光纤的连接耦合。

Claims (2)

1.一种氟化物光纤与石英光纤连接器，其特征在于，包括：单模石英光纤(1)、自聚焦光纤(2)、氟化物光纤(3)、石英套管(4)和金属铝外壳(5)；其中，所述自聚焦光纤(2)是长度为n/2节距的渐变折射率分布光纤，n为正整数；石英套管(4)内径比光纤包层直径大1～2μm；所述单模石英光纤(1)一端剥离涂覆层，形成一段石英光纤裸纤，与自聚焦光纤(2)的一端面熔接相连，在熔接点(7)处的单模石英光纤裸纤和自聚焦光纤表面涂覆光纤保护胶；氟化物光纤(3)一端剥离涂覆层，形成一段氟化物光纤裸纤，与自聚焦光纤(2)的另一端面胶连接，氟化物光纤裸纤与自聚焦光纤(2)端面空隙处填充折射率匹配液(8)；石英光纤裸纤、自聚焦光纤(2)和氟化物光纤裸纤构成光纤单元，该光纤单元穿过石英套管(4)的中心通孔，并通过固定胶固定于石英套管(4)内，石英套管(4)外部套接金属铝外壳(5)，石英套管(4)和金属铝外壳(5)两端通过环氧树脂胶(6)封装。
2.根据权利要求1所述一种氟化物光纤与石英光纤连接器，其特征在于，所述胶连接所用连接胶为紫外固化胶(9)；所述光纤保护胶为环氧树脂胶；所述固定胶为环氧树脂胶。
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