CN106405742A - 光纤合束器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制造光纤合束器的制造方法，其包括步骤：提供多根输入光纤、输出光纤及多根过渡光纤，所述输出光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比，所述过渡光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比，将所述多根过渡光纤一端拉锥形成锥形纤芯端并与所述输出光纤熔接，及将所述过渡光纤另一端扩芯形成扩张纤芯端并与对应的所述输入光纤熔接。本发明还提供一种光纤合束器。本发明的制造方法及制造方法制造的光纤合束器利用小包层纤芯比的过渡光纤将大包层纤芯比的输入光纤合束到小芯径的输入光纤中，可以减小光信号在熔接点处的损耗。

Description

光纤合束器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光纤合束器，特别涉及一种用于光纤合束器的制造方法。

背景技术

光纤合束器用于将多根输入光纤传输的单模信号光合并到一根多模输出光纤。输入光纤可能是大功率激光器，并通常采用大包层纤芯比的双包层光纤。而输出光纤一般为小芯径，包层直径大于输入光纤的包层直径。若直接将大包层纤芯比的输入光纤直接拉锥合束到输出光纤，则需要增大拉锥比，才能保证在熔接点处光信号能够全部进入输出光纤。但增大拉锥比导致光信号在熔接点处的损耗增大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种光纤合束器及其制造方法。

一种制造方法，用于制造光纤合束器，所述制造方法包括以下步骤：

提供多根输入光纤、输出光纤及多根过渡光纤，所述输出光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比，所述过渡光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比；

将所述多根过渡光纤一端拉锥形成锥形纤芯端并与所述输出光纤熔接；及

将所述过渡光纤另一端扩芯形成扩张纤芯端并与对应的所述输入光纤熔接。

在某些实施方式中，所述将所述多根过渡光纤一端拉锥形成锥形纤芯端并与所述输出光纤熔接的步骤包括以下步骤：

将所述多根过渡光纤按预定方式排列合束；

将合束后的所述多根过渡光纤拉锥形成由所述锥形纤芯端组成的锥形光纤束；及

将所述锥形光纤束与所述输出光纤熔接。

在某些实施方式中，所述锥形纤芯端组成锥形光纤束，所述输出光纤的纤芯直径与所述锥形光纤束的纤芯直径比为1至1.2。

在某些实施方式中，所述将合束后的所述多根过渡光纤拉锥形成由所述锥形纤芯端组成的锥形光纤束的步骤采用石墨灯丝加热方式。

在某些实施方式中，所述将所述锥形光纤束与所述输出光纤熔接的步骤包括：

将所述锥形光纤束进行切割；

对所述锥形光纤束的切割端面进行研磨抛光；及

将研磨抛光过的所述切割端面与所述输出光纤进行熔接。

在某些实施方式中，所述将研磨抛光过的所述切割端面与所述输出光纤进行熔接的步骤采用石墨灯丝加热方式。

在某些实施方式中，所述将所述过渡光纤另一端扩芯形成扩张纤芯端并与对应的所述输入光纤熔接包括以下步骤：

将所述多根过渡光纤分别与对应的所述输入光纤对准熔接；及

加热所述过渡光纤与所述输入光纤熔接点处的所述过渡光纤的一端以形成扩张纤芯端，所述扩张纤芯端的纤芯横截面积向靠近所述熔接点的方向逐渐增大。

在某些实施方式中，所述将所述多根过渡光纤分别与对应的所述输入光纤对准熔接的步骤采用石墨灯丝加热的方式。

在某些实施方式中，所述加热所述过渡光纤与所述输入光纤熔接点处的所述过渡光纤的一端以形成扩张纤芯端的步骤采用石墨灯丝加热方式。

一种光纤合束器，所述光纤合束器包括：

多根输入光纤；

输出光纤，所述输出光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比；及

多根过渡光纤，所述过渡光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比，每根所述过渡光纤包括经扩芯工艺处理的扩张纤芯端及经拉锥工艺处理的锥形纤芯端，所述扩张纤芯端与对应的所述输入光纤熔接，所述锥形纤芯端与所述输出光纤熔接。

在某些实施方式中，所述过渡光纤还包括连接所述扩张纤芯端与所述锥形纤芯端的原始过渡光纤段，所述原始过渡光纤段的纤芯大于或等于所述输入光纤的纤芯。

本发明实施方式的光纤合束器及其制造方法，将多根大包层纤芯比的输入光纤先分别连接对应的一根过渡光纤，由于过渡光纤具有小包层纤芯比，所以可以直接拉锥合束到小芯径的输出光纤中。如此，可以减小拉锥比以减小光信号在熔接点处的损耗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的制造方法的流程示意图。

图2是根据本发明实施方式的光纤合束器的整体结构示意图。

图3是根据本发明实施方式的光纤合束器的输入光纤的端面示意图。

图4是根据本发明实施方式的光纤合束器的过渡光纤的端面示意图。

图5是根据本发明实施方式的光纤合束器的输出光纤的端面示意图。

图6是根据本发明实施方式的制造方法的另一流程示意图。

图7是根据本发明实施方式的光纤合束器的过渡光纤束的端面示意图。

图8是根据本发明实施方式的制造方法的另一流程示意图。

主要原件及符号说明：

光纤合束器10、输入光纤12、输入光纤纤芯121、输入光纤包层123、输入光纤涂覆层125、过渡光纤14、过渡光纤纤芯141、过渡光纤包层143、过渡光纤涂覆层145、扩张纤芯端14a、原始过渡光纤段14b、锥形纤芯端14c、输出光纤16、输出光纤纤芯161、输出光纤包层163、输出光纤涂覆层165。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明实施方式提供一种制造方法，用于制造光纤合束器，制造方法包括以下步骤：

S11：提供多根输入光纤12、输出光纤16及多根过渡光纤14，输出光纤16的包层纤芯比小于输入光纤12的包层纤芯比，过渡光纤14的包层纤芯比小于输入光纤12的包层纤芯比；

S12：将多根过渡光纤14一端拉锥形成锥形纤芯端14c并与输出光纤16熔接；及

S13：将过渡光纤14另一端扩芯形成扩张纤芯端14a并与对应的输入光纤12熔接。

进行步骤S12及S13分别将过渡光纤14的锥形纤芯端14c同输出光纤16连接以及将过渡光纤14的扩张纤芯端14a与出入光纤12连接前，首先要剥除输入光纤12、过渡光纤14以及输出光纤16的涂覆层。其中，过渡光纤14需要剥除所有的涂覆层，输入光纤12及输出光纤16仅需剥除与过渡光纤14连接的一端的涂覆层。此外，需要对剥除了涂覆层的输入光纤12、过渡光纤14及输出光纤16擦洗干净。

可以理解，如此输入光纤12可以直接同过渡光纤14的扩张纤芯端14a熔接，由于过渡光纤14的包层纤芯比小于输入光纤12的包层纤芯比，过渡光纤14的锥形纤芯端14c可以采用较小的拉锥比与输出光纤16熔接，从而可以避免采用较大拉锥比导致的损耗增大。

请参阅图2，本发明提供一种光纤合束器10，光纤合束器10包括：

多根输入光纤12；

输出光纤16，输出光纤16的包层纤芯比小于输入光纤12的包层纤芯比；及

多根过渡光纤14，过渡光纤14的包层纤芯比小于输入光纤12的包层纤芯比，每根过渡光纤14包括经扩芯工艺处理的扩张纤芯端14a及经拉锥工艺处理的锥形纤芯端14c，扩张纤芯端14a与对应的输入光纤12熔接，锥形纤芯端14c与输出光纤16熔接。

如此，本发明实施方式的制造方法可以制造出光纤合束器10。

请参阅图3至图5，输入光纤12包括输入光纤纤芯121、输入光纤包层123及输入光纤涂覆层125，在具体实施例中，输入光纤纤芯121、输入光纤包层123及输入光纤涂覆层125三者的直径分别为20微米、400微米及550微米，输入光纤纤芯121和输入光纤包层123的数值孔径分别为0.06和0.46。过渡光纤14包括过渡光纤纤芯141、过渡光纤包层143、过渡光纤涂覆层145，在具体实施例中，过渡光纤纤芯141、过渡光纤包层143、过渡光纤涂覆层145三者的直径分别为20微米、130微米及250微米，过渡光纤纤芯141及过渡光纤包层143的数值孔径分别为0.08和0.46。输出光纤16包括输出光纤纤芯161、输出光纤包层163、输出光纤涂覆层165。在具体实施例中，输出光纤16的出光纤纤芯161、输出光纤包层163、输出光纤涂覆层165的直径分别为50微米、330微米及660微米，输出光纤纤芯161的数值孔径为0.22。

请再参阅图2，在某些实施方式中，过渡光纤12还包括连接扩张纤芯端14a与锥形纤芯端14c的原始过渡光纤段14b，原始过渡光纤段14b的纤芯大于或等于输入光纤12的纤芯。

可以理解，原始过渡光纤段14b的直径大于或等于输入光纤12的直径，可以保证输入光纤12中的光信号全部进入到过渡光纤14中。

请参阅图6至图7，在某些实施方式中，步骤S12将多根过渡光纤14一端拉锥形成锥形纤芯端14c并与输出光纤16熔接包括以下步骤：

S121：将多根过渡光纤14按预定方式排列合束；

S122：将合束后的多根过渡光纤14拉锥形成由锥形纤芯端14c组成的锥形光纤束；及

S123：将锥形光纤束与输出光纤16熔接。

如此，过渡光纤14按一定规则紧密排列，对过渡光纤14的一端拉锥，由于过渡光纤14的包层纤芯比较小，因此，拉锥比也较小，拉锥后直接合束到输出光纤16中，不会引起太大的损耗。

本发明的具体实施例中，过渡光纤14的排列方式为一根过渡光纤14位于中心位置，多根过渡光纤14设置于外围。

在某些实施方式中，锥形纤芯端14c组成锥形光纤束，输出光纤16的纤芯与所述锥形光纤束的纤芯直径比为1至1.2。

可以理解，过渡光纤14的一端拉锥后形成锥形光纤端，锥形光纤端组成一束锥形光纤束。输出光纤16的纤芯直径要略大于锥形光纤束的纤芯直径，具体地输出光纤16的纤芯直径可为锥形光纤束直径的1至1.2倍。如此，在过渡光纤14中传输的光信号才能全部进入到输出光纤16中，以避免光信号的泄漏。

在某些实施方式中，将合束后的多根过渡光纤15拉锥形成由锥形纤芯端14c组成的锥形光纤束的步骤S122采用石墨灯丝加热方式。

可以理解，石墨灯丝加热方式具有升温速度快，温度均匀性好等优点。如此，在对过渡光纤14进行熔融拉锥过程中，可以提高拉锥速率且使得过渡光纤14的锥形纤芯端14c的直径变化更加均匀。

当然，熔融拉锥过渡光纤14并不限于上述实施方式，而可以在其他实施方式中根据需要采用其他合适的熔融拉锥方式。

请参阅图8，在某些实施方式中，步骤S123将锥形光纤束与输出光纤16熔接包括以下步骤：

S1231：将锥形光纤束进行切割；

S1232：对锥形光纤束的切割端面进行研磨抛光；及

S1233：将研磨抛光过的切割端面与输出光纤16进行熔接。

可以理解，锥形光纤束切割后的切割端面参数(如曲率半径、顶点偏移量、纤芯凹陷量等)对光纤熔接有很大影响。只有使切割端面参数保持在一定范围内，才能保证光纤熔接时的良好接触，减小熔接点处的光损耗。因此，需要对切割端面进行研磨抛光。

在某些实施方式中，将研磨抛光过的切割端面与输出光纤16进行熔接的步骤S1233采用石墨灯丝加热的方式。

可以理解，石墨灯丝加热方式升温快，可以减小熔接时间。

当然，熔接锥形光纤束与输出光纤16并不限于上述实施方式，而可以在其他实施方式中根据需要采用其他合适的熔接方式。

请再参阅图8，在某些实施方式中，步骤S13将过渡光纤14另一端扩芯形成扩张纤芯端14a并与对应的输入光纤12熔接包括以下步骤：

S131：将多根过渡光纤14分别与对应的输入光纤12对准熔接；及

S132：加热过渡光纤14与输入光纤12熔接点处的过渡光纤14的一端以形成扩张纤芯端14a，扩张纤芯端14a的纤芯横截面积向靠近熔接点的方向逐渐增大。

可以理解，扩张过渡光纤14的一端形成扩张纤芯端14a使得输入光纤12中的光信号全部进入过渡光纤14中，以避免光信号的泄漏。

在某些实施方式中，将多根过渡光纤14分别与对应的输入光纤12对准熔接的步骤S131采用石墨灯丝加热的方式。

可以理解，石墨灯丝加热方式升温快，可以减小熔接时间。

当然，熔接过渡光纤14与输入光纤12并不限于上述实施方式，而可以在其他实施方式中根据需要采用其他合适的熔接方式。

本发明实施方式的光纤合束器的制造方法可制备出N×1型光纤合束器。例如3×1、7×1、19×1等型号的光纤合束器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种制造方法，用于制造光纤合束器，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

提供多根输入光纤、输出光纤及多根过渡光纤，所述输出光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比，所述过渡光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比；

将所述多根过渡光纤一端拉锥形成锥形纤芯端并与所述输出光纤熔接；及

将所述过渡光纤另一端扩芯形成扩张纤芯端并与对应的所述输入光纤熔接。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将所述多根过渡光纤一端拉锥形成锥形纤芯端并与所述输出光纤熔接的步骤包括以下步骤：

将所述多根过渡光纤按预定方式排列合束；

将合束后的所述多根过渡光纤拉锥形成由所述锥形纤芯端组成的锥形光纤束；及

将所述锥形光纤束与所述输出光纤熔接。

3.所如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述锥形纤芯端组成锥形光纤束，所述输出光纤的纤芯直径与所述锥形光纤束的纤芯直径比为1至1.2。

4.所如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述将合束后的所述多根过渡光纤拉锥形成由所述锥形纤芯端组成的锥形光纤束的步骤采用石墨灯丝加热方式。

5.所如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述将所述锥形光纤束与所述输出光纤熔接的步骤包括：

将所述锥形光纤束进行切割；

对所述锥形光纤束的切割端面进行研磨抛光；及

将研磨抛光过的所述切割端面与所述输出光纤进行熔接。

6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述将研磨抛光过的所述切割端面与所述输出光纤进行熔接的步骤采用石墨灯丝加热方式。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将所述过渡光纤另一端扩芯形成扩张纤芯端并与对应的所述输入光纤熔接包括以下步骤：

将所述多根过渡光纤分别与对应的所述输入光纤对准熔接；及

加热所述过渡光纤与所述输入光纤熔接点处的所述过渡光纤的一端以形成扩张纤芯端，所述扩张纤芯端的纤芯横截面积向靠近所述熔接点的方向逐渐增大。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将所述多根过渡光纤分别与对应的输入光纤对准熔接的步骤采用石墨灯丝加热的方式。

9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述加热所述过渡光纤与所述输入光纤熔接点处的所述过渡光纤的一端以形成扩张纤芯端的步骤采用石墨灯丝加热方式。

10.一种光纤合束器，其特征在于包括：

多根输入光纤；

输出光纤，所述输出光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比；及

多根过渡光纤，所述过渡光纤的包层纤芯比小于所述输入光纤的包层纤芯比，每根所述过渡光纤包括经扩芯工艺处理的扩张纤芯端及经拉锥工艺处理的锥形纤芯端，所述扩张纤芯端与对应的所述输入光纤熔接，所述锥形纤芯端与所述输出光纤熔接。

11.如权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于，所述过渡光纤还包括连接所述扩张纤芯端与所述锥形纤芯端的原始过渡光纤段，所述原始过渡光纤段的纤芯大于或等于所述输入光纤的纤芯。