CN109901265A - 一种新型全光纤隔离器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型全光纤隔离器的制备方法，包括以下环节：剥除输入光纤的涂覆层，并对其包层进行腐蚀；把腐蚀后的输入光纤置于玻璃管内，制成光纤组束；对光纤组束的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后的光纤组束与大芯径光纤进行熔接；对大芯径光纤的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后大芯径光纤与输出光纤的一端进行熔接；对拉锥熔接后的光纤组束进行封装，露出输入光纤、输出光纤尾纤作为全光纤隔离器的输入端和输出端。本发明提供的光隔离器具有制作简单、成本低、体积小等优点。

Description

一种新型全光纤隔离器及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光隔离器，更具体地，涉及一种新型全光纤隔离器及其制备方法。
背景技术
激光在光纤中传输时，很多端面(如熔接端面、光纤输出端面)存在不同程度反射光沿着光纤反向传输的现象，导致激光器工作不稳定、光纤传输性能劣化、放大级增益减小等问题。
光隔离器是一种只允许激光单向传输的无源器件，用于抑制反向光对光路系统及光源产生的不良影响。目前最常用的光隔离器均是基于磁光晶体的法拉第效应，体积大、成本高。因此，随着激光技术的发展，功率高、体积小、成本低、隔离度高的新型光隔离器成为当前研究的热点。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明提供了一种新型全光纤隔离器及其制备方法，把小芯径单模光纤和大芯径多模光纤进行拉锥熔接，实现激光的反向隔离，再采用级联的方式提高全光纤隔离器的隔离度。与传统晶体型隔离器相比，具有结构简单、成本低、体积小等优点。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种新型全光纤隔离器的制备方法，包括以下步骤：
S1:剥除输入光纤的涂覆层，并对其包层进行腐蚀；
S2:把腐蚀后的输入光纤置于玻璃管内，制成光纤组束；
S3:对所述光纤组束的尾端进行拉锥，并端面切平；
S4:把切平后的光纤组束与大芯径光纤进行熔接；
S5:对所述大芯径光纤的尾端进行拉锥，并端面切平；
S6:把切平后大芯径光纤与输出光纤的一端进行熔接；
S7:对拉锥熔接后的光纤组束进行封装，把露出的输入光纤、输出光纤作为全光纤隔离器的输入端和输出端，完成全光纤隔离器的制作。
作为进一步优选地，所述输入光纤可以是单模光纤，也可以是芯径较小的多模光纤。
作为进一步优选地，所述玻璃管可以是单层玻璃管或多层玻璃管嵌套结构。在嵌套空隙内填充不同折射率(由内至外，玻璃管的折射率逐渐增大，即 n1<n2<n3<n4<…)的紫外固化胶，使反向光在玻璃管处迅速发散，可有效增大反向隔离度。且多层玻璃管某种程度上增加了光纤组束的直径，与单层玻璃管光纤组束相比，拉锥至相同水平时，输入光纤需要拉锥的更细，也可有效增大反向隔离度。
作为进一步优选地，所述封装外壳可采用玻璃管或金属长方体型外壳。
作为进一步优选地，所述光隔离器为全光纤结构，根据输入光纤、输出光纤的个数，可分为N×1型或(N+1)×1型，如3×1型、7×1型、(2+1)×1 型、(6+1)×1型、(18+1)×1型等。
作为进一步优选地，所述光隔离器可采用级联的方式增大其反向隔离度。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种新型全光纤隔离器:包括输入光纤、玻璃管、大芯径光纤、输出光纤及封装外壳，剥除所述输入光纤的涂覆层，并对其包层进行腐蚀；把腐蚀后的输入光纤置于所述玻璃管内，制成光纤组束；对所述光纤组束的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后的光纤组束与所述大芯径光纤进行熔接；对所述大芯径光纤的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后大芯径光纤与所述输出光纤的一端进行熔接；对拉锥熔接后的光纤组束进行封装，把露出的输入光纤、输出光纤作为全光纤隔离器的输入端和输出端，完成全光纤隔离器的制作。
作为进一步优选地，所述全光纤隔离器可升级成为含反向光隔离、泵浦合束、包层光剥除的“三合一”多功能器件。具体结构为：在级联形式的全光纤光隔离器的基础上，在最后一级处进行泵浦合束，对大芯径光纤，剥除其涂覆层与外包层，通过氢氟酸腐蚀其内包层。该结构具有较高的反向隔离度，可有效导出残余泵浦光、从熔接点处泄露到包层的信号光及包层中传输的高阶模，还具备合束功能。此“三合一”多功能器件可成功实现全光纤结构，具有功能多、体积小、成本低等优势。
总体而言，本发明主要具备以下优点：结构简单、成本低、体积小等。
附图说明
图1为本发明提供的新型全光纤隔离器的制备方法的步骤图。
图2为本发明中全光纤隔离器的实现方式之一的构成示意图。
图3为本发明中全光纤隔离器的实现方式之二的构成示意图。
图4为本发明中全光纤隔离器的实现方式之三的构成示意图。
图5为本发明中全光纤光隔离器的性能参数测试光路示意图。
图6为本发明中含反向光隔离、泵浦合束、包层光剥除的“三合一”多功能器件的构成示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明提供的新型全光纤隔离器的制备方法，包括以下环节：剥除输入光纤的涂覆层，并对其包层进行腐蚀；把腐蚀后的输入光纤置于玻璃管内，制成光纤组束；对光纤组束的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后的光纤组束与大芯径光纤进行熔接；对大芯径光纤的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后大芯径光纤与输出光纤的一端进行熔接；对拉锥熔接后的光纤组束进行封装，留出输入输出端尾纤，完成全光纤隔离器的制作。把露出的输入光纤、输出光纤作为全光纤隔离器的输入端和输出端。
如图2所示，作为本发明中全光纤隔离器的第一种实现方式，把多根小芯径输入光纤1、2的涂覆层去掉，腐蚀包层后置于单层玻璃管3内，制成光纤组束；通过光纤拉锥机对光纤组束进行拉锥；利用大芯径光纤切割刀把拉锥后的光纤组束端面切平；与大芯径光纤5进行熔接操作，并对此光纤进行拉锥并端面切平，再与输出光纤6进行熔接操作。对拉锥熔接后的光纤组束增加外壳7，进行封装。
如图3所示，作为本发明中全光纤隔离器的第二种实现方式，采用多层玻璃管嵌套结构。输入光纤腐蚀包层后置于四层玻璃管嵌套结构8内，进行光纤组束。这四层玻璃管材质相同，内径不同，形成嵌套结构。并在嵌套空隙内填充不同折射率(n1<n2<n3<n4)的紫外固化胶，使反向光在玻璃管处迅速发散，可有效增大反向隔离度。且多层玻璃管某种程度上增加了光纤组束的直径，与单层玻璃管光纤组束相比，拉锥至相同水平时，输入光纤需要拉锥的更细，也可有效增大反向隔离度。
如图4所示，作为本发明中全光纤隔离器的第三种实现方式，采用单层玻璃管进行光纤组束，并采用3级级联的方式增大光隔离器的反向隔离度。
如图5所示，作为本发明中全光纤光隔离器的性能参数测试光路示意图。激光器与全光纤隔离器的输入端熔接，功率探测器与全光纤隔离器的输出端熔接。对全光纤隔离器分别进行正向测试、反向测试，测得的光功率用于计算全光纤光隔离器的插损与隔离度。
表1为本发明中不同全光纤光隔离器的性能参数测试结果。其中，激光器采用能发射中心波长1030nm、重复频率5MHz、脉宽6ps、功率12.45mW的脉冲的激光光源；全光纤隔离器分别采用单层、2层、3层玻璃管进行输入光纤组束时，测其对应的插损与隔离度；全光纤隔离器采用单层玻璃管进行输入光纤组束，且进行2级级联、3级级联时，测其对应的插损与隔离度。从表中数据明显看出，采用多层玻璃管进行输入光纤组束，可一定程度上增大隔离度；采用级联方式的全光纤隔离器，其隔离度几乎呈倍数增加，但牺牲了一定的插损。
表1为本发明中不同全光纤光隔离器的性能参数测试结果。
表1
如图6所示，作为本发明中含反向光隔离、泵浦合束、包层光剥除的“三合一”多功能器件。具体结构为：在级联形式的全光纤光隔离器的基础上，在最后一级处进行泵浦合束，对大芯径光纤6，剥除其涂覆层与外包层，通过氢氟酸腐蚀其内包层。该结构具有较高的反向隔离度，可有效导出残余泵浦光、从熔接点处泄露到包层的信号光及包层中传输的高阶模，还具备合束功能。此“三合一”多功能器件成功实现了全光纤结构，具有功能多、体积小、成本低等优势。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型全光纤隔离器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:剥除输入光纤的涂覆层，并对其包层进行腐蚀；
S2:把腐蚀后的输入光纤置于玻璃管内，制成光纤组束；
S3:对所述光纤组束的尾端进行拉锥，并端面切平；
S4:把切平后的光纤组束与大芯径光纤进行熔接；
S5:对所述大芯径光纤的尾端进行拉锥，并端面切平；
S6:把切平后大芯径光纤与输出光纤的一端进行熔接；
S7:对拉锥熔接后的光纤组束进行封装，把露出的输入光纤、输出光纤作为全光纤隔离器的输入端和输出端，完成全光纤隔离器的制作。
2.根据权利要求1所述的一种新型全光纤隔离器的制备方法，其特征在于，所述输入光纤是单模光纤，或芯径较小的多模光纤。
3.根据权利要求1所述的一种新型全光纤隔离器的制备方法，其特征在于，所述玻璃管3是单层玻璃管或多层玻璃管嵌套结构；若采用多层玻璃管嵌套结构，则在嵌套空隙内填充不同折射率的紫外固化胶。
4.根据权利要求1所述的一种新型全光纤隔离器的制备方法，其特征在于，所述封装外壳8可采用玻璃管或金属长方体型外壳。
5.根据权利要求1所述的一种新型全光纤隔离器的制备方法，其特征在于，所述光隔离器为全光纤结构，根据输入光纤、输出光纤的个数，可分为N×1型或(N+1)×1型，如3×1型、7×1型、(2+1)×1型、(6+1)×1型、(18+1)×1型。
6.根据权利要求1所述的一种新型全光纤隔离器的制备方法，其特征在于，所述光隔离器可采用级联的方式增大其反向隔离度。
7.一种新型全光纤隔离器，其特征在于:包括输入光纤、玻璃管、大芯径光纤、输出光纤及封装外壳，剥除所述输入光纤的涂覆层，并对其包层进行腐蚀；把腐蚀后的输入光纤置于所述玻璃管内，制成光纤组束；对所述光纤组束的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后的光纤组束与所述大芯径光纤进行熔接；对所述大芯径光纤的尾端进行拉锥，并端面切平；把切平后大芯径光纤与所述输出光纤的一端进行熔接；对拉锥熔接后的光纤组束进行封装，把露出的输入光纤、输出光纤作为全光纤隔离器的输入端和输出端，完成全光纤隔离器的制作。
8.根据权利要求7所述的一种新型全光纤隔离器，其特征在于，所述全光纤隔离器可升级成为含反向光隔离、泵浦合束、包层光剥除的“三合一”多功能器件。具体结构为：在级联形式的全光纤光隔离器的基础上，在最后一级处进行泵浦合束，对大芯径光纤，剥除其涂覆层与外包层，通过氢氟酸腐蚀其内包层。
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