CN110346870A - 一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构，包括一根普通单模光纤和一根高掺锗群速度匹配光纤，普通单模光纤一端用于接光源，将普通单模光纤的另一端与高掺锗群速度匹配光纤的一端剥除光纤涂层并直接熔接,熔接之后在连接点处采用拉锥机进行熔融拉锥，通过控制拉锥区长度以及均匀束腰直径来达到最佳的耦合效率，本发明采用熔融拉锥的方式实现了普通单模光纤和高掺锗群速度匹配光纤的低损耗耦合，耦合效率在1550nm至2053nm波长范围内达到95％以上，能够实现大波长跨度下的低损耗耦合。

Description

一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构。
背景技术
在跨波段的全光调制的锁模激光器中，例如利用1.55μm波段的泵浦光调控2μm波段的光纤激光器，泵浦光和腔内振荡的激光均以脉冲的形式相互作用。要保证泵浦光对腔内的振荡光进行高效调制，两者的群速度需要匹配以避免在非线性光纤中发生走离效应。因此，跨波段的群速度匹配将尤为重要。
二氧化锗光纤具有的高非线性特性(纤芯折射率根据二氧化锗掺杂浓度可以比二氧化硅高三倍)，有利于提高全光调制的效率。高掺杂可以极大改变硅酸盐的色散性质，使之具有满足群速度匹配的潜力。
目前光纤型器件如隔离器，耦合器，偏振控制器的端口大都采用单模光纤(纤芯直径约为8μm至10μm)。而高掺锗群速度匹配光纤为了增强非线性效应，必须减少模场面积，因此纤芯的尺寸必然难以与单模光纤完美匹配。如果将两种光纤直接熔接，模场的不匹配将在腔内引入极大的损耗，提高激光器的阈值条件。极端情况下，可导致腔内无法形成振荡，无法输出激光。而采用空间耦合的方法将极大增加系统的复杂程度并降低稳定性。因此，为了实现全光纤腔体结构，必须开发芯径不匹配光纤之间的高效耦合技术。以往的耦合方案均只考虑了如何在单一波段内对拉锥的结构进行优化例如1.55μm。在全光调制的锁模激光器中，泵浦光和腔内振荡的激光需要同时耦合到非线性光纤中相互作用，因此需要研究在宽频范围内实现高效耦合的条件。
综上所述，跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构具有很大的研究和应用价值。
发明内容
为了有效提高普通单模光纤与跨波段群速度匹配光纤的耦合效率，本发明提供了一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构，通过采用熔融拉锥的方式实现了普通单模光纤与高掺锗光纤的低损耗耦合，耦合效率在1550nm至2053nm波长范围内达到95％以上，实现了大波长跨度下的低损耗耦合
本发明是以如下技术方案实现的：包括一根普通单模光纤和一根高掺锗群速度匹配光纤，普通单模光纤一端用于接光源，将普通单模光纤的另一端与高掺锗群速度匹配光纤的一端剥除光纤涂层并直接熔接,熔接之后在连接点处采用拉锥机进行熔融拉锥，通过控制拉锥区长度以及均匀束腰直径来达到最佳的耦合效率。
普通单模光纤1包层直径为125μm，纤芯直径为8.2μm。高掺锗群速度匹配光纤5包层直径为125μm，纤芯为椭圆，长轴为3μm，短轴为2.3μm，纤芯的掺杂浓度为70mol.％。下拉锥区2和上拉锥区4长度均大于1cm。均匀束腰3直径为25-30μm。均匀束腰3长度大于0.1cm。
本发明的有益效果是：提出的一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构操作简单，在宽频范围内实现了高效耦合，有助于促进高掺锗群速度匹配光纤进一步应用。
附图说明
图1为普通单模光纤与高掺锗群速度匹配光纤的耦合结构示意图；
图2为普通单模光纤与高掺锗群速度匹配光纤耦合后的光场传输图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
普通单模光纤与高掺锗群速度匹配光纤的耦合结构示意图如图1所示，包括一根普通单模光纤1和一根高掺锗群速度匹配光纤5，普通单模光纤1包层直径为125μm，纤芯直径为8.2μm。高掺锗群速度匹配光纤5包层直径为125μm，纤芯为椭圆，长轴为3μm，短轴为2.3μm，纤芯的掺杂浓度为70mol.％。普通单模光一端用于纤接光源,将普通单模光纤的另一端与高掺锗群速度匹配光纤的一端剥除光纤涂层并直熔接,熔接之后在熔接点6处采用拉锥机进行熔融拉锥。经过拉锥处理后，光纤的纤芯和包层等比例缩小带来的波导形状和大小变化将直接引起其内部模场分布的变化。在单模光纤拉锥过程中，当拉锥区长度达到一定数值后，模场分布的变化主要经历纤芯单模、包层多模和包层单模三个阶段。随着纤芯和包层尺寸的减小，光场几乎全部扩散到包层中，从而实现光在包层中的多模传输；随着纤芯和包层尺寸的进一步减小，包层中的模式也将逐渐减少，最后只存在基模。此时纤芯已经非常细，纤芯对光的作用可以忽略。因此，可以通过控制均匀束腰直径3来改变普通光纤模场分布，实现模场匹配。我们利用本征模展开法(EME)研究拉锥区长度以及均匀束腰直径对耦合效率的影响。当拉锥区长度小于1cm时，模场分布的变化尚未达到最终的包层单模阶段，模场分布尚不稳定；当拉锥区长度大于1cm时，模场分布随均匀束腰直径的改变较为稳定，耦合效率主要由均匀束腰直径3决定。
由于所选的高掺锗群速度匹配光纤5同时工作于1550nm和2053nm这两个不同的波长，所以普通单模光纤与高掺锗群速度匹配光纤的耦合还需要考虑不同波长下的耦合效率。当下拉锥区2和上拉锥区4长度均大于1cm，均匀束腰3直径为25μm时，1550nm波长下的耦合效率为99.33％，2053nm波长下的耦合效率为95.77％。当下拉锥区2和上拉锥区4长度均大于1cm，均匀束腰3直径为30μm时，1550nm波长下的耦合效率为96.99％，2053nm波长下的耦合效率为98.98％。因此，当下拉锥区2和上拉锥区4长度均大于1cm，均匀束腰3直径为25-30μm，均匀束腰3长度大于0.1cm时，耦合效率在1550nm至2053nm波长范围内达到95％以上，实现大波长跨度下的低损耗耦合。耦合后的光场传输图如图2所示，可以看光场最开始束缚在普通单模光纤的纤芯中，经过下拉锥区2扩散到包层中，后又在均匀束腰3处从单模光纤包层传输到高掺锗群速度匹配光纤包层中，最后经过上拉锥区4束缚在高掺锗群速度匹配光纤的纤芯。该光场传输图很好地验证上述耦合理论。
上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构，其特征在于：包括一根普通单模光纤和一根高掺锗群速度匹配光纤，普通单模光纤一端用于接光源，将普通单模光纤的另一端与高掺锗群速度匹配光纤的一端剥除光纤涂层并直接熔接,熔接之后在连接点处采用拉锥机进行熔融拉锥，通过控制拉锥区长度以及均匀束腰直径来达到最佳的耦合效率，耦合效率在1550nm至2053nm波长范围内达到95％以上。
2.根据权利要求1所述的一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构，其特征在于：普通单模光纤(1)包层直径为125μm，纤芯直径为8.2μm。
3.根据权利要求1所述的一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构，其特征在于：高掺锗群速度匹配光纤(5)包层直径为125μm，纤芯为椭圆，长轴为3μm，短轴为2.3μm,纤芯的掺杂浓度为70mol.％。
4.根据权利要求1所述的一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构,其特征在于:下拉锥区(2)和上拉锥区(4)长度均大于1cm。
5.根据权利要求1所述的一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构,其特征在于:均匀束腰(3)直径为25-30μm。
6.根据权利要求1所述的一种跨波段群速度匹配光纤的低损耗耦合结构,其特征在于:均匀束腰(3)长度大于0.1cm。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062901A (zh) * 2010-11-30 2011-05-18 中国人民解放军国防科学技术大学 双包层光纤和光子晶体光纤的熔接方法
CN102508337A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 上海大学 基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗器件及其制造方法
CN102866462A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 董浩 实现lp01模场直径低损耗变换的光纤模场适配器
TW201521305A (zh) * 2013-11-19 2015-06-01 Ind Tech Res Inst 光纖雷射與抗反射裝置及其製法
CN106324756A (zh) * 2016-11-18 2017-01-11 中国联合网络通信集团有限公司 一种光纤熔接的方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062901A (zh) * 2010-11-30 2011-05-18 中国人民解放军国防科学技术大学 双包层光纤和光子晶体光纤的熔接方法
CN102508337A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 上海大学 基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗器件及其制造方法
CN102866462A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 董浩 实现lp01模场直径低损耗变换的光纤模场适配器
TW201521305A (zh) * 2013-11-19 2015-06-01 Ind Tech Res Inst 光纖雷射與抗反射裝置及其製法
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