CN110376680A - 一种全光纤偏振分束器的制备方法 - Google Patents

一种全光纤偏振分束器的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110376680A
CN110376680A CN201910693612.6A CN201910693612A CN110376680A CN 110376680 A CN110376680 A CN 110376680A CN 201910693612 A CN201910693612 A CN 201910693612A CN 110376680 A CN110376680 A CN 110376680A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization
optical fiber
polarization beam
beam splitter
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910693612.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张祖兴
胡伟翔
周夏冰
王达
钱禹豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Nanjing Post and Telecommunication University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Post and Telecommunication University filed Critical Nanjing Post and Telecommunication University
Priority to CN201910693612.6A priority Critical patent/CN110376680A/zh
Publication of CN110376680A publication Critical patent/CN110376680A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2553—Splicing machines, e.g. optical fibre fusion splicer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2746—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means comprising non-reciprocal devices, e.g. isolators, FRM, circulators, quasi-isolators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2773—Polarisation splitting or combining

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种全光纤偏振分束器的制备方法，所述全光纤偏振分束器，具体是一种微纳光纤偏振分束器；所述制备使用的装置包括超连续谱光源、偏振相关隔离器、偏振控制器、两根平行紧靠放置的单模光纤、拉锥平台和光谱分析仪；所述超连续谱光源（SC）的输出端与偏振相关隔离器（PD‑ISO）的输入端相连，所述偏振相关隔离器的输出端与偏振控制器（PC）的一端相连，所述偏振控制器的另一端与拉锥平台上两根平行紧靠放置光纤中的一根的输入端相连，另一根光纤的输出端与光谱分析仪（OSA）相连；所述两根平行紧贴放置的单模光纤，通过拉锥平台制作成为微纳光纤偏振分束器。

Description

一种全光纤偏振分束器的制备方法
技术领域
本发明涉及分束器制备领域，具体涉及一种全光纤偏振分束器的制备方法。
背景技术
偏振是光场的重要参量。在光纤中，光的偏振状态可能随着传播距离而发生改变。对光纤中偏振态的调制、控制、检测等技术在光纤应用中具有重要的作用。为提高光纤器件的集成度，研究人员发展了光纤偏振分束器。其基本原理在于通过控制光纤中的倏逝场传播特性，使一种偏振态低损耗乃至无损耗传输，而另一偏振态的损耗较大，无法有效传输。目前，研究人员以利用双包层单模光纤、各向异性的晶体材料包层等方法实现了高性能、高集成度的光纤偏振分束器。
近年来，微纳米尺度光纤(micro/nano-fiber)迅速发展。与通讯用光纤相比，微纳光纤的纤芯尺度更小，只有几个um，乃至几百个nm。微纳光纤具有强倏逝场、强光约束能力、相对较低的损耗和很好的柔韧性等优点，因而受到很大的关注。因为可实现低损耗的小半径弯曲光波导，例如半径小至5um，为进一步缩小光学器件提供了可能，所以微纳光纤已成为制作微型光学器件基本材料之一。基于微纳光纤的各种微型光学器件不断被报道，如马赫-曾德尔干涉仪、全光纤可调谐的谐振腔、小型激光器、全光开关、Add-Drop滤波器、快速微型传感器等。
偏振分束器是将入射光按其偏振特性进行分离的光学器件，主要应用于需要对偏振态进行有效控制的光学系统中，例如相干光学通信和干涉式光学传感器等。微纳光纤已经应用于这些领域。因此，也有需要制作基于微纳光纤的偏振分束器。
目前熔融拉锥技术有三种加热方式，分别为：直接加热法、间接加热法和部分直接加热法。直接加热法是将火焰直接与光纤接触，有着操作简单，加热速度快等优点，但缺点在于微纳光纤易受火焰冲力的影响，使成品质量下降。相比于直接加热法，间接加热法通过加热与光纤接触的陶瓷管或石英管，将光纤加热至熔融状态。该方法避免了火焰冲力的影响且加热均匀，但操作难度较大，且实验装置复杂。部分直接加热法是介于直接加热法与部分加热法之间的一种加热方法，通过将光纤放置于开槽的石英管或陶瓷管中，使用火焰加热，提高了受热的均匀性，同时也避免了火焰冲力的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种全光纤偏振分束器的制备方法，特别是一种微纳光纤偏振分束器，进而取代已有的以双包层单模光纤、各向异性晶体材料包层为材料制作而成的偏振分束器，在实现光学系统全光纤结构的同时，也为器件的进一步微小化、集成化提供一种可能。
一种全光纤偏振分束器的制备方法，所述全光纤偏振分束器，具体是一种微纳光纤偏振分束器；
所述制备使用的装置包括超连续谱光源、偏振相关隔离器、偏振控制器、两根平行紧靠放置的单模光纤、拉锥平台和光谱分析仪；
所述超连续谱光源（SC）的输出端与偏振相关隔离器（PD-ISO）的输入端相连，所述偏振相关隔离器的输出端与偏振控制器（PC）的一端相连，所述偏振控制器的另一端与拉锥平台上两根平行紧靠放置光纤中的一根的输入端相连，另一根光纤的输出端与光谱分析仪（OSA）相连；
所述两根平行紧贴放置的单模光纤，通过拉锥平台制作成为微纳光纤偏振分束器。
进一步地，所述拉锥平台，利用熔融型拉锥机，将两根涂覆层已剥落的两根单模光纤平行放置在拉锥平台上，并用夹具进行固定。首先使用拉锥机的冷修正功能，并结合两光纤的显微镜照相加以观察，使这两根光纤达到临界接触状态，接着点火产生氢氧焰，进行熔融拉锥。
进一步地，所述超连续谱光源的输出光谱范围为480-2200nm，总输出功率达800mW。
进一步地，所述偏振相关隔离器的中心波长为1064nm。
进一步地，所述制得的微纳光纤偏振分束器的耦合长度为10.67mm，直径为3.94um，能在1064波段下成功实现偏振分束，在1064波段下的线性偏振消光比为22.5dB。
本发明达到的有益效果为：（1）本发明的所有器件都以全光纤的方式耦合，受外界因素影响较小，偏振分束器制作成功率极高，且性能良好；（2）本发明中所述制得的微纳光纤偏振分束器能够在1064nm波段下成功实现偏振分束；（3）本发明中所述制得的微纳光纤偏振分束器在1064nm波段下的线性偏振消光比高达22.5dB，在其他波段下甚至可达30dB。
附图说明
图1是本发明中所用熔融型拉锥机基本结构图。
图2是本发明中制作微纳光纤偏振分束器的实验装置示意图。
图3是本发明中利用COMSOL软件仿真计算的TE（TM）模拍长随微纳光纤直径的变化图。
图4是本发明中利用COMSOL软件仿真计算的不同微纳光纤直径对应偏振分束器有起偏效果的耦合长度。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种全光纤偏振分束器的制备方法，所述全光纤偏振分束器，具体是一种微纳光纤偏振分束器。
所述制备使用的装置，如图2所示，包括超连续谱光源、偏振相关隔离器、偏振控制器、两根平行紧靠放置的单模光纤、拉锥平台和光谱分析仪。
所述超连续谱光源（SC）的输出端与偏振相关隔离器（PD-ISO）的输入端相连，所述偏振相关隔离器的输出端与偏振控制器（PC）的一端相连，所述偏振控制器的另一端与拉锥平台上两根平行紧靠放置光纤中的一根的输入端相连，另一根光纤的输出端与光谱分析仪（OSA）相连。
所述两根平行紧贴放置的单模光纤，通过拉锥平台制作成为微纳光纤偏振分束器。
所述拉锥平台，利用熔融型拉锥机，将两根涂覆层已剥落的两根单模光纤平行放置在拉锥平台上，并用夹具进行固定。首先使用拉锥机的冷修正功能，并结合两光纤的显微镜照相加以观察，使这两根光纤达到临界接触状态，接着点火产生氢氧焰，进行熔融拉锥。
所述超连续谱光源的输出光谱范围为480-2200nm，总输出功率达800mW。
所述偏振相关隔离器的中心波长为1064nm。
所述制得的微纳光纤偏振分束器的耦合长度为10.67mm，直径为3.94um，能在1064波段下成功实现偏振分束，在1064波段下的线性偏振消光比为22.5dB。
在具体制作之前，利用仿真软件对技术的可行性进行大致评估。首先，利用COMSOLMultiphysics对两根平行紧贴放置的单模光纤进行仿真计算，得出TE模和TM模的拍长随光纤直径的变化，并绘制成曲线图，如图3所示。接着，利用两偏振模式的拍长数值，采用MATLAB软件可计算出对应不同光纤直径的偏振分束器有较好起偏效果时的耦合区长度，如图4所示。根据图3和图4，可基本确定为了得到较好的偏振效果，制作的微纳光纤偏振分束器应有的结构参数。
使用超连续谱（SC）光源作为制作过程中的光源，偏振相关隔离器（PD-ISO）在保证光源输出光单向传输的同时，将输出光转变为线偏振光，偏振控制器（PC）用于改变光的偏振状态，拉锥平台将两根平行紧贴放置的SM-28单模光纤进行熔融拉锥，熔融型拉锥机的工作原理是根据熔融拉锥法来设计的，可简要概述为使用氢气火焰加热光纤中部区域，使其变为熔融状态，同时将光纤往两侧拉伸，通过该方法制的的微纳光纤具有表面光滑，形状可控等优点。使用型号为YOKOGAWA,AQ6370D的光谱仪对从器件交叉臂输出的光进行光谱分析，以实时观测微纳光纤偏振分束器的线性偏振消光比（LPER），获得偏振分束效果良好的器件。
工作原理为：本发明所使用的光纤为G.657单模光纤，将两根单模光纤剥去2-3cm涂覆层，用无水乙醇擦净后，置于拉锥机夹具中固定，并设置拉锥机具体参数。本实验拉锥机具体参数为：氢气流量160标准毫升/分钟(standard-state cubic centimeter perminute,SCCM)，夹具移动速度175μm/s，夹具初始距离为20mm。同时为了得到耦合效率最高的器件，需要保证两根微纳光纤的过渡区形状，锥腰长度与锥腰直径等完全相同。因此我们将两根光纤一起置于拉锥机中，该操作可使得两个光纤在拉伸过程中的拉伸距离，拉伸速度与受热程度完全相同，得到满足上述条件的微纳光纤。
图2为具体的实验装置。超连续谱光源（Supercontinuum Light Source，YSL，SC-5-FC，波长范围480nm-2200nm）输出光经过偏振相关隔离器（Polarization-dependentisolator，PD-ISO）后变为线偏振光，通过偏振控制器（Polarization Controller，PC）调节偏振光的偏振状态。最后通过光谱仪（OSA，YOKOGAWA,AQ6370D，波长范围600nm-1700nm）观察调节后的偏振光的光谱变化，通过不同偏振态下的光谱对比来确定器件的线性偏振消光比（LPER），以此得到偏振分束效果理想的微纳光纤偏振分束器。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (4)

1.一种全光纤偏振分束器的制备方法，其特征在于：
所述全光纤偏振分束器，具体是一种微纳光纤偏振分束器；
所述制备使用的装置包括超连续谱光源、偏振相关隔离器、偏振控制器、两根平行紧靠放置的单模光纤、拉锥平台和光谱分析仪；
所述超连续谱光源（SC）的输出端与偏振相关隔离器（PD-ISO）的输入端相连，所述偏振相关隔离器的输出端与偏振控制器（PC）的一端相连，所述偏振控制器的另一端与拉锥平台上两根平行紧靠放置光纤中的一根的输入端相连，另一根光纤的输出端与光谱分析仪（OSA）相连；
所述两根平行紧贴放置的单模光纤，通过拉锥平台制作成为微纳光纤偏振分束器。
2.根据权利要求1所述的全光纤偏振分束器的制备方法，其特征在于：所述拉锥平台，利用熔融型拉锥机，将两根涂覆层已剥落的两根单模光纤平行放置在拉锥平台上，并用夹具进行固定；首先使用拉锥机的冷修正功能，并结合两光纤的显微镜照相加以观察，使这两根光纤达到临界接触状态，接着点火产生氢氧焰，进行熔融拉锥。
3.根据权利要求1所述的全光纤偏振分束器的制备方法，其特征在于：所述偏振相关隔离器的中心波长为1064nm。
4.根据权利要求1所述的全光纤偏振分束器的制备方法，其特征在于：所述制得的微纳光纤偏振分束器的耦合长度为10.67mm，直径为3.94um，能在1064波段下成功实现偏振分束，在1064波段下的线性偏振消光比为22.5dB。
CN201910693612.6A 2019-07-30 2019-07-30 一种全光纤偏振分束器的制备方法 Pending CN110376680A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910693612.6A CN110376680A (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种全光纤偏振分束器的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910693612.6A CN110376680A (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种全光纤偏振分束器的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110376680A true CN110376680A (zh) 2019-10-25

Family

ID=68256949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910693612.6A Pending CN110376680A (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种全光纤偏振分束器的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110376680A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102721665A (zh) * 2012-05-16 2012-10-10 暨南大学 一种微纳光纤光栅折射率传感器
CN103995318A (zh) * 2014-04-22 2014-08-20 暨南大学 微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的光学上下载滤波器及其制作方法
CN108879316A (zh) * 2018-06-08 2018-11-23 哈尔滨工程大学 基于微纳光纤环与二硫化物锁模器的多波长锁模光纤激光器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102721665A (zh) * 2012-05-16 2012-10-10 暨南大学 一种微纳光纤光栅折射率传感器
CN103995318A (zh) * 2014-04-22 2014-08-20 暨南大学 微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的光学上下载滤波器及其制作方法
CN108879316A (zh) * 2018-06-08 2018-11-23 哈尔滨工程大学 基于微纳光纤环与二硫化物锁模器的多波长锁模光纤激光器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRICHENO T,BAKER V.: "ALL-FIBRE POLARISATION SPLITTER/COMBINER", 《ELECTRONICS LETTERS》 *
孙伟民等: "拉锥光纤的制作工艺与测试方法", 《光电子•激光》 *
翟艳芳: "微纳光纤消逝场耦合的偏振特性分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ward et al. Contributed review: Optical micro-and nanofiber pulling rig
CN104852259B (zh) 液滴回音壁模式激光器及其制作方法
CN105633778B (zh) 高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法
CN106526751A (zh) 一种基于微纳光纤的温控可调谐光纤滤波器及其制作方法
JPH03182704A (ja) 受動光部品およびその製造方法
Ismaeel et al. Removing the directional degeneracy of $ LP_ {11} $ mode in a fused-type mode selective coupler
Harun et al. Fabrication of tapered fiber based ring resonator
CN109655974B (zh) 一种可调谐大带宽纳米光纤带通滤波器
CN205665430U (zh) 一种光纤合束器
Wang et al. Fusion spliced microfiber closed-loop resonators
CN106477874B (zh) 一种光纤纤芯折射率调制方法
CN107765368A (zh) 一种空芯反谐振光纤的熔接方法
CN103698841B (zh) 一种微结构光纤器件
CN110501782A (zh) 一种大模场光子晶体光纤的低损耗、高强度熔接方法
Li et al. Fusion splicing soft glass microfibers for photonic devices
CN110376680A (zh) 一种全光纤偏振分束器的制备方法
CN108508535A (zh) 一种基于凸锥熔接的1x2光纤分束器的制作方法
Chen et al. Ultrathin lensed photonic crystal fibers with wide bandwidth and long working distances
JPH05508484A (ja) 光ファイバ結合器
Semenova et al. Spectral tuning of a microfiber coupler with a liquid crystal overlay
JPS63217314A (ja) 光分岐器の製造方法
Zhang et al. Through-fiber drawing of microwires: An online photonic bridge
CN107601848A (zh) 基于多步间歇式拉伸的激发多模干涉的微纳光纤制备方法
CN113866873B (zh) 一种具备色散转折点的z形微纳光纤结构及其制备方法
Mukhtar et al. Analysis of biconical taper geometries to the transmission losses in optical microfibers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191025