CN114503002A - 耦合光纤的方法以及光耦合器 - Google Patents

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查尔斯·马特-布雷顿
索菲·拉罗谢尔
西蒙·杜瓦尔
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Abstract

描述了将第一光纤与第二光纤彼此光学耦合的方法。该方法大体上具有步骤:将第一光纤的自由端、第二光纤和液体在耦合区域内引导至与彼此紧密接近,第一光纤的自由端具有低于临界尺寸的尺寸,第一光纤的自由端在液体内移动以沿着给定的耦合长度接触第二光纤,所述接触将第一光纤的自由端与第二光纤彼此光学耦合。

Description

耦合光纤的方法以及光耦合器
技术领域
本改进大体上涉及光纤,更具体地,涉及将光纤彼此光学耦合。
背景技术
在一些类型的光耦合器中,一个较小光纤(例如光纤锥)将被光耦合到一个较大光纤,或者反之亦然,使得在一个光纤中传播的光信号被以最高可能效率传输到另一个光纤。在这种情况下,以有利于较小光纤与较大光纤之间的连续光耦合的方式将较小光纤带到较大光纤可能是具有挑战性的。将较小光纤光耦合到较大光纤的现有方法通常包括在张力下将较小光纤和较大光纤彼此并排定位。在张力保持在两个光纤上的同时,使较小光纤与较大光纤彼此接触,然后熔合或以其他方式彼此粘合,从而固定这两个光纤之间的光耦合。尽管现有的将光纤彼此光学耦合的方法在一定程度上令人满意,但仍存有改进的空间。
发明内容
已发现,存在在减少在张紧、熔合和/或操纵较小光纤和较大光纤中相关联的风险和/或提高将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的效率的同时,将较小光纤光学耦合到较大光纤(或反之亦然)的需求。
依据本公开的第一方面,提供了一种将第一光纤与第二光纤彼此光学耦合的方法,所述方法包括:将所述第一光纤的自由端、所述第二光纤和液体在耦合区域内引导至与彼此紧密接近,所述第一光纤的所述自由端具有低于临界尺寸的尺寸,所述第一光纤的所述自由端在所述液体内移动以沿着给定的耦合长度接触所述第二光纤,所述接触将所述第一光纤的所述自由端与所述第二光纤彼此光学耦合。
进一步依据本公开的第一方面,在所述引导期间所述第二光纤可以例如不处于张紧状态下。
再进一步依据本公开的第一方面,所述引导可以例如包括:将所述自由端和所述第二光纤在所述耦合区域内引导至彼此紧密接近,然后在所述耦合区域内注入所述液体。
再进一步依据本公开的第一方面,所述方法可以例如还包括:在所述液体已经蒸发之后,将所述第一光纤的所述自由端与所述第二光纤彼此粘合。
再进一步依据本公开的第一方面,所述方法可以例如还包括:在所述引导之前,将所述第一光纤锥形化,让腰部在下降锥形部与上升锥形部之间延伸,并从所述第一光纤移除所述下降锥形部和所述上升锥形部中的一者以使所述腰部自由,从而用作所述第一光纤的所述自由端。
再进一步依据本公开的第一方面,所述方法可以例如还包括:在所述引导期间,使所述第二光纤张紧。
再进一步依据本公开的第一方面,所述移动可以例如还包括:所述第一光纤的所述自由端螺旋状地缠绕于所述第二光纤。
再进一步依据本公开的第一方面,所述引导例如可以在导向所述第一光纤的所述自由端的自由尖端的方向上逐渐执行。
再进一步依据本公开的第一方面,所述液体可以例如是乙醇。
再进一步依据本公开的第一方面,所述第一光纤和所述第二光纤可以例如由不相似的材料制成。
再进一步依据本公开的第一方面,所述第一光纤可以例如由二氧化硅制成,所述第二光纤可以例如由低声子能量玻璃制成。
再进一步依据本公开的第一方面,所述第一光纤的所述自由端的所述尺寸可以例如低于所述第二光纤的尺寸。
依据本公开的第二方面,提供了一种光耦合器,所述光耦合器包括第一光纤、光学耦合到所述第一光纤的第二光纤,所述第一光纤具有自由端,所述自由端具有低于临界尺寸的尺寸,所述第一光纤的所述自由端沿着给定的耦合长度接触所述第二光纤,从而提供光学耦合。
进一步依据本公开的第二方面,所述光耦合器可以例如还包括沿所述给定的耦合长度的在所述自由端和所述第二光纤上的保护器,所述自由端具有带有劈切端面的自由尖端,例如在所述保护器下方。在一些实施例中,所述保护器可以部分地延伸于所述自由端上方,其可以让未被所述保护器覆盖的所述自由端的尖端。
进一步依据本公开的第二方面,所述保护器可以例如由具有比所述第一光纤和所述第二光纤的折射率低的折射率的聚合物制成。
再进一步依据本公开的第二方面,所述第一光纤和所述第二光纤可以例如由不相似的材料制成。
再进一步依据本公开的第二方面,所述第一光纤可以例如由二氧化硅制成,所述第二光纤可以例如由低声子能量玻璃制成。
再进一步依据本公开的第二方面,所述自由端与所述第二光纤可以例如沿所述给定的耦合长度彼此熔合,所述自由端具有带有圆形端面的自由尖端。
再进一步依据本公开的第一方面,所述自由端可以例如缠绕于所述第二光纤。在一些实施例中,所述自由端可以缠绕于所述第二光纤达若干圈数,所述圈数为至少0.25,优选地为至少为0.5,最优选地为至少1.0。
再进一步依据本公开的第二方面,所述第二光纤的所述自由端可以例如具有大于给定的长度阈值的长度。
再进一步依据本公开的第二方面,所述第一光纤的所述自由端的所述尺寸可以例如低于所述第二光纤的尺寸。
还发现,存在在无需使用传统玻璃加工平台的情况下将较小光纤光学耦合到较大光纤的需求。典型地,这种玻璃加工平台将光纤引导到一起,然后将它们彼此熔合。虽然这种玻璃加工平台在某些情况下是有用的,但是它们可能是昂贵的、难以操作的和/或对于客户为了维修目的而携带而言是笨重的。此外,在要将不同材料的光纤彼此光学耦合的情况下,这些玻璃加工平台通常不适用,因为不同的熔点意味着当其中一个光纤被加热到期望的温度时,另一光纤可能已经不可逆地熔化和/或燃烧。相应地,一旦使用上述铰接方法将较小光纤与较大光纤彼此光学耦合,并且液体已经从耦合区域蒸发,则可以将光纤彼此粘合而不是熔合,和/或,在将光纤熔合之外还彼此粘合。
依据本公开的第三方面,提供了一种使用如上定义的光耦合器作为用于基于光纤的激光器和/或放大器的泵浦合束器的用途。这种光耦合器可以允许泵浦光束光学耦合到通信网络或基于光纤的激光器和/或放大器中使用的有源光纤中。更具体地,本文中提出的方法可以允许快速可靠地制造具有高耦合效率的泵浦合束器,而无需任何复杂的机械或加热步骤。本文中提出的方法能够减少光纤的棘手操作的量,这可以减少在光纤被操作时断开其中任何一个光纤的风险。典型的熔融光纤合束器倾向于干扰接收光纤的形状,这会降低光纤通信系统的性能,特别是当接收光纤的芯接近包层表面时。本文中提出的方法还能够实现具有显著不同的熔化温度的(例如,具有约2000℃的熔化温度的硅基玻璃和具有约300℃的熔化温度的氟基玻璃)并且因此不能使用现有技术令人满意地与彼此熔合的不相似光纤之间的光学耦合。因此,本文中提出的方法能够实现使用能够传输电磁光谱的从紫外至中红外区间的这种特殊光纤(例如,低声子能量玻璃(例如氟玻璃)光纤)的全光纤泵浦合束器的制造,并且仍然避免用于这些光纤的使用复杂、体积大、脆弱、低效和昂贵的泵浦组合系统。
在阅读了本公开之后,与本改进有关的许多其它特征及这些特征的组合对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
在附图中,
图1A至1E描绘了依据一个或多个实施例的将第一光纤光学耦合到第二光纤的方法的示例的步骤,其中第一光纤具有比第二光纤的尺寸小的尺寸;
图2A是依据一个或多个实施例的接收光纤的示例的示意图;
图2B是依据一个或多个实施例的馈送光纤的示例的示意图;
图3A是依据一个或多个实施例的在锥形化之后的图2B的馈送光纤的剖视图,其示出在下降锥形部与上升锥形部之间延伸的腰部;
图3B是依据一个或多个实施例的在移除上升锥形部并示出其自由端之后的图3A的锥形馈送光纤的剖视图;
图4A至4F描绘了依据一个或多个实施例的使用液体在耦合区域内将图2A的接收光纤光学耦合到图3B的锥形馈送光纤的自由端的方法的示例的步骤;
图5是依据一个或多个实施例的光耦合器的示例的示意图,在该光耦合器中,接收光纤与锥形馈送光纤的自由端已在耦合区域内与彼此粘合;以及
图6是依据一个或多个实施例的光耦合器的示例的示意图,在该光耦合器中,接收光纤与锥形馈送光纤的自由端已在耦合区域内与彼此融合。
具体实施方式
图1A至1E图示出了将第一光纤10光学耦合到第二光纤12的方法的示例,其中第一光纤10具有尺寸D1,该尺寸D1小于第二光纤12的尺寸D2
在一些实施例中,第一光纤10和第二光纤12具有类似的标称尺寸,例如第二尺寸D2。在这样的实施例中,为了光耦合的目的,第一光纤10可以向下锥形化到第一尺寸D1。在一些其他实施例中,第一光纤10可以具有比第二光纤12的第二尺寸D2小的标称尺寸。注意,在光纤是圆形截面形状的实施例中,尺寸可以是相应光纤的直径。然而,在一些其他实施例中,光纤可以不具有圆形截面形状。例如,光纤可以具有多边形截面形状、不规则截面形状或任何其他合适的截面形状。
在任何情况下,第一尺寸D1小于临界尺寸Dc。临界尺寸Dc可以因实施例而异,并且通常定义为,在低于该尺寸下,当在液体16内时第一光纤10的自由端14将在第二光纤12上方自由移动和滑动的尺寸。在一些实施例中,临界尺寸Dc低于50μm,优选地低于35μm,最优选地低于20μm。临界尺寸Dc取决于第一光纤10。例如,临界尺寸Dc可以取决于第一光纤10的形状和/或材料。
如图1A中所示,第一光纤10和第二光纤12将在耦合区域18内通过液体16而与彼此光学耦合。更具体地,图1B示出了,当第一光纤10的自由端14、第二光纤12和液体16在耦合区域18内被引导至与彼此紧密接近时,第一光纤10的自由端14在液体16内移动,以沿着如图1C中所示的部分耦合长度Lp地、并导向如图1D中所示的耦合长度Lc地接触第二光纤12。现在,随着液体16蒸发,沿着耦合长度Lc形成的接触将第一光纤10的自由端14与第二光纤12彼此光学耦合,其结果如图1E中所示。在一些实施例中,耦合长度Lc可以在5mm至100mm之间变化。在一些其他实施例中,耦合长度Lc可以是至少100mm,优选地是至少200mm或更长。在一些实施例中,通过将至少自由端14与第二光纤12在耦合区域18内彼此熔合或粘合来永久固定该接触。替代地,可以通过将至少自由端14与第二光纤12在耦合区域18内彼此熔合并且粘合来永久固定该接触。
如图1B和1C中可见的,在自由端14与第二光纤12之间形成的接触可以沿着导向第一光纤10的自由端14的自由尖端22的方向20逐渐形成。然而,在一些其他实施例中,该接触可以沿着相反的方向形成,或者沿着耦合长度Lc全长同时形成。
旨在自由端14、第二光纤12和液体16在耦合区域18内被引导的顺序可以因实施例而异。例如,可以首先将自由端14和第二光纤12在耦合区域18内引导至彼此紧密接近,然后可以将液体16在耦合区域18内注入。可以使用移液管(例如,mL移液管、液体喷射装置)或任何其他液体注入设备来注入液体16。在一些其他实施例中,可以首先将液体16注入到自由端14上,然后将其在耦合区域18内引导至紧密接近第二光纤12。替代地,或附加地,可以首先将液体16注入到第二光纤12上,然后将其在耦合区域18内引导至紧密接近自由端14。
液体的类型及其体积可以因实施例而异。例如,液体16的示例可以包括乙醇(如异丙醇、丙酮等)、溶剂(如甲苯、水等)和任何其他清洁液体。在一些实施例中,酒精是优选的,因为它是快速干燥液体,然而可以使用任何其他快速干燥液体。所使用的液体体积也可以基于第一光纤10和第二光纤12的第一尺寸D1和第二尺寸D2以及基于耦合长度Lc而变化。液体16的蒸发时间可以取决于所使用的液体的类型及其体积。
第一光纤10和第二光纤12可以具有不同的几何形状。第一光纤10和第二光纤12也可以是不同类型的,包括但不限于单包层光纤、双包层光纤、多包层光纤、无芯光纤、单芯光纤和多芯光纤和/或任何合适的专用光纤。第一光纤10和第二光纤12还可以具有任何适当形状的相似或不相似的横截面,包括但不限于d形、圆形、八角形等。取决于实施例地,第一光纤10和第二光纤12中的每一者可以具有一个、零个或几个芯。如可以理解的,在一些实施例中,第一光纤10和第二光纤12可以由类似的材料制成。例如,第一光纤10和第二光纤12都可以由硅基玻璃或低声子能量玻璃制成。在一些其他实施例中,第一光纤10和第二光纤12可以由不同的材料制成。例如,第一光纤10可以由硅基玻璃制成(熔化温度约为2000℃),第二光纤12可以由低声子能量玻璃制成(熔化温度约为300℃),反之亦然。
在本公开中,表达“低声子能量玻璃”旨在涵盖具有低于硅基玻璃的声子能量的最大声子能量(即低于800cm-1)的任何玻璃。由低声子能量玻璃制成的光纤通常具有从紫外(例如,从10nm至400nm)至中红外区间(即,2.5μm至更长波长)的透射窗口,这与由高声子能量玻璃制成的光纤不同,高声子能量玻璃(例如硅基玻璃)相反地展现仅在近红外区(例如,至多2.4μm)的给定部分中的透射窗口。可以理解的是,使用由低声子能量玻璃制成的光纤允许在中红外区中的波长处的光子沿着相应长度的光纤传播,这与高声子能量玻璃的光纤相反,高声子能量玻璃的光纤反而阻止这些光子的传播。相应地,本文中描述的方法对于意在在电磁光谱的中红外区间中操作的光学器件特别有用。低声子能量玻璃的示例包括氟化物基玻璃、硫属化物基玻璃、硫属卤化物基玻璃或碲化物基玻璃。在某些情形下,一些氧化物玻璃(例如碲酸盐基玻璃)可被认为是低声子能量玻璃。例如,在一些实施例中,低声子能量玻璃是氟化锆玻璃,该氟化锆玻璃具有包括ZrF4的组合物,该ZrF4例如是ZBLAN(ZrF4/HfF4、BaF2、LaF3、NaF和AlF3)。在一些其他实施例中,低声子能量玻璃是具有包括InF3的组合物的氟化铟玻璃。在替代实施例中,低声子能量玻璃是具有包括AlF3的组合物的氟化铝玻璃。在进一步的实施例中,低声子能量玻璃是具有包括As2S3、As2Se3、AsTe、AsSSe、AsSTe、GaLaS、GeAsS、GeAsSe等的组合物的硫属化物玻璃。可以使用具有在中红外区中的透射窗口的任何其他合适的低声子能量玻璃。
图2A至图4F示出了将第一光纤耦合到第二光纤的方法的另一示例。在该示例中,第一光纤是馈送光纤110,即,意在将光信号(例如,泵浦信号)馈送到第二光纤中的光纤。仍在该示例中,第二光纤是接收光纤112,即,意在从馈送光纤110接收光信号的光纤。如在图2A和2B中所示的具体示例中所示的,馈送光纤110和接收光纤112中的每一者具有由包层132包围的芯130,该包层132又被通常由聚合物制成的一层或几层涂层134包围。如这些图中所示的,馈送光纤110和接收光纤112具有相似的标称尺寸D0。虽然在该实施例中馈送光纤110具有芯130,但是在一些其他实施例中馈送光纤110可以是无芯的。虽然在该实施例中接收光纤112具有单个芯,但是接收光纤112可以具有多个芯。
图3A示出了将馈送光纤110沿着给定区域136去涂覆,然后锥形化,让腰部138在下降锥形部140与上升锥形部142之间延伸。可以通过加热馈送光纤110并拉动两端来进行锥形化。为了获得馈送光纤110的自由端114,可以从馈送光纤110移除下降锥形部140和上升锥形部142中的一者。例如,如图3B中所描绘的,馈送光纤110在腰部138与上升锥形部142的接合处附近被简单地切割或以其他方式被劈开。优选地,切割馈送光纤110,以去除上升锥形部142的大部分,或最优选地去除整个上升锥形部142。已发现,让一部分上升锥形部142在自由端114的末端处可能导致不期望的重量,从而阻碍当在液体内时馈送光纤110的自由端114的自由运动。然而,在一些实施例中,只要不期望的重量低于给定的不期望重量阈值,则这一部分上升锥形部142可以以自立的方式保留在腰部138的末端处。优选地,自由端114的尖端位于下降锥形部140中或位于腰部138中,以避免尖端处的不期望的重量。在沿着腰部138的某处切割馈送光纤110也可以是令人满意的。在一些实施例中,腰部138长于给定的长度阈值。
图4A至图4F描绘了使用液体116在耦合区域内118将图2A的接收光纤112光学耦合到图3B的锥形馈送光纤110的自由端114的方法的示例的步骤。
如图4A中所描绘的,接收光纤112的涂层134被沿着接收光纤的给定部分去除,在下文中称为“未涂覆部分150”。在一些实施例中,未涂覆部分150可以具有延伸至15cm的长度。如图所示,接收光纤112沿其轴向方向张紧。更具体地,在该实施例中,接收光纤112的仍被涂覆的末端例如使用胶带154固定在分开的表面152上。在接收光纤112内施加张力可以简化其他操作,因为接收光纤112可以保持稳定。
如图4B中所示,馈送光纤110的仍被涂覆的部分例如使用另一胶带154’固定在接收光纤旁边的表面152中的一个表面上。在该位置中,非锥形部156、下降锥形部140和腰部138共同形成馈送光纤110的自由端114,该自由端114部分地自立于接收光纤112的旁边。馈送光纤110和接收光纤112应保持彼此接近。如图所示,由于馈送光纤110的自由端114此时没有固定到任何地方,所以自由端114是悬空的。
如上所讨论的,并在图4C中所示的,可以在耦合区域118内注入液体116,在这种情况下,该耦合区域118位于下降锥形部140与腰部138之间的接合处附近,从而使得馈送光纤110的腰部138朝向接收光纤112移动。已发现,在一些实施例中,当沿着第一方向120并导向馈送光纤110的自由端114的自由尖端122地逐渐注入液体116时,馈送光纤110的自由端114将自身螺旋状地缠绕于第二光纤112。为了有利于这种缠绕,已发现,以前进与后退顺序注入液体116是方便的,这包括沿第一方向120然后沿如图4D中所示的相反方向160注入液体116,如此反复,直到自由端114已将自身螺旋状地缠绕于第二光纤112达期望圈数为止。在一些实施例中,该期望圈数可以是至少0.25,优选地至少0.5,最优选地至少1.0。例如,在一些优选实施例中,期望圈数从2圈至4圈变化。这种套索型缠绕有利于自由端114与接收光纤112之间的令人满意的接触。图4F示出了一旦液体116已蒸发,馈送光纤110和接收光纤112就根据本文中描述的方法而与彼此光学耦合,这可能需要几分钟。假设自由端114将自身螺旋状地缠绕于接收光纤112,并且此后由于作用在馈送光纤110的自由端114与接收光纤112之间的摩擦和/或分子间作用力而保持如此。自由端114将自身缠绕于接收光纤112的方式在至少某些情形下是有利的。例如,在馈送光纤110和/或接收光纤112具有多个芯(例如,周向分布在包层内的多个芯)的实施例中,该缠绕可以使得这些芯中的每个芯更靠近另一光纤,这又可以提高所得到的光耦合器的耦合效率。在一些实施例中,当馈送光纤110被引导到耦合区域118中时,接收光纤112也是无张紧的,而不是处于张紧状态下或以其他方式松动。在一些其他实施例中,馈送光纤110的自由端114可以不缠绕于接收光纤112。例如,自由端114可以至少沿着接收光纤112的给定部分平行于接收光纤112。
为了验证光学耦合是令人满意的,可以执行耦合效率测试。如果耦合效率不令人满意,则可以将馈送光纤110和接收光纤112彼此分离,并且可以重复该方法直到耦合效率被认为是令人满意的。
图5示出了光耦合器200的一部分,其中馈送光纤210的自由端214与接收光纤212之间的接触通过沿耦合区域118施加保护器262而被固定,所述保护器262例如是粘合剂、聚合物(例如Cytop CTX-AE、Defensa EXOP-255)、玻璃或任何其他保护材料。在这样的实施例中,自由端214的自由尖端222留存有其劈切端面264。取决于实施例的,劈切端面264可以是规则切口或不规则切口。在所示的实施例中,劈切端面264位于保护器214的下方。然而,在一些其他实施例中,由于保护器214可仅部分地覆盖自由端214,所以劈切端面264可以不在保护器214下方。在一些实施例中,粘合剂和/或聚合物可以具有比馈送光纤210和接收212的折射率低的折射率,以将在其中传播的光引导限制在光纤内并提高耦合效率。然而,在一些其他实施例中,粘合剂和/或聚合物的折射率可以大于或等于馈送光纤210和接收光纤212的折射率。在一些实施例中,聚合物可以是可UV固化的。在一些其他实施例中,保护器可以以两个载玻片的形式提供,所述两个载玻片将馈送光纤210和接收光纤212彼此夹在中间。在一些实施方案中,除了使用两个载玻片之外,还可以使用聚合物。如在该具体实施例中所示,保护器262可以与散热器263物理接触。
例如,例如如图4F中所示的在其中馈送光纤210与接收光纤212光学耦合的光耦合器(不含粘合剂或聚合物)已实现了约92%的耦合效率,而图5的光耦合器200则已实现了约95%的耦合效率。
除了消耗更少的时间外,这种无熔合的光耦合器已被发现在要留存接收光纤的形状的应用中(例如在光通信应用中)以及在要将光在由于它们不同的熔化温度而不能与彼此熔合的两个不同材料的光纤之间光学耦合的应用中是有用的。
图6示出了替代的光耦合器300,在该替代的光耦合器300中,馈送光纤310的自由端314与接收光纤312之间的接触是通过将自由端314与接收光纤312彼此熔合而固定的。在这样的实施例中,自由端314的自由尖端322被稍微熔化,因而具有熔化样的外观,例如具有圆形端面366。在一些实施例中,仅自由端314的一部分可熔合到接收光纤312,由此让自由尖端322具有劈切端面。
这种光耦合器在包层泵浦光纤激光器和光纤放大器中得到了应用。在这些激光器中,纤芯含有必须向其提供能量以使其进入其将为激光器或放大器提供增益的激发态中的活性离子。能量可以由较低波长的泵浦激光器提供。在高功率、多芯或多材料光纤激光器或放大器的情况下,将泵浦注入光纤包层中可能是有益的。这种光耦合器提供了一种将泵浦注入包层中的装置,该装置具有非常好的效率、简单、易于使用并且与多芯光纤以及不同光纤材料之间(例如从二氧化硅馈送光纤至氟化物接收光纤)的耦合适配。
在一些实施例中,下降锥形部的长度可以是至少4.0cm,优选地是至少5.0cm,最优选地是至少7.0cm。腰部的长度可以是至少1.0cm,优选地是至少2.0cm,最优选地是至少4.0cm。在一些实施例中,腰部的直径可以在15μm至44μm之间。这些示例性值仅作为示例提供,如同对于下降锥形部的长度的其他尺寸,腰部的长度及其尺寸可以在一些其他实施例中使用。考虑到一些实验,已发现,通过增加下降锥形部的长度和通过减小腰部的直径,可能导致提高的耦合效率。
光耦合器-示例1
通过将具有75mm长度的由硅基玻璃制成的无芯光纤和具有2.0cm长度的下降锥形部光学耦合到由硅基玻璃制成的双包层光纤,并且腰部的直径为22μm,来形成光耦合器。使用低折射率聚合物来固定接触。利用该耦合器实现了约92%的耦合效率。
光耦合器-示例2
通过将由硅基玻璃制成的无芯光纤和具有75mm长度的锥形光学耦合到由声子能量玻璃(更具体地为ZBLAN)制成的双包层光纤,来形成光耦合器。使用低折射率聚合物来固定接触。利用该耦合器实现了约90%的耦合效率。
光耦合器-示例3
通过将由与具有90mm长度的无芯光纤锥熔合拼接的硅基玻璃制成的无芯光纤光学耦合至由7%掺铒ZBLAN制成的双包层光纤,来形成全光纤硅-氟玻璃光纤合束器。使用低折射率聚合物来固定接触。利用该耦合器实现了约90%的耦合效率。
可以理解,以上描述和示出的示例旨在仅是示例性的。例如,可以理解,在一些实施例中,馈送光纤将要光学耦合到接收光纤的包层。在一些实施例中,在将接收光纤与馈送光纤彼此粘合和/或熔合之前不需要蒸发液体,因为可以使用布简单地去除液体。此外,在一些实施例中,馈送光纤可以在沿着下降锥形部的某个点处被切割,从而去除下降锥形部、腰部和上升锥形部的一部分。在这样的实施例中,只要馈送光纤的自由端的尺寸低于临界尺寸,则该馈送光纤的自由端能够在液体内朝向接收光纤移动。期望的是,第一光纤和第二光纤可以沿着横向取向而被引导朝向彼此。更具体地,在一些其他实施例中,第一光纤和第二光纤可以以斜向的方式被引导朝向彼此。范围由所附权利要求指示。

Claims (25)

1.一种将第一光纤与第二光纤彼此光学耦合的方法,所述方法包括:将所述第一光纤的自由端、所述第二光纤和液体在耦合区域内引导至与彼此紧密接近,所述第一光纤的所述自由端具有低于临界尺寸的尺寸,所述第一光纤的所述自由端在所述液体内移动以沿着给定的耦合长度接触所述第二光纤,所述接触将所述第一光纤的所述自由端与所述第二光纤彼此光学耦合。
2.如权利要求1所述的方法,其中,在所述引导期间,所述第二光纤不处于张紧状态下。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述引导包括:将所述自由端和所述第二光纤在所述耦合区域内引导至彼此紧密接近,然后在所述耦合区域内注入所述液体。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:在所述液体已经蒸发之后,将所述第一光纤的所述自由端与所述第二光纤彼此粘合。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括:在所述引导之前,将所述第一光纤锥形化,让腰部在下降锥形部与上升锥形部之间延伸,并从所述第一光纤移除所述下降锥形部和所述上升锥形部中的一者以使所述腰部自由,从而用作所述第一光纤的所述自由端。
6.根据权利要求5所述的方法,还移除所述腰部,从而让所述下降锥形部和所述上升锥形部中的另一者用作所述第一光纤的所述自由端。
7.如权利要求1所述的方法,还包括:在所述引导期间,使所述第二光纤张紧。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述移动包括:所述第一光纤的所述自由端螺旋状地缠绕于所述第二光纤。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,在导向所述第一光纤的所述自由端的自由尖端的方向上逐渐执行所述引导。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述液体为乙醇。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一光纤和第二光纤由不相似的材料制成。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述第一光纤由二氧化硅制成,以及所述第二光纤由低声子能量玻璃制成。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二光纤是多芯光纤。
14.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一光纤的所述自由端的所述尺寸低于所述第二光纤的尺寸。
15.一种光耦合器,其包括第一光纤、光学耦合到所述第一光纤的第二光纤,所述第一光纤具有自由端,所述自由端具有低于临界尺寸的尺寸,所述第一光纤的所述自由端沿着给定的耦合长度接触所述第二光纤,从而提供光学耦合。
16.根据权利要求15所述的光耦合器,还包括:沿所述给定的耦合长度的在所述自由端和所述第二光纤上的保护器,所述自由端具有带有劈切端面的自由尖端。
17.根据权利要求16所述的光耦合器,其中,所述保护器由具有比所述第一光纤和所述第二光纤的折射率低的折射率的聚合物和玻璃中的至少一种制成。
18.根据权利要求16所述的光耦合器,其中,所述保护器与散热器物理接触。
19.根据权利要求15所述的光耦合器,其中,所述第一光纤和第二光纤由不相似的材料制成。
20.根据权利要求15所述的光耦合器,其中,所述第一光纤由二氧化硅制成,以及所述第二光纤由低声子能量玻璃制成。
21.根据权利要求15所述的光耦合器,其中,所述自由端与所述第二光纤沿所述给定的耦合长度彼此熔合,所述自由端具有带有圆形端面的自由尖端。
22.根据权利要求15所述的光耦合器,其中,所述自由端缠绕于所述第二光纤。
23.根据权利要求15所述的光耦合器,其中,所述第一光纤的所述自由端具有多于给定的长度阈值的长度。
24.根据权利要求15所述的光耦合器,其中,所述第一光纤的所述自由端的所述尺寸低于所述第二光纤的尺寸。
25.一种使用权利要求15至24中任一项所述的光耦合器作为用于基于光纤的包层泵浦激光器和/或放大器的泵浦合束器的用途。
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