CN116953856A - 一种适用于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无源光器件技术领域，公开了一种适用于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法。本发明在单模光纤的一端熔接小外径光纤，采用的小外径光纤的包层直径小于单模光纤的包层直径，且小外径光纤的包层直径与待匹配的多芯光纤的芯间距相等，小外径光纤的模场直径与多芯光纤中各纤芯的模场直径一致，本发明将小外径光纤作为单模光纤和多芯光纤之间的过渡光纤，实现单模光纤与多芯光纤的高精度匹配，能够避免现有制备方法中存在的问题，具有可扩展性好、制备简单、精度高，工业化量产的优点。

Description

一种适用于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法

技术领域

本发明属于无源光器件技术领域，更具体地，涉及一种适用于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法。

背景技术

在光通信网络中,基于多芯光纤的空分复用是解决当前光通信传输容量瓶颈的最有效方法之一，多芯光纤是一种在共同的包层区中存在多个独立纤芯的新型光纤。基于空分复用理念的多芯光纤，在一根光纤中同时传输多路光信号，可极大地提高通信容量，以突破当前普通单模光纤传输容量极限。多芯光纤可几倍或几十倍的提高系统的信道和传输容量，特别是在传输容量飞速发展的5G布线时代，可在数据中心高密度布线和中短距离的传输中极大的节约布线空间。

多芯光纤的应用面临的一大挑战是制备高性能多芯光纤与标准单模光纤之间的复用解复用器件。通过复用解复用器件，多芯光纤的每个纤芯才能够与单模光纤连接，实现光信号的输入与输出。因此，适应于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法就极为重要，其成为推广多芯光纤实际应用与降低成本的关键技术之一。

目前现有的适用于多芯光纤的复用解复用器的制作方法主要有以下几种方式：

集束法：将经过腐蚀处理的单模光纤和多芯光纤分别插入经过机械钻孔或激光打孔方式处理过的圆柱体套管中，由对准平台实现对准，然后点胶固定实现多芯耦合器的制备。这种制备方法使用了氢氟酸对光纤进行腐蚀处理，单模光纤的腐蚀精度影响耦合器的性能。

拉锥法：将去除涂覆层的单模光纤插入预拉锥的玻璃套管中，拉锥毛细管的腰区，使单模光纤拉锥后的直径与多芯光纤的纤芯直径一致，单模光纤及玻璃套管从腰区切割后与多芯光纤熔接。这种制备方法加工技术复杂，对拉锥设备和熔接设备的精度控制要求很高，无法实现大批量生产。

发明内容

本发明通过提供一种适用于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法，解决现有技术中适用于多芯光纤的复用与解复用器的制备方法影响器件性能、加工技术复杂或对设备要求高的问题。

本发明提供一种适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，所述复用解复用器包括第一插芯组件、第二插芯组件和法兰；所述第一插芯组件包括第一插芯、第一尾柄和第一套筒，所述第一尾柄与所述第一插芯固定连接，所述第一尾柄能够在所述第一套筒中自由旋转；所述第二插芯组件包括第二插芯、第二尾柄和第二套筒，所述第二尾柄与所述第二插芯固定连接，所述第二尾柄能够在所述第二套筒中自由旋转；

所述方法包括以下步骤：

步骤1、剥除n根单模光纤的涂覆层，获得n个第一中间件；在每个所述第一中间件的一端熔接小外径光纤，获得第二中间件；将n个所述第二中间件穿入至所述第一插芯中，所述小外径光纤贯穿所述第一插芯并穿出第一距离，固化后对所述小外径光纤穿出的端面进行研磨，获得第三中间件；所述小外径光纤的包层直径与待匹配的多芯光纤的芯间距相等，所述小外径光纤的模场直径与所述多芯光纤中各纤芯的模场直径一致；

剥除所述多芯光纤的涂覆层，将所述多芯光纤剥除涂覆层的一端穿入至所述第二插芯中，所述多芯光纤贯穿所述第二插芯并穿出第二距离，固化后对所述多芯光纤用于与所述第三中间件进行对接的端面进行研磨；

步骤2、将所述第一套筒和所述第二套筒均水平放置并固定；通过旋转所述第一尾柄、所述第二尾柄中的至少一个，使所述第三中间件和所述多芯光纤中的各纤芯均处于预设位置，然后分别点胶固定所述第一尾柄和所述第一套筒的相对位置、所述第二尾柄和所述第二套筒的相对位置；

步骤3、利用所述法兰对所述第一插芯组件和所述第二插芯组件进行对接，完成制备。

优选的，所述小外径光纤的模场直径的取值范围为8～10微米，所述小外径光纤的包层直径的取值范围为40～80微米；所述多芯光纤的包层直径的取值范围为125～250微米。

优选的，所述多芯光纤的纤芯排布为对称性排列。

优选的，所述多芯光纤的纤芯排布为对称环形芯排布。

优选的，进行对接的所述小外径光纤和所述多芯光纤的端面均进行了镀膜处理。

优选的，所述步骤2中，利用成像系统观察所述第三中间件和所述多芯光纤中各纤芯的位置，基于观察结果旋转所述第一尾柄、所述第二尾柄中的至少一个，对纤芯的位置进行调整。

优选的，所述步骤2中，使所述第三中间件和所述多芯光纤中的各纤芯均处于预设位置包括：使所述第三中间件中的各纤芯的位置与所述多芯光纤中的各纤芯的位置一一对应，并使所述多芯光纤中距离最远的两个纤芯的连线与水平轴之间的夹角值达到预设值。

优选的，使所述多芯光纤中距离最远的两个纤芯位于水平轴或竖直轴。

优选的，所述第一插芯的外径尺寸与所述第二插芯的外径尺寸相同。

另一方面，本发明提供一种适用于多芯光纤的复用解复用器，采用上述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法制备得到。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)通常单模光纤的包层直径大于多芯光纤的芯间距，因此无法直接匹配，现有技术为了实现匹配会对单模光纤进行腐蚀或拉锥处理，上述处理会影响器件性能，或导致加工技术复杂、对设备要求高等问题。本发明提出的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法采用的是与现有方案均不同的思路，本发明在单模光纤的一端熔接小外径光纤，采用的小外径光纤的包层直径小于单模光纤的包层直径，且小外径光纤的包层直径与待匹配的多芯光纤的芯间距相等，小外径光纤的模场直径与多芯光纤中各纤芯的模场直径一致，即本发明将小外径光纤作为单模光纤和多芯光纤之间的过渡光纤，实现单模光纤与多芯光纤的高精度匹配，能够避免现有制备方法中存在的问题。

(2)本发明针对单模光纤与多芯光纤连接的难点，对连接方式进行了改进。本发明采用的插芯组件包括插芯、尾柄和套筒，即设计了带尾柄的插芯，将套筒水平放置并固定后，通过旋转尾柄使进行对准贴合的两光纤(即小外径光纤束和多芯光纤)中的各纤芯均处于预设位置，能够实现光纤直接快速低插损的连接对准，使得多芯光纤与单模光纤连接(由于本发明中单模光纤与小外径光纤连接，并将小外径光纤作为单模光纤和多芯光纤之间的过渡光纤，所以实际上是小外径光纤束与多芯光纤连接)这个耗时耗力又有难度的工作变得简单快捷。

(3)本发明中进行对准贴合的两光纤(即小外径光纤束和多芯光纤)的端面还均进行了镀膜处理，能够有效改善适用于多芯光纤的复用解复用器的回波损耗，提高器件性能。

(4)本发明提供的适用于多芯光纤的复用解复用器及其制备方法具有可扩展性好、制备简单、精度高，工业化量产的特点。

附图说明

图1为本发明提供的一种适用于多芯光纤的复用解复用器的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的适用于四芯光纤的复用解复用器进行对准定位的示意图；

图3为本发明实施例2提供的适用于七芯光纤的复用解复用器进行对准定位的示意图；

图4为本发明实施例3提供的适用于十九芯光纤的复用解复用器进行对准定位的示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明提供一种适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，参见图1，所述复用解复用器包括第一插芯组件、第二插芯组件和法兰3；所述第一插芯组件包括第一插芯101、第一尾柄102和第一套筒103，所述第一尾柄102与所述第一插芯101固定连接，所述第一尾柄102能够在所述第一套筒103中自由旋转；所述第二插芯组件包括第二插芯201、第二尾柄202和第二套筒203，所述第二尾柄202与所述第二插芯201固定连接，所述第二尾柄202能够在所述第二套筒203中自由旋转。

所述适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法包括以下步骤：

步骤1、剥除n根单模光纤4的涂覆层，获得n个第一中间件；在每个所述第一中间件的一端熔接小外径光纤5，获得第二中间件；将n个所述第二中间件穿入至注胶的所述第一插芯101中，所述小外径光纤5贯穿所述第一插芯101并穿出第一距离，固化后对所述小外径光纤5穿出的端面进行研磨，获得第三中间件；所述小外径光纤5的包层直径与待匹配的多芯光纤6的芯间距相等，所述小外径光纤5的模场直径与所述多芯光纤6中各纤芯的模场直径一致；剥除所述多芯光纤6的涂覆层，将所述多芯光纤6剥除涂覆层的一端穿入至注胶的所述第二插芯201中，所述多芯光纤6贯穿所述第二插芯201并穿出第二距离，固化后对所述多芯光纤6用于与所述第三中间件进行对接的端面进行研磨。

步骤2、将所述第一套筒103和所述第二套筒203均水平放置并固定；通过旋转所述第一尾柄102、所述第二尾柄202中的至少一个，使所述第三中间件(即小外径光纤束)和所述多芯光纤6中的各纤芯均处于预设位置，然后分别点胶固定所述第一尾柄102和所述第一套筒103的相对位置、所述第二尾柄202和所述第二套筒203的相对位置。

步骤3、利用所述法兰3对所述第一插芯组件和所述第二插芯组件进行对接，完成制备。

其中，所述小外径光纤5的模场直径的取值范围为8～10微米，所述小外径光纤5的包层直径的取值范围为40～80微米。所述多芯光纤6的包层直径的取值范围为125～250微米。

所述多芯光纤6的纤芯排布为对称性排列。例如，所述多芯光纤6的纤芯排布为对称环形芯排布。

此外，进行对接的所述小外径光纤5和所述多芯光纤6的端面还可以均进行镀膜处理，以增加光信号透射或者反射效率，提高复用解复用器的插损、回损性能。

具体的，所述步骤2中，利用成像系统(例如显微镜)观察所述第三中间件和所述多芯光纤6中各纤芯的位置，基于观察结果旋转所述第一尾柄102、所述第二尾柄202中的至少一个，对纤芯的位置进行调整。使所述第三中间件和所述多芯光纤6中的各纤芯均处于预设位置包括：使所述第三中间件中的各纤芯的位置与所述多芯光纤6中的各纤芯的位置一一对应，并使所述多芯光纤6中距离最远的两个纤芯的连线与水平轴之间的夹角值达到预设值。例如，使所述多芯光纤6中距离最远的两个纤芯位于水平轴或竖直轴。

下面结合具体实施例对本发明进行举例说明。

实施例1：

实施例1制备适用于四芯光纤的复用解复用器，插芯组件中的插芯与尾柄固定连接，尾柄沿轴向能够在套筒中自由旋转。四芯光纤的芯间距为42微米，误差小于±0.5微米，四芯光纤的包层直径为125微米，误差小于±0.5微米。小外径光纤的包层直径等于多芯光纤的芯间距，小外径光纤的模场直径与多芯光纤各纤芯的模场直径一致。小外径光纤的包层直径为42微米，误差小于±0.5微米。

由小外径光纤的包层直径和小外径光纤在第一插芯的排布方式确定第一插芯的内孔形状，第一插芯的内孔为圆形通孔，内孔的空间容纳四根小外径光纤同时穿入。由四芯光纤的包层直径确定第二插芯的内孔尺寸，第二插芯的内孔直径为125微米，误差小于±0.5微米。

剥除单模光纤的涂覆层，在单模光纤的端面熔接一段小外径光纤，将四根熔接后得到的光纤穿入注满胶水的第一插芯的内孔中，小外径光纤贯穿第一插芯端面一段距离。剥除四芯光纤的涂覆层，将四芯光纤穿入注满胶水的第二插芯的内孔中，多芯光纤贯穿插芯端面一段距离。将第一插芯和第二插芯分别加热固化，固化后对光纤端面进行研磨，端面通常研磨为平面。

将两插芯组件均水平放置，采用高精显微成像系统，在显微镜下观察四芯光纤和小外径光纤束的端面，通过旋转尾柄，使四芯光纤和小外径光纤束的任意两个距离最远纤芯均位于水平轴或均位于竖直轴，且确保四芯光纤的纤芯位置与小外径光纤束的纤芯位置相同，参见图2。

第一插芯的外径尺寸与第二插芯的外径尺寸相同，第一插芯组件与第二插芯组件水平放置，通过法兰对接并用胶水固定，完成复用复用器的制备。

实施例2：

实施例2制备适用于七芯光纤的光纤复用解复用器。

实施例2与实施例1不同之处在于：多芯光纤为七芯光纤，七芯光纤的芯间距为42微米，误差小于±0.5微米，七芯光纤的包层直径为150微米，误差小于±0.5微米。小外径光纤的包层直径等于七芯光纤的芯间距，小外径光纤的模场直径与七芯光纤各纤芯的模场直径一致。小外径光纤的包层直径为42微米，误差小于±0.5微米。

由小外径光纤的包层直径和小外径光纤在第一插芯的排布方式确定第一插芯的内孔形状，第一插芯的内孔为圆形通孔，内孔的空间容纳七根小外径光纤同时穿入。由七芯光纤的包层直径确定第二插芯的内孔尺寸，第二插芯的内孔直径为150微米，误差小于±0.5微米。

适用于七芯光纤的复用解复用器进行对准定位的示意图如图3所示，使七芯光纤和小外径光纤束的任意两个距离最远纤芯均位于竖直轴。

实施例3：

实施例3制备适用于十九芯光纤的复用解复用器。

实施例3与实施例1不同之处在于：多芯光纤为十九芯光纤，十九芯光纤的芯间距为42微米，误差小于±0.5微米，十九芯光纤的包层直径为250微米，误差小于±0.5微米。小外径光纤的包层直径等于十九芯光纤的芯间距，小外径光纤的模场直径与十九芯光纤各纤芯的模场直径一致。小外径光纤的包层直径为42微米，误差小于±0.5微米。

由小外径光纤的包层直径和小外径光纤在第一插芯的排布方式确定第一插芯的内孔形状，第一插芯的内孔为圆形通孔，内孔的空间容纳十九根小外径光纤同时穿入。由十九芯光纤的包层直径确定第二插芯的内孔尺寸，第二插芯的内孔直径为250微米，误差小于±0.5微米。

适用于十九芯光纤的复用解复用器进行对准定位的示意图如图4所示，使十九芯光纤和小外径光纤束的任意两个距离最远纤芯的连线与水平轴之间的夹角值达到相同的预设值，即达到相同的夹角，完成对准定位。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述复用解复用器包括第一插芯组件、第二插芯组件和法兰；所述第一插芯组件包括第一插芯、第一尾柄和第一套筒，所述第一尾柄与所述第一插芯固定连接，所述第一尾柄能够在所述第一套筒中自由旋转；所述第二插芯组件包括第二插芯、第二尾柄和第二套筒，所述第二尾柄与所述第二插芯固定连接，所述第二尾柄能够在所述第二套筒中自由旋转；

所述方法包括以下步骤：

步骤1、剥除n根单模光纤的涂覆层，获得n个第一中间件；在每个所述第一中间件的一端熔接小外径光纤，获得第二中间件；将n个所述第二中间件穿入至所述第一插芯中，所述小外径光纤贯穿所述第一插芯并穿出第一距离，固化后对所述小外径光纤穿出的端面进行研磨，获得第三中间件；所述小外径光纤的包层直径与待匹配的多芯光纤的芯间距相等，所述小外径光纤的模场直径与所述多芯光纤中各纤芯的模场直径一致；

剥除所述多芯光纤的涂覆层，将所述多芯光纤剥除涂覆层的一端穿入至所述第二插芯中，所述多芯光纤贯穿所述第二插芯并穿出第二距离，固化后对所述多芯光纤用于与所述第三中间件进行对接的端面进行研磨；

步骤2、将所述第一套筒和所述第二套筒均水平放置并固定；通过旋转所述第一尾柄、所述第二尾柄中的至少一个，使所述第三中间件和所述多芯光纤中的各纤芯均处于预设位置，然后分别点胶固定所述第一尾柄和所述第一套筒的相对位置、所述第二尾柄和所述第二套筒的相对位置；

步骤3、利用所述法兰对所述第一插芯组件和所述第二插芯组件进行对接，完成制备。

2.根据权利要求1所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述小外径光纤的模场直径的取值范围为8～10微米，所述小外径光纤的包层直径的取值范围为40～80微米；所述多芯光纤的包层直径的取值范围为125～250微米。

3.根据权利要求1所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述多芯光纤的纤芯排布为对称性排列。

4.根据权利要求3所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述多芯光纤的纤芯排布为对称环形芯排布。

5.根据权利要求1所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，进行对接的所述小外径光纤和所述多芯光纤的端面均进行了镀膜处理。

6.根据权利要求1所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，利用成像系统观察所述第三中间件和所述多芯光纤中各纤芯的位置，基于观察结果旋转所述第一尾柄、所述第二尾柄中的至少一个，对纤芯的位置进行调整。

7.根据权利要求1所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，使所述第三中间件和所述多芯光纤中的各纤芯均处于预设位置包括：使所述第三中间件中的各纤芯的位置与所述多芯光纤中的各纤芯的位置一一对应，并使所述多芯光纤中距离最远的两个纤芯的连线与水平轴之间的夹角值达到预设值。

8.根据权利要求7所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，使所述多芯光纤中距离最远的两个纤芯位于水平轴或竖直轴。

9.根据权利要求1所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法，其特征在于，所述第一插芯的外径尺寸与所述第二插芯的外径尺寸相同。

10.一种适用于多芯光纤的复用解复用器，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的适用于多芯光纤的复用解复用器的制备方法制备得到。