CN1175003A - 光纤耦合器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

对于用将两条单模光纤1和2平行放置并在其纵向某一位置熔化并拉伸的方法制成的光纤耦合器来说,偏振相关插入损耗的变化量可以通过在制造过程中在熔化拉伸段3的光耦合区3′扭转一个角度来消除,这一扭转使位于熔化拉伸段的光耦合区3′一端与光纤1和2纵向正交的横截面上连结光纤1和2中心的直线方向与光耦合区3′另一端与光纤纵向正交的横截面上连结两光纤中心的直线方向互成大约90°角。

Description

光纤耦合器及其制造方法

本发明涉及一个通过熔化和拉伸单模光纤而制成的熔化拉伸型光纤耦合器。具体地讲，本发明涉及一个可改善偏振相关性的光纤耦合器及其制造方法。

在光纤通信、光学仪器、光纤传感器等领域中，通过熔化和拉伸单模光纤而制成的熔化拉伸型光纤耦合器(以下简称“光纤耦合器”)应用在通过光纤发散或会聚光信号的场合。

图11是一个传统光纤耦合器的透视图。图中标号1和2代表光纤，标号1a和2a代表包层，标号3代表熔化拉伸段。另外，每个标号P1，P2，P3，P4分别代表一个端口。

这种类型的光纤耦合器通常用如下方法制造：

首先，准备两根包有塑料覆层的单模光纤1和2，然后将每条光纤1、2中间部分的覆层均剥去，露出里面的光纤包层1a和2a。接下来，将两条光纤1和2平行的放置在光纤耦合器制造机上，并使露出的部分相接触。这种制造方法中使用的光纤耦合器制造机有一个带有用来纵向拉伸光纤1和2的驱动装置的工作台。两条光纤剥去覆层部分的两端用粘结剂，束带等粘在一起，以使两条光纤剥去覆层部分的包层1a和2a表面间保持接触。在这样的条件下，用煤气灯或电热器加热包层1a和2a相接触部分的中间段，以使包层1a和2a熔合在一起。在通过对熔融段3进行纵向拉伸使两光纤的熔融段3得到拉长的过程中，加热持续进行。在这种方法中，拉伸得越长，熔化拉伸段3处的光耦合水平越高。也就是说，当光从位于光纤1或2一端的端口P1或P2中的一个端口入射时，由于熔化拉伸段3的光耦合作用使一定比例的光进入另一条光纤，从而使两条光纤均能通过其另一端的端口P3和P4发送光。因此，拉伸过程中要随时测定从每个输出端发送出的光量，直到达到所需的光耦合水平为止。拉伸结束后，将熔化拉伸段3放置在一个保护盒中以保证环境稳定性，这样光纤耦合器就制成了。

用这种方法将两种光纤熔化并拉伸制得的光纤耦合器可使在熔化拉伸段3实现光耦合；实现了光纤耦合器使光发散和会聚的耦合功能。

但是，最近在使用激光做光源的通信系统中，光纤耦合器的光耦合水平依赖于入射光的偏振状态成为了一个问题，即当光从输入端端口P1入射后经输出端端口P3或P4出射时，耦合器的插入损耗随入射光的偏振状态的变化而变化。特别是，在一个使用多级光纤耦合器的系统中，插入损耗随偏振积累而变化，这可能会导致更大的问题。这样一种依赖于偏振的插入损耗的变化称为“偏振相关损失”或“PDL”。

对于由上述的传统方法制成的光纤耦合器，(PDL)偏振相关损失是不可避免的，原因如下：

图12是图11所示的光纤耦合器沿穿过熔化拉伸段3的光耦合区的直线C-C截开的横截面图。该横截面图的坐标原点是构成光纤耦合器的两条光纤1、2中的光纤1的中心；Z轴沿光纤1的纵向方向；在垂直于Z轴的平面上，X轴沿连结两条光纤1和2中心的方向，Y轴垂直于X轴。

现在，假设一束某种偏振状态的光从端口P1射入光耦合区。例如，图13所示为沿X轴方向偏振的平面偏振光入射的情形，图14所示为沿Y轴方向偏振的平面偏振光入射的情形。这些图中的箭头代表入射光的偏振方向和在相邻光纤中与入射光耦合的耦合光的方向。在光耦合区，芯/包层结构是不对称的；因此，加剧了X偏振模和Y偏振模的衰减，产生了传播常数的差；这样，产生最大光耦合和最小光耦合时的波长出现差异，从而导致了偏振相关损失(PDL)。因而，从光纤耦合器输出光的耦合比随入射光的偏振态的变化而变化，例如图15所示的，耦合比依赖于入射光是X偏振还是Y偏振。同理，耦合器端口P1和P3或P1和P4间的插入损耗也随入射光的偏振态变化而变化，因而产生了偏振相关损失(PDL)。

这里，耦合比可由下式确定。如，当光从P1端口入射时，从P3端口射出的光量为P3，从P4端口射出的光量为P4，由下式给出：

耦合比(％)＝{P4/(P3+P4)}×100

本发明的目的是提供一种通过熔化并拉伸单模光纤而制成的光纤耦合器，它可以消除基于偏振的插入损耗(PDL)的变化；并且提供这种光纤耦合器的制造方法。

为实现上述目的，本发明的第一方面是制作光纤耦合器，制作这个光纤耦合器可将两条单模光纤平行放置，然后在两条光纤纵向的一个位置进行熔化并拉伸以形成一个具有光耦合区的熔化拉伸段，这种光纤耦合器的特征是：两条特定直线间成90°±10°角关系，这两条直线分别位于两个平面上，这两个平面分别是过熔化拉伸段的光耦合区两端与光纤纵向正交的横截面，其上的这两条直线分别是连结两光纤中心的直线。

归因于本发明的第一方面所述的光纤耦合器的上述构造，传统光纤耦合器的偏振相关损失(PDL)性能可以用相对简便的技术进行改进，即使位于过熔化拉伸段的光耦合区两端与光纤纵向正交的两个横截面上的两条连结光纤中心的直线互成90°角，误差在±10°范围内。此外，由于没有复杂的结构且具有与传统型光纤耦合器几乎相同的尺寸，这种光纤耦合器成本低，体积小。

本发明的第二方面是这种光纤耦合器的制造方法：将两条单模光纤平行放置，在光纤纵向的一个位置进行加热使光纤熔化，同时拉伸以便形成具有光耦合区的熔化拉伸段，这种方法的特征在于在加热过程中包含了在熔化拉伸段的光耦合区将光纤扭转一个角度的步骤。

归因于本发明第二方面所述的光纤耦合器制造方法的上述机理，光纤耦合器的偏振相关损失可以简便地通过在熔化拉伸过程中在熔化拉伸段将光纤扭转一个角度来改善。相应地，操作也很简便，而且由于所用的制造机仅需要在原有的光纤耦合器制造机的基础上增加一个用来扭转熔化拉伸段的装置，这种制造机也可很容易的以低成本引入到现有的生产线中去。此外，由于所用生产时间几乎与传统方法相同，从效率的角度来看，第二方面所述的方法也是很实用的。

另外，由于扭转是加在熔化拉伸步骤中的，所得的扭转部分在扭转变形后得到额外的加热。因此，由扭转引起的变形可被消除，可得到具有优异光学性能和机械可靠性的光纤耦合器。

本发明的第三方面是这种光纤耦合器的另一种制造方法：将两条单模光纤平行放置，在光纤纵向的一个位置进行加热使光纤熔化，同时拉伸光纤以便形成具有光耦合区的熔化拉伸段。这种方法的特征是在加热前进行光纤的扭转。

归因于本发明的第三方面所述的制造光纤耦合器的上述机理，光纤耦合器的偏振相关损失可以简便地通过在熔化拉伸前将光纤扭转一角度来改善。相应地，操作也很简便，而且由于所用的制造机仅需在原有的光纤耦合器制造机的基础上增加一个用来扭转熔化拉伸段的装置，因此这种制造机也可很容易地以低成本引入到现有的生产线中去。此外，由于所用生产时间几乎与传统方法相同，从效率的角度看，第三方面所述的方法也很实用。

另外，由于扭转是加在熔化拉伸步骤之前的，所得的扭转部分在扭转变形后得到额外的加热，因此，由扭转引起的变形就被消除，得到了有优异光学性能和机械可靠性的光纤耦合器。

本发明的第四个方面是这种光纤耦合器的第三种制造方法：将两条单模光纤平行放置，在光纤纵向的一个位置进行加热使光纤熔化，同时拉伸光纤以形成一个具有光耦合区的熔化拉伸段，这种方法的特征是：在加热过程中包含了将熔化拉伸段的光耦合区切成两段，并将其中一段绕着切割平面的法线旋转后将这两段光纤在切割平面上对接的步骤，然后进行加热使熔化拉伸段熔化并拉伸它。

归因于本发明第四方面所述的制造光纤耦合器的上述机理，光纤耦合器的偏振相关损失可以简便地在熔化拉伸步骤中，通过把熔化拉伸段的光耦合区切成两段，将其中一段绕切割平面的法线旋转后再将这两段在切割面上对接的方法来改善。相应地，操作也很简便，而且由于所用的制造机仅需在原有的光纤耦合器制造机的基础上增加一个切割装置和一个旋转光纤的装置，这种制造机可以很容易的以低成本引入到现有的生产线中去。

另外，由于切割和接合步骤是在熔化拉伸过程中进行的，所得的接合部在接合之后得到了额外的加热。因此，由于接合而造成的阶跃结构可以被消除，从而获得了具有优异光学性能和机械可靠性的光纤耦合器。

图1是依据本发明原理制成的一个光纤耦合器的实施例的透视图；

图2A是图1所示的光纤耦合器沿A-A线的剖面图，其中输入的是X方向偏振光；

图2B是图1所示的光纤耦合器沿B-B线的剖面图，其中输入的是X方向偏振光；

图3A是图1所示的光纤耦合器沿A-A线的剖面图，其中输入的是Y方向偏振光；

图3B是图1所示的光纤耦合器沿B-B线的剖面图，其中输入的是Y方向偏振光；

图4A和4B是依据本发明原理制造的光纤耦合器的透视图组，它按顺序表示出了第三种实施例的制造步骤；

图5A和5B也是依据本发明原理制造出的光纤耦合器的透视图组，它按顺序表示出了第四种实施例的制造步骤；

图6示出了一个由本发明中第四实施例得到的光纤耦合器的透视图；

图7是光纤耦合器偏振相关损失(PDL)测量系统的结构示意图；

图8是依照本发明一个示例制得的光纤耦合器的PDL特性曲线图；

图9是依照本发明另一个示例制得的光纤耦合器的PDL特性曲线图；

图10是依照本发明一个比较例制得的光纤耦合器的PDL特性曲线图；

图11是一个传统光纤耦合器实例的透视图；

图12是图11沿C-C线的剖面图；

图13是图11所示传统光纤耦合器沿C-C线的剖面图，其中输入的是X方向偏振光；

图14是图11所示传统光纤耦合器沿C-C线的剖面图，其中输入的是Y方向偏振光；

图15是使用传统光纤耦合器所得的X向偏振光和Y向偏振光的波长-耦合比特性曲线图；

图16A，16B，16C是旋转180°后的光耦合区的横截面图，其中输入的是X方向偏振光。

本发明将在下面做进一步的详细阐述。图1是本发明的一个光纤耦合器实施例的透视图。

在本实施例中，光纤耦合器是通过将两条单模光纤1和2平行放置，再在光纤纵向的某一位置进行熔化和拉伸制得的；这种耦合器与传统类型的耦合器有很大的不同：在熔化拉伸段3的光耦合区3′进行了扭转(形成一个扭转部分4)以使位于熔化拉伸段3的光耦合区3′两端与光纤1和2纵向正交的两个横截面上的两条连结光纤1和2中心的直线互成大约90°角。

图2和3是图1所示光纤耦合器在熔化拉伸段3的光耦合区3′的上游端和下游端的剖面图。图2A和3A是图1沿A-A线的剖面图，图2B和3B是图1沿B-B线的剖面图。坐标轴与图12所示相同。

现假设一束某种偏振态的光从入射端沿端口P1射入扭转部分4。例如，图2A和2B表示的是沿X轴方向偏振的面偏振光入射的情形。图2A中所示的位于扭转部分4上游端的X偏振光转变成为图2B中所示的位于扭转部分4下游端的Y偏振光。另一方面，图3A和3B表示出沿Y轴方向偏振的平面偏振光入射的情形。图3A所示的位于扭转部分4上游端的Y偏振光转变成为图3B所示的位于扭转部分4下端的X偏振光。

这样，由于本实施例的光纤耦合器中的光纤1和2在扭转部分4均被扭转大约90°，当光通过扭转部分4后，入射的X偏振光变成了Y偏振光，入射的Y偏振光变成了X偏振光。因此，X偏振的入射光与Y偏振的入射光在光耦合区3′都经历了相同程度的X偏振和Y偏振的耦合，从而偏振相关损失(PDL)的变化可被降至一个极低的水平。

理论上讲，入射时为X偏振(或Y偏振)的光通过使用一种在光耦合区3′将两条光纤1和2均扭转90°的光纤耦合器时，可以百分之百地被转变为Y偏振(或X偏振)光，从而偏振相关损失(PDL)可被完全消除。相应地，因为表示入射光偏振状态的向量可以写成X偏振和Y偏振的向量和的形式，所以可以设想入射光的偏振相关插入损耗(PDL)的变化几乎可被减小到零。

应当指出，尽管本实施例的光耦合区3′被扭转了将近90°，但光纤1和2可以被扭转多次以使在光耦合区3′上游端连结光纤1、2中心的直线与在光耦合区3′下游端连结光纤1、2中心的直线互成约90°角。也就是说，光耦合区3′可通过将光纤1和2旋转(2n+1)×90°得到(其中n为整数)。

此外，虽然理想情况是扭转角恰好为(2n+1)×90°，但当扭转角在(2n+1)×90°±10°范围内时，也可获得足够的PDL衰减效果。

根据本实施例所示，传统光纤耦合器的PDL特性可简单地通过将光纤耦合器熔化拉伸段3的光耦合区3′扭转90°来改善，而传统光纤耦合器是将两条光纤1和2平行放置，再在光纤纵向某一位置将其熔化并拉伸制得的。相应地，因为这种新的光纤耦合器结构简单，与传统耦合器尺寸几乎相同，常规的保护盒或其它相关部件可以无需修改地用于此种光纤耦合器，所以这种光纤耦合器成本低，体积小。

此外，因为光纤1和2扭在一起的扭转部分4在熔化拉伸段3内，所以不残存由扭转引起的应力，而且也很少出现光学性能和可靠性的降低。

在扭转部分4的扭转角为90°的偶数倍(2n×90°)的情况下，X和Y偏振其中之一的偏振状态的光耦合占主导地位，因此不能获得改善PDL的效果。图16A、16B和16C表示出了光纤耦合器的光耦合区被扭转180°的情形；其中图16A是光耦合区上游端的横截面图；图16B是光耦合区中部的横截面图；图16C是光耦合区下游端的横截面图。这些截面图中的坐标轴与图12中的相同。此外，沿X轴向偏振的平面偏振光入射时，在耦合区上游端为X偏振的光在光耦合区中部一度变为Y偏振光，然后在耦合区下游端又变回X偏振。因此，在光耦合区大约扭转180°的情况下，由于X偏振的入射光通过光耦合区时所经历的X向偏振状态多于Y向偏振状态，所以X偏振占主导地位，因而不能获得减少偏振相关损失(PDL)变化量的效果。

本实施例的光纤耦合器可由如下方法制得：

下面介绍本发明光纤耦合器制造方法的第一个实施例。

第一步，准备两根包有塑料覆层的单模光纤1和2，然后将每条光纤1和2中部的一段覆层剥去，优选长度应为30mm，以使里面的光纤包层1a和2a露出来。

第二步，将两条光纤1和2平行的放在光纤耦合器制造机上并使露出部分保持接触。这种方法中使用的光纤耦合器制造机有一个带有用来纵向拉伸光纤1和2的驱动装置的工作台，并且被妥善制做以便于用固定在工作台上的夹具装夹露出部分的两端。

第三步，将两光纤的包层1a和2a在除去覆层部分的两端用粘结剂，束带等粘在一起，以保持两条光纤的包层1a和2a除去覆层部分表面间的接触。

在这种情况下，加热包层1a和2a相接触的部分(最好是其中部)使包层1a和2a熔合在一起；接下来，在沿纵向拉伸熔合段3的同时，持续加热。加热优选使用煤气灯或电热器做热源。

第五步，通过在熔化拉伸过程中将装夹两条光纤1和2两端夹具其中一个进行旋转使其相对于另一个夹具成大约90°角，在熔化拉伸段3的光耦合区3′形成一个90°的扭转。

另外，在熔化拉伸过程中要随时测定从每个输出端发送出的光量，当达到所需的光耦合水平时停止操作。操作结束后，将熔化拉伸段3放在一个保护盒中以保证环境稳定性，这样一个光纤耦合器就制成了。

根据本实施例的光纤耦合器制造方法，光纤耦合器的PDL可以简便地通过在熔化拉伸阶段将熔化拉伸段3的光耦合区3′扭转一个角度得到改善。相应地，操作简便，而且由于所用制造机仅需在传统光纤耦合器制造机的基础上增加一个用来旋转其中一个夹具的装置，从而使这种制造机可很容易地以低成本引入到已有的生产线中去。此外，由于所用生产时间和传统方法几乎相同，从效率的角度看，第一实施例中的方法是很实用的。

另外，因为扭转是在熔化拉伸过程中进行的，所以扭转部分4在扭转变形后得到额外的加热，因此，可以消除扭转引起的变形，从而可以获得具有优异光学性能和机械可靠性的光纤耦合器。

尽管熔化拉伸段的扭转通常在熔化拉伸过程中进行，但也可将光纤1和2扭转后再进行熔化和拉伸。

下面介绍本发明光纤耦合器制造方法的第二个实施例。

第一步，与第一实施例相似，准备两根包有塑料覆层的单模光纤，然后将每条光纤1、2中间部分的一段覆层剥去露出里面的光纤包层1a和2a。

第二步，将两光纤1和2平行的放置于光纤耦合器制造机上，并使露出的部分保持接触。光纤耦合器制造机优选使用与上述第一实施例中相似的机器。

第三步，将装夹两光纤1和2两端的夹具其中一个相对于另一个夹具转几圈，使两光纤1和2的包层1a和2a表面实现相互接触。然后，为使光纤1和2的扭合部分形成一个在熔化拉伸后具有90°扭转的光耦合区，需用一个具有光滑表面的工具对间距和扭转位置进行定位。例如一种塑料棒，它不会损伤光纤的包层表面。

第四步，加热上面形成的扭转部分，使包层1a和2a在该处熔合；接着，边加热边沿纵向拉伸熔合部分3。加热优选使用煤气灯或电热器做热源。

另外，在熔化拉伸过程中要随时测定从每个输出端发送出的光量，当达到所需光耦合水平时停止操作。操作结束后，将熔化拉伸段3放在一个保护盒中以确保环境稳定性，这样一个光纤耦合器就制成了。

根据本实施例的光纤耦合器制造方法，光纤耦合器的PDL可以简便地通过在熔化拉伸过程之前将两条光纤1和2扭转一个角度来减少。相应地，操作简便，而且由于所用制造机仅需在原有光纤耦合器制造机基础上增加一个用来旋转其中一个夹具的装置，这种制造机也可以很容易的以低成本引入到现有的生产线中去。此外，由于所用生产时间与传统方法几乎相同，从效率的角度，第二实施例的方法也是用处很大的。

此外，由于扭转在熔化拉伸步骤之前进行，所得扭转部分4在扭转后被加热。因此，由扭转引起的变形可被清除，从而可获得具有优异光学性能和机械可靠性的光纤耦合器。

图1中所示的光纤耦合器也可用如下方法制造。

下面介绍本发明光纤耦合器制造方法的第三个实施例。

图4A和4B顺序表示出本实施例光纤耦合器制造方法的步骤。

第一步，与第一实施例相似，准备两条包有塑料覆层的单模光纤，然后将每条光纤中间部分的一段覆层剥去，露出里面的光纤包层1a和2a。

第二步，将两光纤1和2平行的放置于光纤耦合器制造机上，并使露出部分保持接触。光纤耦合器制造机优选使用与第一实施例中相似的机器。

第三步，将两条光纤的包层1a和2a在除去覆层部分的两端用粘结剂，束带等粘在一起，以保证两条光纤包层1a，2a除去覆层的部分表面之间相互接触。

在这个条件下，加热包层1a和2a相接触的部分(最好是它们的中部)使包层1a和2a熔合在一起；接下来，在沿纵向拉伸熔合段3的同时，持续加热。加热优选使用煤气灯或电热器做热源。

第五步，如图4A所示，在熔化拉伸过程中，最好是在光耦合形成之后，在熔化拉伸段3的中点位置将其切成两部分。

第六步，如图4B所示，将其中一部分绕切割面法线旋转90°(例如，将装夹光纤1和2端部夹具其中一个相对于另一个夹具旋转90°)；然后，再将两部分在切割面上接合(接合部5)；同时继续进行加热以熔化和拉伸光纤。

此外，在熔化拉伸过程中要随时测定从每个输出端发送出的光量，当达到所需的光耦合水平时停止操作。操作结束后，将熔化拉伸段3放在一个保护盒中，以保证环境稳定性，这样就制成了一个光纤耦合器。

根据本实施例中光纤耦合器的制造方法，光纤耦合器的PDL可以简单的通过在熔化拉伸步骤中将熔化拉伸段3切成两部分，旋转其中一部分后再将两部分接合起来的方法使之减小。相应地，操作也很简便，而且由于所用制造机仅需在原有光纤耦合制造机的基础上增加一个切割装置和一个用来旋转其中一个夹具的装置，使这种制造机也可很容易地以低成本引入到现有的生产线中去。

此外，因为切割和接合均在熔化拉伸过程中进行，所得接合部5在接合后得到了额外的加热。因此，由接合引起的阶跃结构被消除了，可获得具有优异光学性能和机械可靠性的光纤耦合器。

本实施例的这种通过切割熔化拉伸段来获得扭转部分4的方法与仅仅扭转熔化拉伸段的方法相比大大减少了PDL的量。

此外，上述第一至第三实施例描述了一类光纤耦合器制造方法，这类耦合器均具有一个相同的结构：在光纤耦合器包有包层的一端连结光纤1和2中心的直线方向与另一端同样直线的方向互成约90°；只要在光耦合区一端连结两光纤1和2中心的直线方向与光耦合区另一端同样直线的方向互成约90°，本发明的光纤耦合器就可以起作用；因此，光纤耦合器或许会有如下的结构：在光纤耦合器包有包层的一端连接两光纤1和2中心的直线方向与另一端同样的直线方向相同。这样的光纤耦合器可由如下方法制造。

下面介绍本发明光纤耦合器制造方法的第四个实施例。

图5A和5B顺序表示出本实施例光纤耦合器制造方法的步骤。

第一步，与第一实施例相似，准备两条包有塑料覆层的单模光纤，然后将每条光纤1，2中间部分的一段覆层剥去，露出里面的光纤包层1a和2a。

第二步，将两光纤1和2平行放置于光纤耦合器制造机上，并使露出部分保持接触。光纤耦合器制造机优选使用与第一实施例中相似的机器。

第三步，将装夹光纤1和2两端的夹具其中一个相对于另一个旋转约90°，以使光纤1和2的包层1a和2a表现实现相互接触。

第四步，通过加热光纤1和2相接触的部分，使光纤包层1a和2a熔合在一起；接着，边加热边沿纵向拉伸熔化段3。加热优选使用煤气灯或电热器做热源。

在熔化拉伸过程中要随时测量从每个输出端发送出的光量，当接近所需的光耦合水平时，将装夹光纤1和2端部的夹具之一相对于另一个夹具旋转约90°角，如图5B所示。这一旋转是为了使光耦合区3′扭转约90°，并且使在光纤耦合器包有包层一端连结光纤1和2中心的直线方向与另一端直线方向一致。夹具的旋转方向可以与熔化拉伸前旋转约90°的旋转方向相同或相反。

当获得所需的光耦合特性后，停止拉伸，并将熔化拉伸段3放在保护盒10中，如图6所示，以保证环境稳定性，这样就制成了一个光纤耦合器。

根据本实施例光纤耦合器的制造方法，在两光纤1和2一起扭转90°角并进行熔化拉伸过程，光耦合区没有扭转；因此，通过将光纤1和2扭结在一起，使光纤耦合器一端连结光纤1和2中心的直线方向与另一端的直线方向相一致，在光耦合区扭转约90°角，从而获得具有低PDL值的光纤耦合器。

因为具有上述结构的光纤耦合器的两端具有相同形状，所以可以很方便地把它放在一个具有纵向等宽凹槽的保护盒里；因此，这种光纤耦合器由于可以放进常规保护盒里而具有优越性。而且，由于所用制造机仅需在原有光纤耦合器制造机的基础上增加一个旋转其中一个夹具的装置，使这种制造机可很容易地以低成本引入到现有的生产线中去。此外，由于所用生产时间与传统方法几乎相同，从效率的角度，本实施例的方法是很实用的。

例1

按照前述第一实施例制造方法，制造出了一个用于光波波长为1.48/1.55微米的波分多路复用(WDM)光纤耦合器，它可以发射和会聚波长为1.48微米和1.55微米的光。

其制造方法如下：第一步，准备两条单模光纤。每条单模光纤的模场直径均为9.5微米，包层直径为125.5微米，覆层直径255微米，且使用1.23微米的截止波长。

第二步，每条光纤剥去约30毫米的覆层，然后将光纤放在光纤耦合器制造机上，使露出的包层相互接触。

第三步，加热露出包层的中间部位，并边加热边进行拉伸。在拉伸过程中，从入射端两端口之一的P1射入波长为1.48微米和1.55微米的光，并监测从出射端两端口P3和P4射出的光量；在出射端一条端口P3端获得了波长为1.55微米光的百分之百的光耦合状态，而在另一端口P4获得了波长为1.48微米光的百分之百光耦合状态。

第四步，当波长为1.48微米的光接近百分之百的光耦合水平时，装夹两光纤端部的夹具之一相对于另一个夹具旋转约90°角，从而使熔化拉伸段扭转约90°。然后继续拉伸直至达到预期的光耦合状态。最终拉伸长度为35毫米。

由上述方法制成的光纤耦合器的PDL特征评价如下。

图7是一个光纤耦合器的PDL测量系统。该系统包括：可变波长的激光二极管光源11，偏振控制器12，光纤耦合器13和光功率计14。当从光源11发出的光通过偏振控制器14调整到预定的偏振态后，就被导入光纤耦合器13的端口P1，从端口P3发送出的传送光量由光功率计14测量。然后，通过计算由于改变导入光纤耦合器13的光的偏振状态而获得的传送光量的最小值和最大值之比来获得偏振相关损失(PDL)的值。

图8表示出了本例中光纤耦合器的PDL特性。如图中所示，在波长为1.55±0.001微米的范围内，PDL的最大值仅为0.03分贝，这是一个极小的值。

本例中光纤耦合器的PDL值并未绝对为零的原因是在熔化拉伸段的90°扭转并未完全传递到光耦合区。因此，为获得低的PDL值，考虑到传到光耦合区以外其它部分的扭转量，可将夹具的转角调整到大于90°，以便在光耦合区获得准确的90°扭转。

而且，为了有效地制造低PDL的光纤耦合器，在制造前，知道夹具旋转量与其对应的PDL之间的关系将大有益处。

例2

根据前述第二实施例制造方法，制造出了一个用于波长为1.48/1.55微米光的波分多路复用(WDM)光纤耦合器。

其制造方法如下：与例1相似，首先准备两条单模光纤，剥去每条光纤的一段覆层，然后将其放在光纤耦合器制造机上，并使裸露的包层相互接触。

接着，将装夹两光纤端部的夹具其中一个相对于另一个旋转270度。下一步，用一根具有光滑表面直径为1.5毫米的塑料棒调整扭转，以获得长约为8毫米的间距并使扭转区位于熔化拉伸段的中央。

接下来，加热扭转区中心约6毫米的部分，使两条光纤的包层熔合在一起。然后，边进行拉伸边测量发送出的光量直至达到预期的光耦合状态。最终拉伸长度为35毫米。

用以上方法制得的光纤耦合器的PDL特性测量结果与例1的结果相似，在例2中波长为1.55±0.001微米的范围内PDL最大值仅为0.03分贝，这是一个极低的值。

例3

根据前述第三实施例制造方法，制造出了一种用于波长为1.48/1.55微米的波分多路复用(WDM)光纤耦合器。

其制造方法如下：与例1相似，首先准备两条单模光纤，剥去每条光纤的一段覆层，然后将其放在光纤耦合器制造机上，并使裸露的包层相互接触。

接着，在裸露包层的中间部位加热以使之熔合在一起，并且边进行加热和拉伸边测量发送的光量。

然后，当波长为1.48微米光的光耦合水平几乎达到百分之百时，在熔化拉伸段中间将其切为两段。接下来，将装夹两光纤端部的夹具其中之一相对于另一个旋转90°，以使两段光纤其中一段旋转。然后，再将光纤的两段在切割面内接合在一起，加热使接合部熔合在一起，并进一步拉伸直至达到预期的光耦合状态。最终拉伸长度为35毫米。

图9表示出本例中光纤耦合器的PDL特性。如图中所示，在波长为1.55±0.001微米的范围内，PDL的最大值仅为0.01分贝，这是一个极低的值。

本例中光纤耦合器的PDL值并未绝对为零的原因是当装夹两光纤端部夹具之一被旋转90°时，产生了角度误差，因而造成熔化拉伸段的扭转角不是准确的90°。

比较例1

依传统方法制得一个用于1.48/1.55微米光的波分多路复用(WDM)光纤耦合器。

其制造方法如下：与例1类似，首先准备两条单模光纤，剥去每条光纤的一段覆层，然后将其放在光纤耦合器制造机上，并使裸露的包层相互接触。

接着，在裸露包层段的中间加热使之熔合，再边加热和拉伸边测量发送光量，直至达到预期的光耦合状态。最终拉伸长度为35毫米。

图10表示出本比较例中光纤耦合器的PDL特性，如图中所示，在波长为1.55±0.001微米范围内PDL最大值为0.09分贝，这是一个较高的值。

Claims (4)

1.一种光纤耦合器，通过将两根单模光纤平行放置，在光纤纵向某一位置熔化并拉伸光纤以形成具有光耦合区的熔化拉伸段制成，其特征是位于熔化拉伸段的光耦合区的一端与光纤纵向正交的横截面上的一条连结两条光纤中心的直线方向与另一条位于光耦合区另一端与光纤纵向正交的另一个横截面上的连结两光纤中心的直线方向互成90°角，误差在±10°范围内。

2.一种光纤耦合器的制造方法，是将两条单模光纤平行放置并在光纤纵向的某一位置加热使之熔化并进行拉伸以形成具有光耦合区的熔化拉伸段，其特征是它包括一个在加热过程中将熔化拉伸段的光耦合区扭转一个角度的步骤。

3.一种光纤耦合器的制造方法，是将两条单模光纤平行放置，在光纤纵向的某一位置加热使之熔合并进行拉伸以形成熔化拉伸段，其特征是它包括一个在加热前将光纤扭转一个角度的步骤。

4.一种光纤耦合器的制造方法，是将两条单模光纤平行放置，在光纤纵向的某一位置加热使之熔合并进行拉伸以形成具有光耦合区的熔化拉伸段，其特征是它包括如下步骤，在加热过程中将熔化拉伸段的光耦合区切成两段，将其中一段绕切割面法线旋转后在切割面上将两段接合，然后继续加热以熔化并拉伸熔化拉伸段。

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