CN208569104U - 一种空心光纤连接器和信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空心光纤连接器和信号传输装置，空心光纤连接器由辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤构成，辅助光纤中纤芯材料的折射率大于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；辅助光纤位于空气芯光子带隙光纤的空气纤芯内，被空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后的形成的结构紧紧包住形成折射率引导型光纤，折射率引导型光纤与单模光纤连接。本实用新型中，对空气芯光子带隙光纤上与单模光纤耦合的部位进行了改进，利用空气芯光子带隙光纤与辅助光纤形成了实芯的折射率引导型光纤，由折射率引导型光纤与单模光纤连接，相对于现有的空气芯光子带隙光纤与单模光纤耦合的结构，耦合损耗更低且机械强度更强。

Description

一种空心光纤连接器和信号传输装置

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，尤其涉及一种空心光纤连接器和信号传输装置。

背景技术

目前，空气芯光子带隙光纤独特的光子带隙导光机理使得光在空气中传输，避免了纤芯材料自身的吸收和散射问题，因此不存在传统玻璃光纤中的传输窗口限制，整个波段都可以传输光，且理论上可实现极低的损耗，被认为是下一代光纤通信技术的最佳选择。

由于目前大部分光纤器件都是基于普通单模石英光纤，所以实现空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤的高效光耦合十分重要。然而，用传统的电弧放电熔接光纤的方法熔接空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤不可避免地造成空气芯光子带隙光纤空气孔的塌陷，从而引入较大的耦合损耗。虽然研究者过去一些年对空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤的熔接参数进行了大量优化，例如降低放电强度、减小放电时间以及放电位置偏移中心等，但是每个熔接点引入的耦合损耗仍然高达-2dB，更重要的是低损耗的熔接造成熔接点处的机械强度极差。所以空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤之间更高效、低损耗和高机械强度的耦合方法还没有实现。

实用新型内容

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种空心光纤连接器和信号传输装置，可以有效降低空气芯光子带隙光纤与单模光纤的耦合损耗，并提升两者之间的连接部位的机械强度。

为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供一种空心光纤连接器，该空心光纤连接器包括：辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤，所述辅助光纤中纤芯材料的折射率大于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；所述辅助光纤位于所述空气芯光子带隙光纤的空气纤芯内，所述辅助光纤被所述空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后形成的结构包住以形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位未塌陷，所述折射率引导型光纤与所述单模光纤连接，所述折射率引导型光纤上与所述单模光纤连接的端面垂直于所述折射率引导型光纤的轴心，所述折射率引导型光纤的纤芯与所述单模光纤的纤芯连接。

为实现上述目的，本实用新型实施例第二方面提供一种信号传输装置，该信号传输装置包括：信号发射装置，信号接收装置以及光纤，所述光纤包括空气芯光子带隙光纤、单模光纤以及如上所述的空心光纤连接器，所述空气芯光子带隙光纤和所述单模光纤分别与所述空芯光纤连接器连接，所述光纤与所述信号发射装置以及所述信号接收装置连接。

本实用新型实施例提供了一种空心光纤连接器和信号传输装置，空心光纤连接器由辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤构成，辅助光纤中纤芯材料的折射率大于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；辅助光纤位于空气芯光子带隙光纤的空气纤芯内，辅助光纤被空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后的形成的结构紧紧包住形成折射率引导型光纤，且空气芯光子带隙光纤中未塞入辅助光纤的部位未塌陷，折射率引导型光纤与单模光纤连接。本实用新型中，对空气芯光子带隙光纤上与单模光纤连接的部位进行了改进，利用空气芯光子带隙光纤与辅助光纤形成了实芯的折射率引导型光纤，折射率引导型光纤与单模光纤连接形成的结构，相对于现有技术中空气芯光子带隙光纤与单模光纤耦合的结构，耦合损耗更低且机械强度更强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中一种空心光纤连接器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中一种信号传输装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中空气芯光子带隙光纤和普通的单模光纤耦合，在耦合的部位，空气芯光子带隙光纤的包层对称性晶体结构破坏较大，所以在耦合部位的光能量损耗较大，光传输损耗较大，并且耦合部位的结构比较单薄，所以机械强度较低，增加了传输和敷设的难度。

为了解决现有技术中的问题，本实用新型实施例提供一种空心光纤连接器，该空心光纤连接器具有新的耦合结构，该耦合结构中插入辅助光纤的空气芯光子带隙光纤塌陷形成了实芯的折射率引导型光纤，该耦合结构不仅具有更低的光能量损耗和光传输损耗且机械强度较高。

如图1所述，本实施例的空心光纤连接器包括：辅助光纤11、空气芯光子带隙光纤12以及单模光纤13。

辅助光纤11中纤芯材料的折射率大于空气芯光子带隙光纤12的包层材料的折射率；辅助光纤11位于空气芯光子带隙光纤12的空气纤芯内，辅助光纤11被空气芯光子带隙光纤12的空气孔塌陷后形成的结构包住以形成实芯的折射率引导型光纤121，且空气芯光子带隙光纤12中未塞入辅助光纤11的部位未塌陷，折射率引导型光纤121与单模光纤13连接，折射率引导型光纤121上与单模光纤13连接的端面垂直于折射率引导型光纤121的轴心，折射率引导型光纤121的纤芯111(也就是辅助光纤的纤芯)与单模光纤13的纤芯131连接。图1中虚线左边的结构可以认为是辅助光纤11和空气芯光子带隙光纤12形成的包含折射率引导型光纤121的结构，虚线右边的结构可以认为是单模光纤13。

本实施例中，空气芯光子带隙光纤12可以是各种类型、规格和传输波段的空气芯光子带隙光纤。为了保证耦合后的光纤的传输质量，需要辅助光纤11中的纤芯的折射率满足一定的要求。可选的，辅助光纤11的纤芯材料的折射率比空气芯光子带隙光纤12的包层材料的折射率高。

本实施例中，辅助光纤根据通信用的普通单模光纤制成。在本实施的一个示例中，辅助光纤11为通信用单模光纤纤芯。在本实施例的另一个示例中辅助光纤11由单模光纤的纤芯和单模光纤的部分包层形成的阶跃折射率结构构成。可选的，本实施例中的折射率引导型光纤是单模传输的光纤。

可选的，辅助光纤11的种类包括但不限于微纳光纤，在一些示例中，辅助光纤11可以是基于纤芯材料的折射率比空气芯光子带隙光纤12的包层材料的折射率至少高0.01的普通单模光纤制备而成。

可以理解的是，本实施例提供的空心光纤连接器在制作过程中是需要将辅助光纤11塞入空气芯光子带隙光纤12的空气纤芯中，所以辅助光纤11的直径要略小于空气芯光子带隙光纤12的空气纤芯的直径，也即本实施例的辅助光纤11和空气芯光子带隙光纤12的空气纤芯为间隙配合。但可以理解的是，为了避免空气芯光子带隙光纤12和单模光纤13耦合部位的机械强度不足，需要避免辅助光纤11和空气芯光子带隙光纤12的空气纤芯之间的间隙过大。

本实施例中相对于现有的空气芯光子带隙光纤与单模光纤的耦合结构，在空气芯光子带隙光纤12的空气纤芯中塞入了辅助光纤11，空气芯光子带隙光纤12中塞入辅助光纤11的部位的空气孔塌陷紧紧包住辅助光纤11形成实芯的折射率引导型光纤121。

该折射率引导型光纤121与单模光纤13的连接的方式有多种，可选的，折射率引导型光纤与单模光纤通过熔接的方式连接。为了便于熔接，需要折射率引导型光纤的长度足够长，例如在一个示例中，折射率引导型光纤的长度不低于3cm。

为了进一步避免空气芯光子带隙光纤12中未插入辅助光纤11的部分的空气孔塌陷，影响光纤的传输损耗、耦合损耗和机械强度等，本实施例中辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的部分长于空气芯光子带隙光纤中塌陷的部分。可选的，辅助光纤的长度不低于预设长度阈值。

本实施例中，使空气芯光子带隙光纤中塞入辅助光纤的部位的空气孔塌陷可以通过电弧放电实现，即本实施例的折射率引导型光纤121由对空气芯光子带隙光纤12中塞入辅助光纤11的部分进行电弧放电处理得到。

本实施例中，可由光纤熔接机实现对空气芯光子带隙光纤中塞入辅助光纤的部位进行电弧放电，以及对折射率引导型光纤和单模光纤熔接。

本实施例的一个示例中，辅助光纤为通信用单模光纤纤芯，辅助光纤通过使用预设的化学腐蚀法腐蚀待使用光纤的光纤包层得到。可选的，本实施例中预设的化学腐蚀法包括但不限于使用氢氟酸腐蚀光纤包层。在本实施例中，可以通过控制腐蚀参数(包括但不限于酸的浓度，腐蚀的时长等)对待使用光纤的光纤包层完全腐蚀，而保留光纤纤芯不被腐蚀。

本实施例的另一个示例中，辅助光纤由单模光纤的纤芯和部分包层形成的阶跃折射率结构构成，该辅助光纤为通过预设的化学腐蚀法对待使用光纤的包层进行不完全腐蚀得到。可选的，本实施例中预设的化学腐蚀法包括但不限于使用氢氟酸腐蚀一部分光纤包层。在本实施例中，可以通过控制腐蚀参数(包括但不限于酸的浓度，腐蚀的时长等)，对待使用光纤的包层进行不完全腐蚀以得到辅助光纤。

为了解决现有技术中的问题，如图2所示，本实施例还提供一种信号传输装置，该信号传输装置包括：信号发射装置21，信号接收装置22以及上述示例中描述的光纤23，光纤23包括空气芯光子带隙光纤、单模光纤以及上述示例的空心光纤连接器，空气芯光子带隙光纤和单模光纤分别与空芯光纤连接器连接，光纤与信号发射装置以及信号接收装置连接。信号传输装置中的光纤并不仅限于上述的结构，该光纤中还可以包括其它类型的光纤连接器，以及其它类型的光纤，本实施例对此没有限制。

在本实用新型实施例提供的方案中，空心光纤连接器由辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤构成，辅助光纤为单模光纤的光纤纤芯，或辅助光纤由单模光纤的纤芯和部分包层形成的阶跃折射率结构构成，且辅助光纤中纤芯材料的折射率大于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；辅助光纤位于空气芯光子带隙光纤的空气芯内，辅助光纤被空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后的形成的结构紧紧包住形成折射率引导型光纤，且空气芯光子带隙光纤中未塞入辅助光纤的部位未塌陷，折射率引导型光纤与单模光纤连接。本实用新型中，对空气芯光子带隙光纤上与单模光纤连接的部位进行了改进，利用空气芯光子带隙光纤与辅助光纤形成了实芯的折射率引导型光纤，折射率引导型光纤与单模光纤连接形成的结构，降低了现有技术中空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷造成的耦合损耗，进而实现空气芯光子带隙光纤与普通单模光纤的高效率、高机械强度耦合，提升了光传输效率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的一种空心光纤连接器和信号传输装置的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种空心光纤连接器，其特征在于，包括：辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤，所述辅助光纤中纤芯材料的折射率大于所述空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；所述辅助光纤位于所述空气芯光子带隙光纤的空气纤芯内，所述辅助光纤被所述空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后形成的结构包住以形成实芯的折射率引导型光纤，且所述空气芯光子带隙光纤中未塞入所述辅助光纤的部位未塌陷，所述折射率引导型光纤与所述单模光纤连接，所述折射率引导型光纤上与所述单模光纤连接的端面垂直于所述折射率引导型光纤的轴心，所述折射率引导型光纤的纤芯与所述单模光纤的纤芯连接。

2.如权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述辅助光纤为单模光纤的光纤纤芯。

3.如权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述辅助光纤由单模光纤的纤芯和所述单模光纤的部分包层形成的阶跃折射率结构构成。

4.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述辅助光纤的类型包括微纳光纤。

5.如权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述辅助光纤塞入空气芯光子带隙光纤的部分长于所述空气芯光子带隙光纤中塌陷的部分。

6.如权利要求1-5任一项所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述折射率引导型光纤与所述单模光纤通过熔接的方式连接。

7.如权利要求1-5任一项所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述折射率引导型光纤为单模传输的光纤。

8.如权利要求1-5任一项所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述辅助光纤的长度不低于预设长度阈值。

9.一种信号传输装置，其特征在于，包括：信号发射装置，信号接收装置以及光纤，所述光纤包括空气芯光子带隙光纤、单模光纤以及如权利要求1-8任一项所述的空心光纤连接器，所述空气芯光子带隙光纤和所述单模光纤分别与所述空芯光纤连接器连接，所述光纤与所述信号发射装置以及所述信号接收装置连接。