專利名稱：一種光子晶體光纖與光波導(dǎo)之間的連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光子晶體光纖和光波導(dǎo)的連接方法，特別是涉及一種利用光敏有機樹脂在紫外光曝光條件下自發(fā)形成光波導(dǎo)的方法，實現(xiàn)光子晶體光纖和光波導(dǎo)之間的低損耗連接的方法。
背景技術(shù)：
光子晶體光纖(photonic crystal fiber，PCF)是一種新型光波導(dǎo)，它獨特的模式特性、損耗特性以及色散關(guān)系等光學(xué)特性引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。但是，在實際使用過程中，由于光子晶體光纖的切割和端面處理難度很大，使其不易與其它光波導(dǎo)進行光學(xué)耦合，從而限制了光子晶體光纖的廣泛應(yīng)用，尤其是光子晶體光纖與標準單模光纖之間的耦合問題更為突出。
現(xiàn)有技術(shù)通常采用以下方法進行光子晶體光纖和標準單模光纖的低損耗連接一是在光子晶體光纖和單模光纖之間插入一段模場半徑適中的過渡光纖(Japan.5，Oct，2005.JP3701875-B2.Photonic crystal fiber coupling method involves using buffer opticalfiber having mode field diameter ranging between mode field diameters of optical and photoniccrystal fibers，for coupling optical and photonic crystal fibers)。二是通過光纖拉錐技術(shù)、光纖透鏡化技術(shù)來減小單模光纖的模場半徑，進而實現(xiàn)與光子晶體光纖的低損耗耦合(Shashidhar N.Lensing technology.Fiberoptic Product News，April 2004，14～15)。
上述兩種方法采用的都是減小模場半徑，達到較低耦合損耗，但是卻增加了對準難度。同時，光子晶體光纖和光波導(dǎo)之間的光路無保護措施，對準后耦合效率易受到外界因素，如振動、灰塵等影響，穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光子晶體光纖和光波導(dǎo)的連接方法，本方法的連接損耗低，制作工藝簡單，制作成本低，穩(wěn)定性高。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來達到的一種光子晶體光纖與光波導(dǎo)之間的連接方法，其特征在于該方法按如下步驟進行1)使用工作光源對光子晶體光纖和光波導(dǎo)進行自由空間光路的耦合，使它們在自由空間光互連的條件下充分耦合；2)在光子晶體光纖和光波導(dǎo)的耦合部分加入光敏有機樹脂；3)用紫外光對光子晶體光纖和光波導(dǎo)進行曝光，使紫外光通過光子晶體光纖和光波導(dǎo)進入到光敏有機樹脂中，并在光敏有機樹脂中形成固態(tài)芯區(qū)和液態(tài)包層結(jié)構(gòu)；
4)使用有機溶劑將未曝光的液態(tài)光敏有機樹脂溶解掉，再將另一種光敏有機樹脂加入到兩波導(dǎo)的耦合部分，使用紫外光在耦合部分的側(cè)面進行曝光形成固態(tài)包層，所述的另一種光敏有機樹脂曝光固化后的折射率應(yīng)比芯區(qū)部分所使用的光敏有機樹脂小。
本發(fā)明所述的光波導(dǎo)采用單模光纖、多模光纖、帶狀波導(dǎo)、光子晶體光纖、硅/絕緣膜結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)或納米線中的一種。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果本發(fā)明中采用光敏有機樹脂在紫外光曝光條件下自發(fā)形成光波導(dǎo)的方法對光子晶體光纖和光波導(dǎo)進行光學(xué)互連，連接處所形成的芯區(qū)部分和包層部分存在折射率差，使光被束縛在高折射率區(qū)域內(nèi)，有效地降低耦合損耗；制作過程不需要復(fù)雜的工藝，并且制作成本低；這種有機光敏樹脂在紫外曝光條件下所形成的光波導(dǎo)，將光子晶體光纖與光波導(dǎo)之間的耦合光路完全保護在其內(nèi)部，不易受到外界因素，如振動、灰塵等影響，穩(wěn)定性高。此外，本發(fā)明中的光波導(dǎo)的具體形式可以靈活選取，可采用單模光纖、多模光纖、帶狀波導(dǎo)、光子晶體光纖、硅/絕緣膜結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)或納米線中的一種。這種方法具有廣泛的適用領(lǐng)域，特別是在集成光學(xué)、光互連、光網(wǎng)絡(luò)、光纖到戶或光纖激光器領(lǐng)域。


圖1表示光子晶體光纖和標準單模光纖連接過程中芯區(qū)部分的制作示意圖。
圖2表示光子晶體光纖和標準單模光纖連接過程中固態(tài)包層的制作示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明通過優(yōu)選的實施實例結(jié)合附圖加以說明參照附圖1、圖2，將詳細敘述本發(fā)明的具體實施實例。
在圖1中，使用商用通信紅外光源(中心波長1550nm)對光子晶體光纖1和標準單模光纖2進行自由空間的光路耦合，使它們在自由空間光互連的條件下充分耦合。
然后在光子晶體光纖1和標準單模光纖2的耦合端加入光敏有機樹脂3，光敏有機樹脂可使用Norland紫外固化光學(xué)膠NOA60、NOA61或NOA63等。也可使用其它對紫外光敏感的光敏有機樹脂。
在光子晶體光纖1和標準單模光纖2的非耦合端，分別將紫外光5耦合到光子晶體光纖1和標準單模光纖2中，紫外光5沿著光子晶體光纖1和標準單模光纖2進入光敏有機樹脂3中。光敏有機樹脂3的特點是常態(tài)下為液態(tài)，經(jīng)過紫外光5曝光后變?yōu)楣虘B(tài)，并且曝光前后其折射率發(fā)生改變，通常曝光后的折射率會變大。此曝光過程為不可逆過程，固化部分不會因曝光結(jié)束而消失。經(jīng)過一段時間的曝光后，在光敏有機樹脂3中按照紫外光5所經(jīng)過的光路形成固態(tài)波導(dǎo)芯區(qū)4。固態(tài)波導(dǎo)芯區(qū)4的折射率要高于未經(jīng)過曝光的光敏有機樹脂3，進而形成固態(tài)芯區(qū)和液態(tài)包層的結(jié)構(gòu)。然后使用有機溶劑，如二氯甲烷、丙酮、二氯乙烯等，將未固化的光敏有機樹脂3溶解掉。
在圖2中，使用另外一種光敏有機樹脂，如Norland紫外固化光學(xué)膠NOA65、NOA68、NOA76或NOA77等，加入到耦合部分，在其側(cè)面使用紫外光5進行曝光，曝光一段時間后，固態(tài)包層6形成，所述另外一種光敏有機樹脂曝光固化后的折射率比芯區(qū)部分所使用的光敏有機樹脂曝光固化后的折射率小。
至此，光子晶體光纖和標準單模光纖的低損連接過程完成。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體光纖與光波導(dǎo)之間的連接方法，其特征在于該方法按如下步驟進行1)使用工作光源對光子晶體光纖和光波導(dǎo)進行自由空間光路的耦合，使它們在自由空間光互連的條件下充分耦合；2)在光子晶體光纖和光波導(dǎo)的耦合部分加入光敏有機樹脂；3)用紫外光對光子晶體光纖和光波導(dǎo)進行曝光，使紫外光通過光子晶體光纖和光波導(dǎo)進入到光敏有機樹脂中，并在光敏有機樹脂中形成固態(tài)芯區(qū)和液態(tài)包層結(jié)構(gòu)；4)使用有機溶劑將未曝光的液態(tài)光敏有機樹脂溶解掉，再將另一種光敏有機樹脂加入到兩波導(dǎo)的耦合部分，用紫外光在耦合部分的側(cè)面進行曝光形成固態(tài)包層，所述的另一種光敏有機樹脂曝光固化后的折射率應(yīng)比芯區(qū)部分所使用的光敏有機樹脂曝光固化后的折射率小。
2.按照權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖與光波導(dǎo)之間的連接方法，其特征在于所述的光波導(dǎo)采用單模光纖、多模光纖、帶狀波導(dǎo)、光子晶體光纖、硅/絕緣膜結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)或納米線中的一種。
全文摘要
一種光子晶體光纖和光波導(dǎo)之間的連接方法，是利用光敏有機樹脂在紫外光曝光條件下自發(fā)形成光波導(dǎo)的方法，實現(xiàn)光子晶體光纖和光波導(dǎo)之間的低損耗連接。該方法是將光子晶體光纖與光波導(dǎo)的光路在自由空間條件下充分耦合；將光敏有機樹脂加入耦合端；將紫外光經(jīng)過光子晶體光纖和光波導(dǎo)的傳輸后對光敏有機樹脂進行固化，形成固態(tài)芯區(qū)和液態(tài)包層結(jié)構(gòu)；將未固化的光敏有機樹脂溶解掉，加入另一種光敏有機樹脂；使用紫外光在耦合端側(cè)面進行曝光，形成固態(tài)包層?？捎糜诠庾泳w光纖和其它光波導(dǎo)進行低損耗連接，制作過程簡單，成本低，穩(wěn)定性高，具有廣泛的適用領(lǐng)域，特別是在集成光學(xué)、光互連、光網(wǎng)絡(luò)、光纖到戶或光纖激光器領(lǐng)域。
文檔編號G02B6/26GK1932563SQ200610113700
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者楊昌喜, 張仲桓 申請人:清華大學(xué)