專利名稱：一種光纖耦合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術領域，尤其涉及一種光纖耦合器。
背景技術：
目前，在光纖傳感技術領域中，光纖耦合器是將來自幾根光纖(波導)的光組合在一起，或者將一根光纖(波導)中的光分離到幾根光纖(波導)中，故光纖耦合器也稱合波器或分波器，光纖耦合器在光通訊、光纖傳感和光纖測量中得到了廣泛應用。光纖的種類很多，例如可以是單模光纖、保偏光纖或者光子晶體光纖。這里的光子晶體光纖(PCF)，又稱多孔光纖或微結構光纖，是基于光子晶體技術的新型光纖。這種光纖比普通的單模光纖具有更低的溫度、應力敏感性，同時具有更高的抗輻射能力、抗張強度和更低的彎曲損耗，具有重要的應用價值。在現有技術方案中，普通的熔接雙錐光纖耦合器是通過將除去涂敷層的兩根或多根裸光纖以一定方式(如打絞或使用夾具)靠近，然后在高溫下熔融并同時拉伸直至獲得期望的耦合性能，其耦合比可通過改變纖芯直徑、纖芯間距離和拉錐長度來控制。當加熱拉長光纖時，光纖芯半徑變細，模場直徑(MFD)增大。當MFD超過光纖芯莖時，光模更多地以倏逝波的形式滲透到鄰近光纖的纖芯中；在給定耦合截面積的前提下，功率耦合比隨著耦合區(qū)長度的增加而變化。也就是說，光波能周期地從一根光纖傳到另一根光纖在返回，即在兩根耦合光纖之間有周期性的功率切換。從上述現有技術方案可知，現有的光纖耦合器需要利用熔融拉錐工藝制作，這種工藝制作的光纖耦合器存在以下缺點1、對于不同種類的光纖制作的耦合器，由于光纖結構的差異，例如保偏光纖與光子晶體光纖，耦合器制作難度大，且會帶來大的損耗；2、采用普通單模光纖或保偏光纖制造的耦合器由于光纖結構的不一致性或保偏光纖間主軸的對準偏差均減低了光的偏振特性；3、對于全光子晶體光纖耦合器，如果采用通用的耦合器制作方法，如側面拋光和熔錐，由于空氣孔的存在，熔接的難度大大增加且耦合比不會太好。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種光纖耦合器，該光纖耦合器結構簡單，工藝易于實現，制作難度低，能夠克服現有技術方案中熔融拉錐工藝制作所帶來的缺陷，提高了光纖耦合器的性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的—種光纖耦合器，所述光纖耦合器包括四個準直器、四個尾纖和分光器，其中第一準直器和第四準直器處于同一條直線上，第二準直器和第三準直器處于另一條直線上，所述分光器處于兩條直線的交點，且該兩條直線關于所述分光器鏡面的法線對稱，其中該兩條直線之間的夾角可調節(jié)，且所述分光器的一面用于透射光，另一面用于反射光;每個準直器均連接有一個尾纖，將從各自尾纖輸入的光匯聚在所述分光器上，以及將所述分光器輸入的光輸出給各自的尾纖；每個尾纖連接外部光纖以獲得輸入光，并將該輸入光傳輸給與每個尾纖連接的準直器，或者將準直器傳輸來的輸出光輸出給所述外部光纖。所述分光器通過反射鏡實現，該反射鏡的其中一個表面具有高透性，另一個表面通過鍍膜工藝形成高反射性，且反射率范圍為1-99% ；所述分光器通過分光棱鏡或鍍膜分光片來實現。所述尾纖為單模光纖，保偏光纖或光子晶體光纖。所述光纖耦合器的外部封裝包括外殼和尾纖保護套，其中所述外殼的形狀依據具體的需要設計成十字形或一字形；所述尾纖保護套用于保護從所述外殼內引出的尾纖，并緊固所述尾纖由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，所述光纖耦合器包括四個準直器、四個尾纖和分光器，其中第一準直器和第四準直器處于同一條直線上，第二準直器和第三準直器處于另一條直線上，所述分光器處于兩條直線的交點，且該兩條直線關于所述分光器鏡面的法線對稱，其中該兩條直線之間的夾角可調節(jié)，且所述分光器的一面用于透射光，另一面用于反射光；每個準直器均連接有一個尾纖，將從各自尾纖輸入的光匯聚在所述分光器上，以及將所述分光器輸入的光輸出給各自的尾纖；每個尾纖連接外部光纖以獲得輸入光， 并將該輸入光傳輸給與每個尾纖連接的準直器，或者將準直器傳輸來的輸出光輸出給所述外部光纖。該光纖耦合器結構簡單，工藝易于實現，制作難度低，能夠克服現有技術方案中熔融拉錐工藝制作所帶來的缺陷，提高了光纖耦合器的性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖I為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器的內部結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器的光路示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器外部十字形封裝的結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器外部一字形封裝的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。下面將結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述，如圖I所示為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器的內部結構示意圖，圖I中的光纖耦合器包括四個準直器(1、2、3、
4)、四個尾纖(6、7、8、9)和分光器(5)，其中第一準直器I和第四準直器4處于同一條直線M上，第二準直器2和第三準直器
43處于另一條直線N上，所述分光器5處于兩條直線M和N的交點，且該兩條直線M和N關于所述分光器5鏡面的法線S對稱，其中該兩條直線M和N之間的夾角可調節(jié)，以獲得預期效果，且所述分光器5的一面用于透射光，另一面用于反射光；每個準直器均連接有一個尾纖，如圖I中具體就是第一準直器I連接尾纖6，第二準直器2連接尾纖7，第三準直器3連接尾纖8，第四準直器4連接尾纖9。每個準直器用于將從各自尾纖輸入的光匯聚在所述分光器5上，以及將所述分光器5輸入的光輸出給各自的尾纖；而每個尾纖用于連接外部光纖以獲得輸入光，并將該輸入光傳輸給與每個尾纖連接的準直器，或者將準直器傳輸來的輸出光輸出給所述外部光纖。在具體實施過程中，以圖I為例準直器I :用于將從尾纖6輸入的光匯聚在分光器5上，以及將分光器5輸入的光輸出給尾纖6 ；準直器2 :用于將從尾纖7輸入的光匯聚在分光器5上，以及將分光器5輸入的光輸出給尾纖7 ;準直器3 :用于將從尾纖8輸入的光匯聚在分光器5上，以及將分光器5輸入的光輸出給尾纖8 ；準直器4 :用于將從尾纖9輸入的光匯聚在分光器5上，以及將分光器5輸入的光輸出給尾纖9 ；分光器5 :用于將各個準直器的輸出光進行分光(反射光和透射光)，然后分別輸出給對應的準直器，例如從光準直器I輸入，再輸出到準直器2和準直器4 ；尾纖6 :用于連接外部光纖獲得輸入光，輸入給準直器I或者將準直器I的輸出光輸出給外部光纖；尾纖7 :用于連接外部光纖獲得輸入光，輸入給準直器2或者將準直器2的輸出光輸出給外部光纖；尾纖8 :用于連接外部光纖獲得輸入光，輸入給準直器3或者將準直器3的輸出光輸出給外部光纖；尾纖9 :用于連接外部光纖獲得輸入光，輸入給準直器4或者將準直器4的輸出光輸出給外部光纖。在具體實現過程中，上述分光器可以通過反射鏡實現，如圖I所示，該反射鏡可以通過工藝使反射鏡表面a具有高透性能，表面b通過鍍膜工藝形成高反性能，且反射率范圍為1_99%，根據具體設計方案選擇。除此之外，該分光器還可以通過分光棱鏡或鍍模分光片來實現。另外，所述尾纖可以為單模光纖，保偏光纖或光子晶體光纖。例如如圖I所示，尾纖6、7、8、9的種類可以是單模光纖、保偏光纖或者光子晶體光纖，而且6、7、8、9四根尾纖的種類也不需相同，既可以6、7、8、9都是同種類型，也可以是6、7為保偏光纖，8、9為光子晶體光纖，或者本領域技術人員能夠想到的其他組合，具體根據需要采取特定的組合。另外，在圖I中，作為2X2的光纖耦合器的四根尾纖，尾纖6和8是同端尾纖，即同為輸入或者輸出，而7和9也為同一端；由于尾纖6和7在分光器5的高透面?zhèn)龋饰怖w6 和7的輸入輸出特性是類似的，但6和I不會同為輸入或者輸出，同理可知尾纖8和9。
下面以具體的光路實現來對本發(fā)明實施例所述的光纖耦合器進行說明，如圖2所示為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器的光路示意圖，圖中給出了從尾纖6入射的光線的光路方向，光路過程具體為光從尾纖6入射后進入到準直器I中，準直器I將從尾纖6輸入的光會聚到反射鏡5(該實例中分光器通過反射鏡來實現)上。反射鏡5將從準直器輸入的光分為兩部分,一部分光被反射鏡5反射到準直器2 中，一部分光經過反射鏡5透射到準直器4中。入射到準直器2中的光被準直器2傳輸到尾纖7中，然后通過尾纖7輸出到與尾纖7相連的外部光纖；入射到準直器4的光被準直器4傳輸到尾纖9中，然后通過尾纖9輸出到與尾纖9相連的外部光纖。在具體實現中，根據反射鏡5的設計不同，尾纖7和9輸出的光強比值也將會不同。同理，從尾纖6的同端尾纖8輸入的光將分別從尾纖7和9輸出；而從另外兩個同端尾纖7和9輸入的光將分別從尾纖6和8輸出。另外，上述的光纖耦合器還可以進一步進行外部封裝，該外部封裝可以包括外殼和尾纖保護套，如圖3所示為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器外部十字形封裝的結構示意圖；如圖4所示為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合器外部一字形封裝的結構示意圖，其中圖3中所述外殼的形狀依據具體的需要設計成十字形，e為外殼，d為尾纖保護套， c為尾纖；圖4中所述外殼的形狀依據具體的需要設計成一字形，e為外殼，d為尾纖保護套，c為尾纖；當然也可以設計成其他的形狀，這里不做限制。圖3和圖4中所述尾纖保護套d用于保護從所述外殼e內引出的尾纖C，并緊固所述尾纖C。綜上所述，通過上述光纖耦合器的實現，由于采用分光器實現分光作用，代替了光纖融合方法的光耦合效果，避開了光纖結構對光纖耦合的影響，故既實現普通光纖耦合器的功能，也可以實現全光子晶體光纖耦合器或者不同種類光纖耦合器的功能，特別對于目前常用的光子晶體光纖耦合器而言，具有結構簡單和易于實現等好處；同時利用分光器的分光作用可以有效減小溫度等環(huán)境因素變化對偏振特性的影響，從而提高了光纖耦合器的性能。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種光纖耦合器，其特征在于，所述光纖耦合器包括四個準直器、四個尾纖和分光器，其中第一準直器和第四準直器處于同一條直線上，第二準直器和第三準直器處于另一條直線上，所述分光器處于兩條直線的交點，且該兩條直線關于所述分光器鏡面的法線對稱，其中該兩條直線之間的夾角可調節(jié)，且所述分光器的一面用于透射光，另一面用于反射光；每個準直器均連接有一個尾纖，將從各自尾纖輸入的光匯聚在所述分光器上，以及將所述分光器輸入的光輸出給各自的尾纖；每個尾纖連接外部光纖以獲得輸入光，并將該輸入光傳輸給與每個尾纖連接的準直器，或者將準直器傳輸來的輸出光輸出給所述外部光纖。
2.根據權利要求I所述的光纖耦合器，其特征在于，所述分光器通過反射鏡實現，該反射鏡的其中一個表面具有高透性，另一個表面通過鍍膜工藝形成高反射性，且反射率范圍為 1-99% o
3.根據權利要求I所述的光纖耦合器，其特征在于，所述分光器通過分光棱鏡或鍍膜分光片來實現。
4.根據權利要求I所述的光纖耦合器，其特征在于，所述尾纖為單模光纖，保偏光纖或光子晶體光纖。
5.根據權利要求I所述的光纖耦合器，其特征在于，所述光纖耦合器的外部封裝包括外殼和尾纖保護套，其中所述外殼的形狀依據具體的需要設計成十字形或一字形；所述尾纖保護套用于保護從所述外殼內引出的尾纖，并緊固所述尾纖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖耦合器。所述光纖耦合器包括四個準直器、四個尾纖和分光器，其中第一準直器和第四準直器處于同一條直線上，第二準直器和第三準直器處于另一條直線上，所述分光器處于兩條直線的交點，且該兩條直線關于所述分光器鏡面的法線對稱，其中該兩條直線之間的夾角可調節(jié)，且所述分光器的一面用于透射光，另一面用于反射光；每個準直器均連接有一個尾纖，將從各自尾纖輸入的光匯聚在所述分光器上，以及將所述分光器輸入的光輸出給各自的尾纖。該光纖耦合器結構簡單，工藝易于實現，制作難度低，能夠克服現有技術方案中熔融拉錐工藝制作所帶來的缺陷，提高了光纖耦合器的性能，特別適用于與光子晶體光纖相關的耦合。
文檔編號G02B6/26GK102540342SQ20111040466
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者任小元, 馮麗爽, 劉惠蘭, 鄧學文 申請人:北京航空航天大學