[发明专利]连接器化的纳米工程化光纤及其形成方法

说明书

对相关应用的相互参考

本申请要求U.S.母案临时申请的申请日为2007年5月3日、U.S.母案临时 申请的序列号为60/927,430的依照35 U.S.C.§119(e)的优先权，通过参考 将该临时申请并入本文。

本申请还与2007年11月9日在美国申请的名称为″Method of splicing an optical fiber with holes in the cladding″的U.S专利申请序列号11/595,365有关， 通过参考将该申请并入本文。

发明背景

发明领域

本发明总体涉及连接器化的光纤，更具体地涉及用于在连接器化之前使空 气通路陷缩在纳米工程化光纤的包层中的方法，以寻求产生这样一种连接器化 的光纤，其最多给光纤的模场直径和/或外包层直径仅仅带来极小的变化。

发明的技术背景

光纤连接器用于端接光纤的两端。与熔接相比，光纤连接器可使光纤快速 连接和断开。连接器用来对配接光纤的纤芯进行调准以便光以最小的损耗(衰 减)在它们之间传递，并且提供机械耦合以将配接光纤固定在一起。在光纤系 统的早期，连接器的使用是有问题的，因为不良连接会引入衰减，并且连接器 化处理是耗时的并且需要训练有素的技术人员。然而，制造商已经着手标准化 且简单化的光纤连接器，从而有助于提高连接器在光纤系统中的使用率。提高 连接器的使用率极大地有助于光纤系统的新用途和应用，包括在建造基础设施 中的新的和有创造性的部署。

随着光纤系统中使用率的提高，会带来与部署光纤光缆有关的问题，其中 光缆需要弯曲以适应现有结构或基础设施的几何结构。对光纤光缆的不恰当的 处理和部署可能会导致宏弯损耗，也称为″外在损耗″。就射线光学而言，光纤 的严重弯曲会导致光线在光纤内反射的角度超过反射的临界角。就电磁波而 言，弯曲会引起光纤的一个或多个导模变为漏模，其中光从光纤的导引区域逃 逸或″漏出″。通过观察特定光纤以及携带该光纤的光缆的最小弯曲半径可防止 这种弯曲损耗。

因为光纤光缆的部署典型地涉及在某个位置使一根或多根光缆弯曲，因此 已经开发出具有改善的弯曲性能性质的先进光纤。增强的弯曲性能可在原先由 于传统光纤光缆的弯曲限制而不可接入的更多位置部署光纤光缆。

一类弯曲性能光纤是利用在光纤中形成的小孔或空隙(″空气通路″)的“纳 米工程化”光纤。纳米工程化光纤利用与光经受在纤芯与包层之间的折射率差 而在纤芯中导引的普通光纤基本上相同的波导原理进行操作，所不同的是纳米 工程化区域增强了即使在严重弯曲情况下的光纤的载光能力。然而，虽然纳米 工程化弯曲性能光纤提供了最小弯曲半径的显著增大，但是由于存在于劈开光 纤端部的空隙而在连接器化这种光纤时会存在一些缺陷。例如，污染物会充满 光纤端面的光纤空隙并且进入到光纤中，从而降低了连接效率。一种污染物是 湿气。其他污染物包括在连接器抛光处理期间在连接器端面处所产生的微碎 屑，例如在抛光期间移走的锆套圈材料和石英玻璃、来自抛光膜的磨料、以及 去离子水的混合物。这些污染物可能会陷入或嵌入连接器端面的空气通路中。 由于在抛光处理期间连接器端部所受到的各种力以及随之而来的热，因此一旦 污染物落入相应位置则很难清除它们。此外，在光纤的操作和/或处理期间所 释放的且移动穿过连接器端面而进入到光纤纤芯区域中的光纤中的污染物还 可使信号衰减增大。

虽然在连接器抛光步骤之后可以利用例如诸如超声波清洗之类的方法来清 洗光纤，但这通常只能算是一种临时解决方式，因为光纤端面仍具有敞开的空 隙由此会使光纤仍存在将来受污染的风险。虽然可利用UV或诸如粘合剂或环 氧树脂这样的热固性材料填充光纤空隙来对光纤端面进行处理，但是用于密封 光纤的材料可能以与光纤不同的速率进行抛光，这造成了连接器端面凹陷或凸 起。这些特点在配接期间可能会潜在地妨碍连接器端面的物理接触，或者在凹 陷的情况下可能会提供使碎屑或其他污染物聚集从而不利地影响连接器性能 的区域。

用于降低或消除在连接器化处理中纳米工程化光纤的污染风险的一种方法 是利用密封剂材料来密封光纤的端部。然而，如果光纤与密封剂材料之间的光 折射率不匹配，那么这将引起光纤的模场直径的变化。因为最有效的光耦合与 被耦合的光纤的模场直径的匹配有关，因此一根光纤的模场直径相对于另一根 的变化会不利地影响接合/耦合效率。