[发明专利]基于高折射率固体芯光子晶体光纤的光纤分束器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤器件的制造，特别是一种基于高折射率固体芯光子晶体光纤的光纤分束器。本发明具有分束多、各束等光强、体积小和损耗小特点，并且结构简单，适用谱带宽和效率高的特点，应用范围广。

背景技术

“分束”是光学系统中经常用到的技术，即将一束光分成多束光。最早的多光束分束器件是将光束斜入射到“玻璃堆”或“单片透明介质”，其反射和透射光就为入射光的分束结果，以后人们采用镀膜技术在各种基片或薄模材料上镀介质模实现了不同分束比可控的单片分束镜。另一种常用的分束器件是“棱镜分束器”。这些“一分为二”的分束镜是目前普遍使用的光学分束器件。近年来也有将“达曼光栅”的一级衍射作为分束应用地实例。在普通光纤系统中，分束是利用多根光纤纤芯之间的模式耦合效应实现的，依靠纤芯之间距离调整分束比。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于高折射率固体芯光子晶体光纤的光纤分束器，它是对现有技术的改进。利用该种光子晶体光纤的“全内反射型导光”和“带隙限制导光”的双重作用的结果，实现将在光子晶体光纤中心入射一束光转变到周边分布的固体芯出射的多束光，具有分束多、各束等光强、体积小和损耗小特点。本发明结构简单，适用谱带宽和效率高的特点，应用范围广。

本发明提供的基于高折射率固体芯光子晶体光纤的光纤分束器包括高折射率固体芯光子晶体光纤1，微透镜列阵2，多束集成导出单模光纤3及其固定毛细管4，外套管5。

上述的高折射率固体芯光子晶体光纤是在硅质纤芯周围排列一圈掺杂(锗)的高折射率棒构成导光固体芯，由于“全内反射型导光”和“带隙限制导光”的双重作用，使入射到芯区的光只能耦合到高折射率固体芯中传输，即形成分束；上述的微透镜列阵置入在高折射率固体芯光子晶体光纤的输出端，将分束出射的光分别耦合到对应的导出单模光纤中；上述的多束集成导出单模光纤是将单模光纤按照与前述光子晶体光纤的固体芯对应的多束集成形式排列；上述的固定毛细管用于将多束集成导出单模光纤位置固定；上述的外套管是将高折射率固体芯光子晶体光纤和多束集成导出单模光纤束两部分固定成一体。

所述的高折射率固体芯光子晶体光纤是以硅(石英)为基质，光纤芯区的折射率为1.45，直径为7-14微米。

所述的高折射率固体芯光子晶体光纤中的高折射率固体芯为掺锗玻璃(石英)，其折射率为1.65，直径D为4-8微米，固体芯间距Λ为5-10微米。

所述的高折射率固体芯光子晶体光纤的长度小于10毫米。

所述的微透镜列阵是与固体芯径结构一一对应的微光学非球面透镜列阵耦合器。

所述的多束集成导出单模光纤是与微透镜列阵位置一一对应普通单模光纤集束排列，并用毛细套管固定。

所述的高折射率固体芯光子晶体光纤与多束集成导出单模光纤的间距可调。

本发明的优点在于：(1)结构简单。分束过程仅由一段高折射率固体芯光子晶体光纤完成。(2)分束光的参数完全相同。由于每个固体芯的边界条件和设计参数完全相同，因此在其中传输的各个分束光的光强、传输时间、波长等参数完全相同。这在传统分束器上很难做到。(3)适用谱带宽。该分束器可以适用于600～1700nm的带宽。这在传统分束器上很难做到。(4)效率高。由于两种导光机制的共同作用，使入射到芯区的光被耦合到固体芯的效率要比传统光纤分束器增加很多。

附图说明

图1为本发明基于高折射率固体芯光子晶体光纤的光纤分束器结构示意图。

图2为图1中所示的六固体芯光子晶体光纤的结构图。

图3为图1中所示的六固体芯光子晶体光纤的分束工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，它们不是限定本发明的保护范围。

如图1所示，1为高折射率固体芯光子晶体光纤；2为微透镜列阵；3多束集成导出单模光纤；4为毛细固定套管；5为外套管。

图2中：1-1为硅基纤芯；1-2为高折射率固体芯；1-3空气孔内包层；1-4为光纤外包层。Λ为空气孔(固体芯)之间的间距；D为空气孔(固体芯)的直径。