[发明专利]光子晶体光纤的全光纤耦合实现装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤实现装置及方法，尤其涉及一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现装置及方法。

背景技术

光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber，PCF)具有独特的波导结构和光学特性。它的纤芯周围含有沿着轴向规则排列微小空气孔，通过空气孔分布的改变可以精确控制其模场面积、数值孔径、偏振和色散。与常规光纤相比，PCF在光纤光源应用领域具有独特的优势：1、可以实现单模面积，保证高输出功率的同时还可以实现单模传输。2、具备更高的非线性系数，在非线性光纤激光器及超连续谱产生方面具有更高的效率。但是由于其内部的微孔结构，光子晶体光纤难以与常规光纤实现高效率低损耗熔接耦合，成为制约其实用化发展的关键因素。

目前光子晶体光纤的全光纤熔接耦合方法主要有直接熔接法和过渡光纤熔接法两大类。直接熔接法主要有电弧熔接法、CO₂激光器熔接法、石墨加热熔接法。利用这些方法对PCF与常规阶跃折射率石英光纤的熔接过程中，空气孔的塌陷变形是导致熔接损耗的主要因素，所以在熔接过程中必须精确控制熔接参数以保证PCF的空气孔不塌陷，但是如果熔接点的空气孔不塌陷，将会导致熔接强度不够，在外应力的作用下，熔接点很容易断裂，影响其应用。过渡光纤法主要有光纤透镜法、热扩散变模法、及锥形光纤变模法。热扩散变模法主要是利用掺杂光纤受热后模场发生改变从而实现两光纤模场的匹配熔接，但能否利用此方法决定于光纤纤芯的掺杂特性；锥形光纤变模法是通过拉锥改变光纤的直径进而实现两光纤的模场匹配熔接，但是其物理结构受到改变；光纤透镜法主要利用梯度折射率石英光纤的聚焦特性来改变光束的传输模场来实现两光纤的模场匹配熔接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现装置及方法，能够实现与常规阶跃折射率光纤高强度、低损耗的全光纤耦合熔接。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现方法，于所述光子晶体光纤与待熔接的常规阶跃折射率光纤之间熔接梯度折射率光纤和无芯光纤，所述无芯光纤的两端分别与所述常规阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤熔接；所述梯度折射率光纤又与所述光子晶体光纤熔接；所述光子晶体光纤在熔接后形成塌陷区。

本发明实施例还提供一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现装置包括平移台、光纤夹具、切割刀、探测器、平台驱动控制器、主控制器和将切割后光纤进行熔接的光纤熔接机，所述光纤夹具和切割刀设置于所述平移台上，所述探测器设置于所述切割刀的上方且与所述主控制器电性连接，所述主控制器通过平台驱动控制器与所述平移台电性连接。

所述光纤夹具用于夹持待熔接的光纤；

所述切割刀用于对待熔接的梯度折射率光纤和无芯光纤进行定点切割；

所述平移台用于根据所述梯度折射率光纤和无芯光纤的预定长度将其移动到指定位置，并将所述切割刀移动到所述指定位置，进行定点切割；

所述探测器和主控制器用于对所述切割刀的位置进行实时检测；

所述主控制器还用于控制所述驱动控制器驱动所述平移台移动；

所述光纤熔接机用于将所述无芯光纤熔接于所述常规阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤之间，并熔接所述梯度折射率光纤与所述光子晶体光纤。

对于一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现方法，PCF熔接后在熔接点处的空气孔塌陷形成塌陷区，而梯度折射率光纤作为光纤透镜使得两端入射的激光形成高斯会聚光束从另外一端输出，经过相当于自由传输区的无芯光纤和PCF的塌陷区会聚到常规阶跃折射率光纤和PCF的模场中，实现模场匹配耦合。由于PCF在熔接区气孔塌陷，实现了PCF和常规光纤的高强度熔接，并且塌陷后的区域作为自由空间传输区，进而避免了塌陷所造成的损耗，从而实现了低损耗熔接。

对于一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现装置，将光纤设置于光纤夹具上后，按照光纤预先设定长度移动平移台，平移台移动到位后，利用探测器和主控制器进行实时检测，再通过切割刀进行定点切割，利用光纤熔接机在切割点将两段光纤进行熔接。这样，利用该实现装置可将PCF与常规阶跃折射率光纤之间熔接梯度折射率光纤和无芯光纤，从而实现与常规阶跃折射率光纤高强度、低损耗的全光纤耦合熔接。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种光子晶体光纤的全光纤耦合实现装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。