[发明专利]悬挂芯光纤的耦合连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是光纤技术领域，具体地说是一种悬挂芯光纤与标准单模光纤或多模光纤的耦合连接方法。

背景技术

光连接器与光耦合器主要功能是对光信号或光能量进行连接、合成、分叉、转换以及有目的衰减等。因此，在光纤通信系统、光纤局域网(包括计算机光纤网、微波光纤网、光纤传感网等)以及各类光纤传感系统中是必不可少的重要器件。

光纤连接技术是指把两根光纤端面结合在一起。对连接的基本要求是使光能量最大限度的从输入光纤耦合过渡到接收光纤中。对光纤连接技术除了要求连接损耗小，回波损耗大外，还要求环境温度变化时性能保持稳定，并有足够的机械强度。因此需要精密的机械和光学设计加工装配，以保证两个光纤达到高精度匹配。

光纤连接的方式主要有三类：固定连接、活动连接、临时连接。固定连接主要用于光缆线路中光纤间的永久性连接，多采用焊接，也有采用粘结和机械连接。活动连接主要用于光纤与传输系统设备以及与仪表间的连接，主要是通过光纤连接插头进行连接。临时连接一般用于测量尾纤与被测光纤间的耦合连接。

全光纤定向耦合器的制造工艺有三类：磨剖法、腐蚀法和融锥法。磨抛型单模光纤定向耦合器是利用光学冷加工(机械抛磨)除去光纤的部分包层，使光纤波导能相互靠近，以形成消逝场互相渗透构成定向耦合器。这种方法的缺点是器件的热稳定性和机械稳定性差。在一定条件下，它还具有波分复用器和光滤波器的功能。腐蚀法是用化学方法把一段裸光纤包层腐蚀掉，再把两根已腐蚀后的光纤扭绞在一起，构成光纤耦合器。其缺点是工艺的一致性较差，且损耗大，热稳定性差。融锥法是把两根裸光纤靠在一起，在高温火焰中加热使之熔化，同时在光纤两端拉伸光纤，使光纤熔融区成为锥形过渡段，从而构成耦合器，这种方法已成为当前制作光纤耦合器的主要方法。

接续技术是十分关键的技术，简化接续技术，提高接续质量，对扩大光纤应用领域将起到积极的促进作用。早先技术所解决的多数是标准光纤之间的连接问题，为了解决两根直径相同，纤芯数不同的光纤中光波转换与连接的问题，公开号为CN 1967302A的中国发明专利文件中给出了一种单芯光纤与多芯光纤耦合器及其熔融拉锥耦合的方法，该技术中，两根光纤虽然纤芯数不同，但都是实心的光纤。对于实心光纤与中空光纤的连接情况，公开号为CN 101339275A的中国发明专利文件中给出了毛细管光纤与标准光纤的耦合连接方法，该方法中，两根光纤分别为实心光纤与空心光纤且波导形状不同。但这些技术均没有涉及单芯光纤与具有空气腔的悬挂芯光纤耦合的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单实用，可以实现悬挂芯光纤与标准单模或多模光纤的连接的悬挂芯光纤的耦合连接方法。

本发明的目的是这样实现的：

将悬挂芯光纤与单芯光纤各自一端的涂覆层剥离、剥离后清洗并切割使光纤端面平整，通过光纤焊接机在剥离处进行焊接，在两段光纤熔点处进行加热实行熔融拉锥，同时进行光功率监测，当锥体腰部拉细到光功率监测值达到预定耦合光功率时停止拉锥形成锥体耦合区，在锥体耦合区外套有石英保护套管，并将石英保护套管两端与标准光纤和悬挂芯光纤之间密封。

本发明还可以包括这样一些特征：

1、所述的悬挂芯光纤与单芯光纤为单模光纤或多模光纤。

2、所述的悬挂芯光纤为具有至少一个纤芯，且含有至少一个空气腔的石英光纤，其空气腔位于该光纤包层内的任意位置，空气腔相对于光纤的中心轴线为轴对称或非轴对称。

3、所述的单芯光纤纤芯位置居于轴心或偏离轴心；悬挂芯光纤纤芯位于空气腔与包层的交界面上，相对于光纤的中心轴线为轴对称或非对称。

4、所述的耦合光功率分配为均匀或非均匀，预定分光比为1％-99％。

5、所述的密封为在石英保护套管两端用CO₂激光器加热焊接。

6、所述的密封为连接耦合后对锥体耦合区加套石英管并在石英管两端用环氧树脂封装固化。

本发明给出了一种悬挂芯光纤与单芯光纤通过焊接后在焊点处进行熔融拉锥实现光波耦合的方法。本发明的技术特征在于将单芯光纤与单芯或多芯悬挂芯光纤焊接后，利用熔融拉锥技术在焊点处实施熔融拉锥，当锥体腰部拉细到一定程度后，单芯光纤中传输的光就可以通过锥体进入悬挂芯光纤并对光波进行分光，从而形成一个光功率分配区，实现光功率的分配，分光/合光是通过锥体耦合区实现的。本发明的优点在于制作方法简单易行，极大地改善了单芯光纤与悬挂芯光纤的连接耦合方法，插入损耗低，耦合效率高，为悬挂芯光纤器件直接嵌入标准单模光纤通信链路中提供了一种有效的方法和技术。