[发明专利]一种低插入损耗的串扰抑制型多芯光纤分束器

说明书

本发明提供的是一种低插入损耗的串扰抑制型多芯光纤分束器。其特征是：所述的多芯光纤分束器由输入标准单模光纤、多包层光纤、多孔石英毛细套管和多芯光纤组成。其中单模光纤和多包层光纤的纤芯具有相同的单模模场分布，多包层光纤嵌入多孔石英毛细套管，熔融拉锥后多包层光纤直径收缩变小，纤芯内的光场转换到内包层内，保持基模传输，输出端模场和多芯光纤的模场匹配。特殊设计的多包层光纤能有效减小器件的插入损耗，并有效抑制器件的芯间串扰。本发明可用于多芯光纤的低损耗、低串扰分束连接，尤其适用于多纤芯数量、高纤芯密度的多芯光纤的分束连接。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种低插入损耗的串扰抑制型多芯光纤分束器，属于多芯光纤器件技术领域。

(二)背景技术

多芯光纤在空分复用的光通讯传输系统中起到了至关重要的作用。在这样的高速、大容量的信息传输系统中，多芯光纤分束器是将信号从多芯光纤的每个纤芯互不干扰地单独分离出来，并和普通的单模光纤相连接的光纤集成器件。通常来说，多芯光纤分束器需要有以下的一些性能特点：(1)覆盖传统的光通讯波段(C+L波段)；(2)每个信号通道需要承受数十到数百毫瓦的光功率；(3) 低的插入损耗；(4)低的芯间串扰；(5)小的器件尺寸；(6)长期的工作稳定性等。因此，能否制备出满足以上性能特征的多芯光纤分束器件是空分复用技术在高速、大容量光通讯网络中得到广泛应用的关键。为此，在国内外的学者的不懈努力下，已经发展出多种器件制备方案。整体来说，目前的多芯光纤分束器可分为3类：基于空间光学型的、基于3D波导型的和基于多光纤集成的。

基于空间光学型的：采用传统的空间光学技术，可以借助于光学透镜以及棱镜等辅助光学器件实现多芯光纤各个纤芯出射光束的分离。该透镜耦合系统首先利用透镜将多芯光纤的多个纤芯出射光束进行空间分离，然后使用转向棱镜进一步分层分离，最后使用光纤准直器接收，实现了将多芯光纤的各个纤芯光信道分别耦合进入各自独立的单模光纤。这种方法通过精确的调节控制，能使每个光通道的串扰和损耗较低。但是基于空间光学型的对调节精度要求较高，而且器件稳定性也是个问题。

基于3D波导型的：波导型的多芯光纤分束器有激光直写型的和聚合物固化型。其中激光直写型是利用超快激光对基板进行改性，形成波导结构，这种方法对连接器的设计来说有较大的灵活性，但是由于波导的横截面形状很难做到和光纤的基模匹配，因此器件的插入损耗很大。Tatsuhiko提出了一种基于UV胶旋涂的多层聚合物3D波导型19芯光纤分束器(WATANABE,Tatsuhiko；HIKITA, Makoto；KOKUBUN,Yasuo.19-core fan-in/fan-outwaveguide device for dense uncoupled multi-core fiber.In:2013IEEE PhotonicsConference.IEEE,2013.p. 303-304)。该波导纤芯材料为PMMA，纤芯的尺寸大小为7.9μm×7.9μm，波导的包层材料为低折射率的UV胶，两种材料的折射率差为0.4％。整块波导芯片的大小为32mm×18mm。这样的聚合物波导结构的19芯光纤分束其能够实现每个纤芯的插入损耗小于2dB，芯间串扰小于-40dB。基于聚合物3D波导结构多芯光纤分束器件由于采用的材料是聚合物材料，其多对通讯波段的光的损耗较大，并且随着时间的增加，器件面临老化问题，其长时间稳定性有待验证。