[发明专利]一种可插拔式空芯光子带隙光纤与传统光纤耦合方法及装置

说明书

本发明提供了一种可插拔式空芯光子带隙光纤与传统光纤耦合方法及装置，属于光纤器件制造技术领域。本发明的耦合装置通过耦合连接器在Y波导传统尾纤与空芯光子带隙光纤之间设置渐变折射率透镜，渐变折射率透镜的耦合面都是斜切，传统光纤斜切端面与渐变折射率透镜的耦合面平行对接，空芯光子带隙光纤以确定的最佳耦合角度与渐变折射率透镜的另一耦合面对接。本发明方法通过建立仿真耦合模型，计算取得最大耦合效率时对应的最佳耦合角度和最佳耦合间距，利用所述的耦合装置实现空芯光子带隙光纤和传统光纤的耦合。本发明实现了空芯光子带隙光纤与传统光纤可插拔式低损耗、低背向反射的耦合，并且耦合过程操作简单，耦合性能可靠。

技术领域

本发明属于光纤器件制造技术领域，具体涉及一种可插拔式空芯光子带隙光纤与传统光纤耦合方法及装置。

背景技术

空芯光子带隙光纤是一种新型的微结构光纤，基于光子带隙效应导光，包层为周期排列的二维光子晶体，产生光子带隙，纤芯大空气孔破坏了包层的周期性结构，产生缺陷态，从而限制光在纤芯中传输。相较于传统光纤，空芯光子带隙光纤具有良好的环境适应性，运用于光纤陀螺中可以改善陀螺性能，目前已实验证明，空芯光子带隙光纤陀螺在环境适应性上具有明显优势，被公认为是下一代光纤陀螺。

空芯光子带隙光纤陀螺中光纤环与Y波导连接构成闭合回路敏感载体转速信息，光纤环与Y波导的连接质量直接影响转速测量精度。目前空芯光子带隙光纤陀螺中空芯光子带隙光纤环与Y波导的连接方式是尾纤熔接，有平切和斜切两种熔接方式。熔接时熔点处折射率突变，产生很强的背向反射，背向反射光会与主光束发生干涉，影响相位检测精度。平切熔接方式的背向反射可达-14dB，无法满足陀螺需要。熔接时产生的高温还会引起空芯光子带隙光纤的端面空气孔塌陷，产生极大熔接损耗。相较于平切熔接，斜切熔接方式在一定程度上可以降低背向反射，但熔接损耗会大幅度提高，增加陀螺噪声。另外，由于空芯光子带隙光纤端面的多孔结构，熔接点的强度极低，导致陀螺可靠性下降。总之，目前空芯光子带隙光纤与Y波导尾纤熔接方式存在背向反射强、损耗大、强度低等缺点，严重限制空芯光子带隙光纤陀螺的发展。

发明内容

本发明针对上述目前空芯光子带隙光纤与Y波导尾纤熔接方式的缺点，提出一种可插拔式空芯光子带隙光纤与传统光纤耦合方法及装置。

本发明提供的可插拔式空芯光子带隙光纤与传统光纤耦合装置，包括Y波导传统尾纤、空芯光子带隙光纤、渐变折射率透镜和耦合连接器。其中，传统光纤的耦合端为斜切，空芯光子带隙光纤的耦合端为平切。渐变折射率透镜的左右端面都是斜切，斜切角度与传统光纤的斜切角度相同，渐变折射率透镜的纵切面为梯形。耦合连接器上设置有渐变折射率透镜安装槽、传统光纤耦合端的插槽以及空芯光子带隙光纤适配器的插槽。渐变折射率透镜安装在渐变折射率透镜安装槽中。传统光纤耦合端的插槽与空芯光子带隙光纤适配器的插槽分别设置在渐变折射率透镜安装槽的两侧。

参与耦合的空芯光子带隙光纤端夹持于光纤适配器内，插入所述的空芯光子带隙光纤适配器的插槽中并通过螺纹与耦合连接器固定；参与耦合的传统光纤端为光纤跳线头，插入所述的传统光纤耦合端的插槽中并通过螺纹与耦合连接器固定。在固定连接后，传统光纤的斜切端面与渐变折射率透镜的左端面平行对接，空芯光子带隙光纤以最佳耦合角度和最佳耦合间距与渐变折射率透镜的右端面对接。固定连接后，传统光纤与空芯光子带隙光纤的轴线夹角为最佳耦合角度。

传统光纤斜头跳线头沿定位槽插入耦合连接器的传统光纤耦合端，并通过螺纹固定；剥除空芯光子带隙光纤一定长度的涂覆层，将裸纤插入光纤适配器并切割端面，然后将光纤适配器沿定位槽插入耦合连接器的空芯光子带隙光纤耦合端，并通过螺纹固定，完成空芯光子带隙光纤与传统光纤的耦合。根据实际需要，可松开螺纹，将传统光纤斜头跳线头和空芯光子带隙光纤适配器从耦合连接器内拔出。当需耦合时，可再次将传统光纤斜头跳线头和空芯光子带隙光纤适配器插入耦合连接器两端，并固定螺纹，实现一种可插拔式空芯光子带隙光纤与传统光纤耦合装置。

优选地，传统光纤的耦合端为斜8°面，渐变折射率透镜的左右两个端面为斜8°面。