[发明专利]多芯光纤M×N型多路分束器

说明书

本发明提供的是一种多芯光纤M×N型多路分束器。其特征是：它由单模光纤、一根M芯多芯光纤、一根N芯多芯光纤以及两个将单模光纤两端和两根多芯光纤分别连接起来的绝热转换锥区组成。所述组成中，绝热转换锥区是由多芯光纤插入具有低折射率隔离层的石英套管，并在高温下拉锥而成。M芯多芯光纤的任意纤芯通道中传输的光能通过绝热转换锥区，高效耦合进单模光纤中。然后再通过另一个绝热转换锥区，单模光纤内的光分束耦合到N芯多芯光纤的各个通道内传输。本发明可用于两根多芯光纤之间的分束耦合连接。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种多芯光纤M×N型多路分束器，可用于不同纤芯数量的多芯光纤的光路耦合，属于光纤器件技术领域。

(二)背景技术

光纤定向耦合器是一种重要的光纤无源器件，通常来说，人们采用熔融拉锥法来制备光纤定向耦合器。传统的光纤定向耦合器是将两根或多根单模单芯光纤靠在一起，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。

随着光纤传感和光纤通讯应用需求的不断增加，光纤技术的不断发展，多芯光纤应运而生。随之而来的问题便是如何解决基于多芯光纤的分束器，完成多芯光纤的光路耦合的问题。专利号为CN100456066C的专利提出了一种单芯光纤与多芯光纤耦合器及其融接拉锥耦合方法，其简单地将单芯光纤和多芯光纤熔接，然后在焊点处拉锥，将焊点两端的单芯光纤和多芯光纤拉至很细，然后实现光束由单芯光纤到多芯光纤的各个纤芯耦合。这种耦合器虽然能实现光束由单芯光纤向多芯光纤的耦合，将光束的能量分束到不同的纤芯通道中传输，但是其至少具备以下的几个缺点：(1)由于拉锥后的锥区直径很细，使得器件极其脆弱；(2)通常来说单芯光纤和多芯光纤的熔点会有所区别，因此在拉锥过程中难以控制温度，使锥区对称，从而影响耦合效果；(3)锥区的光场耦合受外界空气环境的影响大。

单芯光纤和多芯光纤能通过拉锥的方式实现耦合器的制备，实现多芯光纤的分束。那么，如何实现两个多芯光纤，甚至是纤芯数量不同的多芯光纤之间的任意纤芯光路之间的分束连接呢？将两根多芯光纤直接焊接，然后在焊点处拉锥也能实现各个纤芯之间的分束连接，但这种方法难以权衡各个纤芯之间的能量耦合分配问题。也可以采用上述专利CN100456066C中的方案，在同一个单模光纤的两端分别和不同的多芯光纤熔接并制备两个多芯光纤分束器，单模光纤起到过渡的作用。但是同样的，这种分束器存在上述的多个明显缺点。

所以，如何实现不同多芯光纤(如不同纤芯数量的两根多芯光纤)的每个纤芯通道之间的光能耦合，并且能够控制每个纤芯通道内所分配的能量比例，制备出稳定、可靠的多芯光纤分束器是急需解决的一个问题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定、可靠的多芯光纤M×N型多路分束器，实现两根多芯光纤任意纤芯通道之间的分束耦合功能。

本发明的目的是这样实现的：

一种多芯光纤M×N型多路分束器，它由单模光纤、一根M芯多芯光纤、一根N芯多芯光纤以及两个将单模光纤两端和两根多芯光纤分别连接起来的绝热转换锥区组成。所述组成中，绝热转换锥区是由多芯光纤插入具有低折射率隔离层的石英套管，并在高温下拉锥而成。在该锥区中，石英套管的低折射率隔离层变细形成新的包层；低折射率隔离层的内部及多芯光纤变细形成新的纤芯。套管的外直径变细至锥腰处与单模光纤直径相同，于锥腰处切割并和单模光纤熔接。M芯多芯光纤的任意纤芯通道中传输的光能通过绝热转换锥区，高效耦合进单模光纤中。然后再通过另一个绝热转换锥区，单模光纤内的光分束耦合到N芯多芯光纤的各个通道内传输。

所述的两根多芯光纤的纤芯数量分别为M、N，M≥2，N≥2。

所述的石英套管是两层结构的套管，该套管的中间空心，可插入多芯光纤；套管内壁是一层氟元素掺杂形成的低折射率隔离层，外层是纯石英层。