[发明专利]基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器及其制备方法

说明书

本发明提供的是一种基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器，其特征是：对称多芯光纤的纤端具有抛物面形状的弧形反射锥体圆台，多芯光纤的周边纤芯内的光波能够被弧形锥体圆台低损耗反射到对称纤芯内反向传输，实现多芯光纤芯间低损耗连接。本发明可用于构造多种多芯光纤干涉仪，广泛应用于光纤传感技术领域。

技术领域

本发明涉及的是一种基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器，可用于构造多种多芯光纤传感器，属于光纤器件技术领域。

背景技术

随着5G时代的到来，数据通信容量激增，这对数据传输介质——光纤的传输容量提出了新的要求。多芯光纤作为增大光纤通信容量的重要途经之一，近年来得到了广泛注目，也得到了喜人的进展。目前已经提出了几种不同类型的多芯光纤，并集中地进行了研究。

这些研究不仅是关注于多芯光纤本身的研究，更多的是围绕多芯光纤相关集成器件进行延伸。集成光学与纤维光学的融合为多芯光纤技术的发展和深入研究注入了新的活力，借助于同一光纤内的多波导，构造了集成在一根光纤内的Michelson与Mach-Zehnder干涉仪，实现了单根光纤内的多路分光与合光，研究了集成在一根光纤中的光调制器，发展了不同结构的纤维集成光器件，实现了将各种光路与光器件微缩集成在一根光纤中。

因此，如何围绕着多芯光纤，在有效的空间中构建功能更强、性能更好的微光学器件是多芯光纤在通信和传感方面得到广泛应用的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑的多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器，对称多芯光纤的纤端具有抛物面形状的弧形反射锥体圆台，多芯光纤的周边纤芯内的光波能够被弧形锥体圆台低损耗反射到对称纤芯内反向传输，实现多芯光纤芯间低损耗连接。

所述的对称多芯光纤具有180°旋转对称分布的多个纤芯，如图1所示的是三种典型的对称多芯光纤，分别为：对称双芯光纤、方形纤芯分布的四芯光纤，对称七芯光纤。

所述的弧形锥体圆台的抛物面上镀有反射膜。

如图2所示，所述的弧形锥体圆台结构的旋转对称抛物面母线满足抛物线方程：

其中r为光纤的径向，z为光纤的轴向，d为多芯光纤周边纤芯距离中心的距离，周边纤芯的中心与弧形的交点坐标为A(d，0)。

一种基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：在多芯光纤的纤端熔接一段无芯光纤，切割平整；

步骤2：将纤端的无芯光纤研磨成底角为45°的锥体圆台结构；

步骤3：将步骤3中的45°锥体圆台结构放在电极下进行高温抛光塑形，形成弧形锥体圆台；

步骤4：在弧形锥体圆台的抛物面上镀制反射膜；

步骤5：将多芯光纤的另一端和多芯光纤扇入扇出器件连接，选择多芯光纤一对纤芯分别作为输入输出端，对纤端弧形锥体反射结构的品质进行评价，制备得到弧形优化的锥体纤端全反射器。

本发明至少具备有以下优点：

(1)能够实现多芯不同纤芯的光路的串联，结构简单紧凑。

(2)优化的弧形锥体圆台能实现光束的聚焦全反射，克服了衍射效应带来的光束扩散，使两纤芯间的光路耦合损耗达到极致最小。

附图说明

图1为三种典型的对称多芯光纤的端面结构图，分别为对称双芯光纤(a)、方形纤芯分布的四芯光纤(b)，对称七芯光纤(c)。