[发明专利]一种D形光纤耦合器的制备方法

说明书

本发明提供了一种D形光纤耦合器的制备方法，两根长周期光纤光栅平行靠近组成的耦合器无后向反射,信道隔离度高，插入损耗低,具有波长选择特性，并且一根具有带通滤波特性另一根具有带阻滤波特性，适用于全光宽带分插复用器。两根D形长周期光纤光栅由于形状特点，可以像拉链一样互相嵌入从而缩短耦合器间距使其无限靠近，增加耦合效率。本发明提升了光纤耦合器的耦合效率，减小了光损耗，实现了在圆芯光纤的基础上制备高效率的光纤耦合器；可用于光通信领域，通过COsubgt;2/subgt;激光器写入D形长周期光纤光栅，比用紫外光写入光栅更加灵活，它几乎可以应用于任何未经处理的玻璃纤维和写入过程。

技术领域

本发明涉及光被动元件领域，具体来说涉及一种基于D形长周期光纤光栅耦合器的制备方法，可应用于光纤通信和光电子器件领域。

背景技术

光纤耦合器的作用是在单一波长下实现光功率的分路，或是对多个波长实现波长信号的分路。其作为关键的无源器件在光纤通信、光纤传感和光纤测量等领域发挥着巨大的作用。

通常，单模光纤足够厚的包层将光约束在纤芯中传输，形成稳定的传输场，包层保证了倏逝场的能量不会泄露到光纤外面。当光纤的包层被抛磨到倏逝场存在的区域，即距纤芯仅几个微米的区域时，就形成了一个纤芯中传输光的倏逝场的“泄露窗口”。在此“窗口”处，人们就在有可能利用倏逝场来激发、控制、探测光纤纤芯中的传输光。所以通过腐蚀、抛磨等方法去掉部分光纤包层来制备侧抛光纤耦合器是常用的方法。但腐蚀和抛磨法通常在制备过程中有更多的操作不确定性，不容易精确地控制抛磨长度及深度。

在单模光纤中形成的长周期光纤光栅(LPFG)本质上是一种带阻滤波器，它能使光在特定波长(谐振波长)从导模耦合到选定的包层模。所以可以使用并行长周期长光纤光栅的结构来实现一类新的波长选择性光耦合器。耦合过程一般分为三个分过程：(1)传输光纤中芯基模能量耦合到包层模中；(2)通过消逝场耦合，传输光纤包层模的能量转移到耦合光纤的包层模中；(3)在耦合光纤中，包层模的能量耦合给纤芯基模并输出耦合器。当光从传输光纤输入端进入耦合器后，谐振波长处的光通过耦合从传输光纤转移到耦合光纤并最终输出，从而实现了特定波长的耦合，即可用作具有波长选择特性的耦合器。因为LPFG它可以提供两个具有互补传输特性的输出端口，从而可以灵活地形成更复杂的器件，如宽带光加/放复用器(OADMs)，这是传统的熔融锥形光纤耦合器和侧抛光纤耦合器无法实现的。此外，长周期光纤光栅耦合器还没有长度限制和脆性问题，而且比侧磨光纤更容易制作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于周期性的D形长周期光纤光栅耦合器的制备方法。旨在实现一种无后向反射,信道隔离度高,插入损耗低,具有波长选择特性的耦合器。由于本专利提出的是一种新型长周期光纤光栅耦合器，两根光纤D形栅可以像拉链一样错位靠近，从而减少耦合器的缝隙，在耦合功能上比普通长周期光纤光栅耦合器更有优势。

本发明目的是这样实现的：

步骤1：将剥掉部分包层的单模光纤用酒精擦拭后放到夹具上固定，在计算机上设计抛光程序使CO₂激光光斑按照特定扫描轨迹和次数对光纤抛光，利用激光器对SiO₂的热效应从而使光纤产生周期性形变，每次扫描后的光纤表面形变累加形成周期性的D形槽，D形槽的宽度为扫描周期的一半。将操作后的光纤连接光源和光谱仪，出现清晰的损耗峰，则D形长周期光纤光栅制备成功。

步骤2：将两根制备好的D形长周期光纤光栅用光纤固定装置固定，其中两根光纤的形变面要相对且在同一高度互相平行。显微相机放置在光栅的正上方，连接显示屏用于观察操作细节，实时监测整个操作过程。将抛光后的光纤放在高温加热设备上，精确控制电动位移平台对光纤进行拉伸。

步骤3：实时观测显示屏上的两根光栅相对位置，调节两侧控制光纤固定装置的三维位移平台，使两根光纤的栅区平行互相嵌入且紧密贴合，形成D形长周期光纤光栅耦合器，其中对齐的栅区即为耦合器的耦合区段。