[发明专利]一种选模型环芯光纤耦合器及其制作方法

说明书

一种选模型环芯光纤耦合器及制作方法，包括呈锥形的玻璃管光纤束，锥形所在的一端具有锥腰，并在锥腰处进行切割，一输出环芯光纤，与所述玻璃管光纤束的锥腰切割处熔接；其中，所述玻璃管光纤束由所述多孔玻璃管、输入环芯光纤和输入单模光纤熔融塌缩而成，所述玻璃管光纤束切割后的长度能够实现光从输入单模光纤到输入环芯光纤对应模式的完全耦合。解决了空间结构的环芯光纤模式转换器稳定性不易保证，且体积大、难于集成封装，而基于光子灯笼结构的环形光纤模式转换器对环芯光纤的纤芯尺寸有限制，普适性不足的问题。

技术领域：

本发明涉及光纤技术领域，具体的涉及一种选模型环芯光纤耦合器及其制作方法。

背景技术：

近年来，由于单模光纤传输系统已经接近其香农极限，作为解决当前光通信系统容量问题的一个有效解决方案，空分复用技术越来越成为大家关注的热点。目前空分复用技术主要有多芯光纤和模分复用两类方案，其中基于轨道角动量模式的模分复用技术被认为是最具有可拓展性的方案之一。由于轨道角动量模式的强度呈环状分布，因此更适合在环芯光纤中传输。折射率均匀分布的环芯光纤不仅能够支持多种轨道角动量模式，而且其设计及加工工艺相对简单，因此在模分复用系统中具有广阔的应用前景。为了实现单模光纤与环芯光纤之间的模式复用/解复用，需要采用模式转换器。

现有的空间结构的模式转换器能够实现很好的模式复用/解复用功能，但可以看出其稳定性不易保证，且体积大、难于集成封装。由于用于模式复用/解复用的模式转换器需要连接单模光纤和环芯光纤，因此如果能够实现全光纤结构，会给实际应用带来极大方便。

现有的基于光子灯笼结构的环芯光纤模式复用/解复用器，通过拉锥熔锥光纤束的方法来实现从单模光纤到环芯光纤的模式转换。尽管这种方法实现了全光纤结构，但要求环芯光纤的纤芯厚度不能太小，这也限制了其使用范围。

发明内容：

为了克服空间结构的环芯光纤模式转换器稳定性不易保证，且体积大、难于集成封装，而基于光子灯笼结构的环形光纤模式转换器对环芯光纤的纤芯尺寸有限制，普适性不足的问题，本发明提供了一种选模型环芯光纤耦合器及其制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种选模型环芯光纤耦合器，包括

呈锥形的玻璃管光纤束，锥形所在的一端具有锥腰，并在锥腰处进行切割，所述玻璃管光纤束包括：

一经过拉锥处理的多孔玻璃管，具有中心孔和外侧孔；

一经过销蚀处理的输入环芯光纤，插入所述中心孔内；

一经过拉锥和销蚀处理的输入单模光纤，插入所述外侧孔内；

一输出环芯光纤，与所述玻璃管光纤束的锥腰切割处熔接；

其中，所述玻璃管光纤束由所述多孔玻璃管、输入环芯光纤和输入单模光纤熔融塌缩而成，所述玻璃管光纤束切割后的长度能够实现光从输入单模光纤到输入环芯光纤对应模式的完全耦合。

所述输入环芯光纤包括输入环芯光纤纤芯、输入环芯光纤包层和输入环芯光纤涂覆层。

所述输入环芯光纤纤芯在轴向上尺寸结构不变，所述输入环芯光纤包层的折射率与多孔玻璃管的折射率相等，所述输入环芯光纤与所述输出环芯光纤有相同的结构参数。

所述输入单模光纤包括：输入单模光纤纤芯，输入单模光纤包层，单模光纤涂覆层。

所述输入单模光纤包层的折射率与多孔玻璃管的折射率相等。

一项所述的选模型环芯光纤耦合器的制作方法，包括如下步骤：

（1）光纤尺寸参数的仿真计算

根据输入环芯光纤的基本参数信息仿真计算模式特性，模式特性包括模式类型和有效折射率，按照有效折射率相等的原则仿真计算对应输入单模光纤所需要的纤芯尺寸，在此基础上通过设定输入环芯光纤和输入单模光纤的位置关系，仿真计算光从输入单模光纤完全耦合到输入环芯光纤在对应模式所需的长度；