[发明专利]使用光敏玻璃的可调谐光耦合器

说明书

本发明一般涉及耦合器，尤其涉及使用光敏玻璃可调谐的波导光纤耦合器。背景技术

光波导δ-β耦合器具有至少二条光纤，把光从一条光纤耦合至另一条光纤。每一条光纤包括纤芯和包层。在耦合器中，每条光纤的包层沿选定的耦合区域相互接触。当两条光纤的包层彼此更靠近时，从一条光纤至另一光纤的光耦合变得更有效。该耦合也取决于两个纤芯和包层的相对尺寸。已熟知，取决于耦合所选定的波长，可以具有相同尺寸的纤芯和包层或不同尺寸的纤芯和包层。

在耦合器形成过程中，光纤纤芯显著减小尺寸。部分形成过程要求把二条或二条以上耦合光纤的尺寸颈缩至大致为一条光纤尺寸(直径)。形成这种颈缩耦合器的方法，在向康宁公司颁发的美国专利USP4799949及5011251中加以描述。

有一些已知技术用于改变耦合器之一部分的折射率。这些技术包括伸展或弯曲耦合器，尤其是在耦合区域加以伸展或弯曲。已知伸展或弯曲光纤将改变其折射率。因而通过施加机械力，耦合器可制成光开关。施加电磁场至耦合区也能改变折射率。但是，去掉施加的机械力或电磁场时，该耦合器将回复其原来的折射率。

二氧化锗是用于增加纤芯折射率的通常的掺杂剂。它通常不用于折射率小于纤芯折射率的包层。二氧化锗也是一种光敏玻璃，当曝光于紫外光时它改变其折射率。二氧化锗的后一特性在布喇格(Bragg)光栅中是有用的，该光栅使用具有紫外光处理过的纤芯区域的光纤。布喇格光栅具有波长选择的纤芯，它包括不同折射率、相隔半个所需的滤光波长(玻璃中)的交替区域。布喇格光栅不从一条光纤向另一条光纤耦合光，而滤除一个或多个光波长。

精确制造耦合器是很困难的。光纤间的光耦合取决于许多制造变量，包括纤芯的掺杂量、纤芯和包层的尺寸、颈缩过程中光纤相对尺寸的减小、耦合区域的长度等。耦合器是精密装置，若不能从一条光纤向另一条光纤精确地耦合选定的光波长，则它们就无用处。但是，光纤制成后，耦合不能永久地改变以改正制造缺陷。从而，对于耦合器，具有一种长期意识到的需要，即不依赖于连续的外部机械力或施加的电磁场，能永久地改正制造缺陷。

发明内容

本发明提供一种波长可调谐的光耦合器(永久可变的)。该可调谐的光耦合器具有至少二条光纤。每条光纤具有纤芯和包层。这些光纤可具有相同尺寸纤芯或不同尺寸纤芯。其中一条光纤具有以二氧化锗掺杂的包层。二氧化锗存在于耦合区域的光纤包层中，该区域从一条光纤向另一条耦合选定的波长。耦合区域的二氧化锗曝光于紫外光以进一步改变耦合区域的折射率及由此调谐光纤至耦合所选择的波长。

本发明提供波长可调谐的具有二个输入端和二个输出端的光波导耦合器。光纤可具有不同直径的纤芯。一个包层所选的光敏掺杂剂最好是二氧化锗，但也可是选自Ce³⁺、Eu⁺、Eu³⁺、TiO₂和Pr³⁺而组成的组中的其它光敏玻璃。

附图概述

图1是可调谐耦合器的局部示意图。

图2是图1沿2-2′线截取的剖面图。

图3是具有不相等纤芯和包层的耦合器的局部剖面图。

图4是具有图3纤芯的耦合器所获得波长移动时的曲线图。

图5是一种制造方法中所使用的玻璃预制棒示意图。

图6是拉伸图5的预制棒的示意图。

图7和图8示意说明加热和拉伸割断单元为锥形控制部分。

图9是耦合器透视图。

图10是其中插入光纤的毛细管的剖面图。

图11和图12是光纤端成形步骤的示意图。

图13是缩棒和拉伸预制棒装置的示意图。

图14是用图13装置制成的耦合器的说明图。

详细描述

参见图1，耦合器1包括第一光纤20和第二光纤30。该两光纤20和30在耦合区域12相互靠近。光分别在输入口21、31进入并分别在输出口25、35射出。进入输入口21的光具有第一波长并指定为A；进入输入口31的光具有不同波长并指定为B。该两波长A、B的光沿各自光纤传输至耦合区12。一旦进入耦合区12，光B从光纤30耦合至光纤20。光纤20具有以光敏玻璃(例如二氧化锗)掺杂的包层。在制造耦合器的过程中，务必确保细心制作光纤20、30相对直径大小及耦合区12长度以获得波长B的光从光纤30至光纤20的最大耦合。但是，由于制造过程中产生的不一致和变动，不可能始终获得波长B的光至光纤20的最大耦合。