本项创新设计介绍了一种新型的芯片式多芯光纤分束器,其结构包括光纤固定石英基底、石英盖板、一根三芯光纤以及三根单芯光纤。该分束器的设计特点在于其光纤固定石英基底的构造,旨在提高光纤分束效率和稳定性。
背景技术
多芯光纤分束器是将信号从多芯光纤的每个纤芯互不干扰地单独分离出来,并和普通的标准单模光纤相连接的光纤集成器件。在多芯光纤的应用中,多芯光纤分束器是需要解决的一个重要的功能器件,能否制备出低损耗、低串扰、小尺寸、高可靠性的多芯光纤分束器是多芯光纤实际产业化应用的关键问题之一。
目前,多芯光纤分束器的制备方法大致可分为三大类,包括基于空间光学的,基于片上波导的和基于光纤束集成的。
(1)基于空间光学
2012年,WernerKlaus给出了一种空间光学透镜-棱镜组合通道分束器的技术方案(IEEEPhotonics Technology Letters,2012,24(21):1902-1905.)。该透镜耦合系统首先利用透镜将多芯光纤的多个纤芯出射光束进行空间分离,然后使用转向棱镜进一步分层分离,最后使用光纤准直器接收,实现了将多芯光纤的各个纤芯光信道分别耦合进入各自独立的单模光纤。这种方法通过精确的调节控制,能使每个光通道的串扰和损耗较低。这种多芯光纤分束器不足之处是这种结构的多芯光纤分束器的体积较大、操作调节复杂、成本较高,不适合规模化生产和使用,而且纤芯的数目越多,这个缺点越明显。
为使多芯光纤分束器体积小巧、功能可靠,并且使用更加灵活方便,基于上述空间透镜分束耦合原理,Yusaku Tottori采用了渐变折射率自聚焦透镜(GRIN)和单模光纤准直器作为分立光学器件,实现了七芯光纤分束器的小型化(IEEEPhotonics TechnologyLetters,2012,24(21):1926-1928)。
(2)基于片上波导
超快激光可在许多电介质材料中制作高质量光波导,典型的例子是在玻璃材料和晶体材料内部移动聚焦的飞秒激光来制作光波导。然而,飞秒直写波导而形成的分束器虽然输出端波导结构的几何分布可以做到很高的精度,但是每个波导的结构截面几何形状和折射率差很难做到和光纤的纤芯结构匹配,因此器件的插损较大。
(3)基于光纤束集成
形成分束器最简单的方法就是将多根包层直径等于多芯光纤芯间距的细径光纤按照相同纤芯几何分布紧密排列,形成光纤束,然后将光纤束的端面研磨平整,使其和多芯光纤对芯拼接,即可得到性能优良的分束器。细径光纤的制备方法有两种,一种是取标准的单模进行腐蚀,得到外径等于芯间距的细径端;另一种是直接拉制出直径合适的非标细径光纤。由于非标直径的细径光纤相对脆弱,对其操作和对准是件不容易的事,器件制备存在较大难度。
实现思路