專利名稱：空芯光子晶體光纖與單模光纖的熔接方法
技術領域：
本發明涉及一種光子晶體光纖與普通單模光纖熔接的方法及裝置，特別是 通過改變普通單模光纖一端直徑實現空芯光子晶體光纖與普通單模光纖很好的 匹配，進而實現低損耗高強度的熔接。
背景技術：
光子晶體光纖(PCF， photonic crystal fiber)是一種基于光子晶體技術發展 起來的新型光波導。它由單一介質構成(通常為熔融硅或聚合物)，包層由一些 在橫截面上周期性排列而在縱向保持不變的空氣孔組成，又稱微結構光纖或多
孔光纖，根據導光機制的不同可分為折射率導光型和帶隙導光型，折射率導 光型光纖光的傳播機制與傳統光纖相似都是通過實現纖芯折射率大于包層有效 折射率通過全內反射實現的，而后者是利用光子帶隙效應將光束縛在纖芯傳播， 由于后者光被束縛在空氣中，實現了光在空氣中的傳播，降低了傳輸損耗，同 時也降低了很多不利的效應，具有很大的優勢，因而受到了工業界廣泛的研究 和關注。
當把光子晶體光纖用于光通信或傳感時，不可避免的要和其他光纖尤其是 標準單模光纖耦合、連接，如何有效的低損耗高強度的連接是光子晶體光纖廣 泛應用必須要解決的問題，熔接損耗主要是由模場失配帶來的，而產生模場失 配的因素也有很多，光子晶體光纖本身的模場直徑與單模光纖就不同，熔接過 程引起的空氣孔的坍塌，空氣孔內的雜質等都可能影響模場直徑進而引起損耗， 因此必須采用合理的熔接技術與設備。
目前廣泛采用的熔接方案有
1、 電弧放電及追加放電熔接技術
采用了廣泛應用于焊接普通單模光纖的熔接技術，通過合理控制放電時間、 放電強度及追加放電的次數來達到低損耗、高強度的熔接，對于實心光子晶體 光纖的熔接可以達到很好的效果，但是對于空芯光子晶體光纖來講，由于空氣 孔所占的比例很大，電弧放電加熱時不可避免的會造成空氣孔的坍塌，引起光 子晶體光纖橫截面的凹陷，從而在兩光纖截面處形成空氣縫隙，引起光的泄露 帶來損耗，適用范圍受到限制。
2、 使用C02激光器熔接技術
這種技術主要時為了消除在熔接過程巾，空氣孔中的顆粒、溶液、氣泡等雜質帶來的損耗，也沒有消除空氣孔坍塌帶來的損耗。
3、使用GRIN Fiber熔接技術
這種方法是由A,D.Yablon在OFC2004會議上提出的，雖然降低了熔接損耗， 但是操作方法不方便而且受到光子晶體光纖結構參數的影響，在熔接過程也無 法消除顆粒、溶液、氣泡等雜質帶來的影響。
發明內容
鑒于上述背景，本發明的目的是提供一種空芯光子晶體光纖與單模光纖低 損耗高強度的熔接方法。
本發明的空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，包括以下步驟-
1) 將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段和喇叭狀過渡段；
2) 將單模光纖的裸纖段和過渡段伸入空芯光子晶體光纖的纖芯，使兩光纖 等直徑面接觸，用C02激光器熔接。
本發明的的優點是-
1、 將單模光纖連接段放入空芯光子晶體光纖的纖芯中直接傳光，由模場失 配引起的損耗變得很小，由于熔接加熱引起的空氣孔的對塌引起的損耗也可以 通過喇叭狀過渡段得到補償，而且也不會影響光子晶體光纖結構對光束的束縛， 實現很好的傳光，減小了熔接損耗；
2、 采用C02激光器熔接可以進一步降低損耗。
3、 空氣孔的坍塌引起的空芯的凹陷由單模光纖的過渡段得到了補償，可以 通過增大空氣孔坍塌增強熔接強度，從而實現了高強度熔接；
4、 本發明方法工藝簡單，易于操作，光纖耦合效率高。
圖1為單模光纖連接段剝離包層和涂覆層的示意圖 圖2為空芯光子晶體光纖橫截面示意圖 圖3為單模光纖和空芯光子晶體光纖對準效果圖。
具體實施例方式
參照附圖，本發明的空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，包括以下 步驟
1) 將單模光纖3連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段l和喇叭狀過渡 段2 (見圖1);
2) 將單模光纖的裸纖段1和過渡段2伸入圖2所示的空芯光子晶體光纖4 的纖芯5中，使兩光纖等直徑面接觸(見圖3)，然后用C02激光器熔接。實施例
選用與單模光纖SMF28有相似模場直徑的空芯光子晶體光纖，空芯光子晶
體光纖的結構參數為晶格常數A為4.7微米，纖芯直徑為12.7微米。
將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成20微米長度的裸纖段和喇叭 狀過渡段；將連接段伸入空芯光子晶體光纖，使兩光纖等直徑面接觸，單模光 纖的連接段在空芯光子晶體光纖的纖芯中可以直接傳光，此時由模場失配造成 的損耗會很小；由于空芯光子晶體光纖空氣比重很大，本發明通過喇叭狀過渡 段可以抵消由于空氣孔坍塌界面凹陷引起的空氣間隙，從而降低損耗；過渡段 上未完全剝離的包層仍可以通過全內反射起到束縛傳光的作用，還可使過渡段 有足夠大的直徑來完全匹配空芯光子晶體光纖的纖芯；使用C02激光器熔接既 可以實現清潔的目的減少顆粒，液體及氣泡帶來的影響又可以實現高強度的熔 接。
權利要求
1.空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，其特征是包括以下步驟1)將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段(1)和喇叭狀過渡段(2)；2)將單模光纖的裸纖段和過渡段伸入空芯光子晶體光纖的纖芯(5)，使兩光纖等直徑面接觸，用CO2激光器熔接。
全文摘要
本發明公開的空芯光子晶體光纖與單模光纖熔接的方法，步驟如下將單模光纖連接段的包層和涂覆層剝離，形成裸纖段和喇叭狀過渡段；將單模光纖的裸纖段和過渡段伸入空芯光子晶體光纖的纖芯，使兩光纖等直徑面接觸，用CO<sub>2</sub>激光器熔接。本發明方法工藝簡單，易于操作，光纖耦合效率高，可實現低損耗高強度熔接。
文檔編號G02B6/255GK101561535SQ200910098680
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者承 劉, 孫麗艷, 舒曉武, 侃 陳, 黃騰超 申請人:浙江大學