專利名稱：改進(jìn)和涉及光子晶體光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光子晶體光纖領(lǐng)域。
光子晶體光纖是光纖的特殊形式。單模光纖被廣泛用于諸如電信和感測(cè)的應(yīng)用中。所述光纖完全由諸如玻璃的透明固塊體材料典型制成，并且每個(gè)光纖沿著其長(zhǎng)度典型具有相同的橫截面結(jié)構(gòu)。在橫截面一部分(通常在中間)中的透明材料比其它部分具有較高的折射率，并形成纖芯，在其中光以全內(nèi)反射的方式傳播。我們把所述光纖稱作標(biāo)準(zhǔn)光纖。
現(xiàn)在有許多成熟的工藝和設(shè)備用于處理和加工標(biāo)準(zhǔn)光纖；例如，切割器使用堅(jiān)硬的刀口割斷光纖，給出清潔的端面，熔接器使用熱電弧在它們的端部將兩根光纖接合在一起。一種逐漸熔細(xì)的方法，用于制造各種在光沿光纖傳輸時(shí)執(zhí)行一些功能的光纖器件。在該方法中，光纖被局部加熱直到變軟，然后，拉長(zhǎng)光纖以局部變窄加熱區(qū)域中的光纖。沿光纖傳輸?shù)墓馐芴幚韰^(qū)域的影響。在典型的逐漸變細(xì)的單模光纖中，光從纖芯傳播開并占居更多的周圍包層。如果光纖足夠窄，光就從纖芯完全散開，然后被整個(gè)光纖外界面引導(dǎo)。通過(guò)浸入到氣體火焰中，靠近電熱器或暴露到強(qiáng)激光束中對(duì)光纖進(jìn)行典型加熱。
因?yàn)楣獠ㄔ谇懈钐幈任刺幚淼墓饫w具有大的橫截面，在錐形最窄處切割的錐形光纖可以作為光束擴(kuò)展器。所述光束擴(kuò)展器可幫助光進(jìn)入到光纖中并從光纖中引出光。
其為錐形使得光在光纖外界面被局部引導(dǎo)的光纖可作為局部光探測(cè)器。在錐形區(qū)域中，光對(duì)包圍光纖的介質(zhì)非常敏感，而在其它地方光并不敏感因?yàn)樗诓卦谥行牡睦w芯中。
兩個(gè)或多個(gè)平行接觸在一起的錐形光纖可作為光纖光束分離器(或定向耦合器)，其中在變窄的區(qū)域中，至少一根光纖中的一些光可傳輸?shù)搅硪还饫w中。
最近幾年，已論證了一種被稱作光子晶體光纖(PCF)的非標(biāo)準(zhǔn)類型光纖。該光纖典型由諸如熔融的石英玻璃的單一固態(tài)并充分透明的材料制成，在這種材料中，植入空氣孔的周期排列，空氣孔與光纖軸平行并延伸至光纖的全長(zhǎng)。以規(guī)則排列中缺少單一空氣孔的形式的缺陷形成折射率增加的區(qū)域，該區(qū)域充當(dāng)波導(dǎo)光纖纖芯，在其中光以類似于標(biāo)準(zhǔn)光纖中全內(nèi)反射引導(dǎo)的形式傳播。引導(dǎo)光的另一機(jī)理是基于光子帶隙效應(yīng)而不是全內(nèi)反射的。通過(guò)空氣孔排列的合適設(shè)計(jì)可得到光子帶隙引導(dǎo)。一些傳播常數(shù)的光可被限制在纖芯中并在其中傳播。
通過(guò)將宏觀尺度上的玻璃細(xì)管和細(xì)絲堆積成所需的形狀，然后在使其熔化在一起時(shí)將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶覍⑵淅晒饫w可制作光子晶體光纖。
PCF具有一些工藝上的顯著性能；例如，它能支持波長(zhǎng)范圍非常寬的單模，它能夠具有大的模式區(qū)域并因此可攜帶高的光能，它能夠具有在1.55微米的電信波長(zhǎng)的正常色散。由于典型用于制造它們的堆積和拉制方法，光子晶體光纖典型不是圓形對(duì)稱。
通過(guò)使用類似于上述的標(biāo)準(zhǔn)光纖的處理和加工技術(shù)，PCF技術(shù)應(yīng)用將變得容易。遺憾的是，其中一些技術(shù)不適合光子晶體光纖；例如，試圖將兩根光子晶體光纖熔接在一起，將在其內(nèi)部產(chǎn)生空氣使光纖爆炸性地膨脹，破壞連接在一起的光纖端部。
本發(fā)明的目的在于提供類似于標(biāo)準(zhǔn)光纖的PCF光學(xué)器件。本發(fā)明的另一目的在于提供所述器件的生產(chǎn)方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供包含多個(gè)縱向孔的光子晶體光纖，其中至少一些孔在光纖第一區(qū)域中具有不同于它們?cè)诠饫w第二區(qū)域中的橫截面面積，在制成光纖后第一區(qū)域已進(jìn)行熱處理，其中，由于熱處理區(qū)域中的孔的橫截面面積發(fā)生變化，在該區(qū)域中的光纖的光學(xué)特性被改變。
“制成后”這幾個(gè)字應(yīng)理解為拉制光纖后的任何時(shí)間。
可被應(yīng)用的熱處理方法和上述的用于標(biāo)準(zhǔn)光纖逐漸熔細(xì)的方法典型相同。如同標(biāo)準(zhǔn)光纖，熱處理可伴隨有伸展，以將光纖變細(xì)。然而，和標(biāo)準(zhǔn)光纖相反，即使一點(diǎn)不拉長(zhǎng)光纖，也可產(chǎn)生光學(xué)特性的改變；這是由于在表面張力的影響下熱處理可使光纖中的一些或所有的孔部分或全部坍縮。在具有或不具有同時(shí)拉伸時(shí)可得到這種坍縮。此外，如果一些孔被加壓，它們將膨脹而不是坍縮，原則上，孔的不同加壓可被用于形成孔坍縮和膨脹的任意圖形。對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如同標(biāo)準(zhǔn)光纖的逐漸變細(xì)，未處理光纖和熱處理區(qū)域中間的轉(zhuǎn)變必須是充分平緩的，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中損失可接受的少量的光——所謂的絕熱性標(biāo)準(zhǔn)。
至少—些孔可能在熱處理區(qū)域已膨脹。
至少一些或全部的孔可能在熱處理區(qū)域部分坍縮或全部坍縮。
孔坍縮和/或膨脹的分布形式可能不是圓形對(duì)稱的。由于缺少圓形對(duì)稱，可改變光纖的雙折射。
在熱處理區(qū)域中光纖可能已變窄。
光子晶體光纖可被包含在光學(xué)器件中。
光子晶體光纖可被包含在模場(chǎng)變換器中，排列模場(chǎng)變換器，使得在變換器中傳播的導(dǎo)模具有被通過(guò)光子晶體光纖的熱處理區(qū)域的傳播而變化的場(chǎng)分布。PCF中導(dǎo)模的場(chǎng)分布的形狀和大小依賴于空氣孔的相對(duì)大小和相互間的間隔。已進(jìn)行熱處理以改變孔的大小(或?qū)⒄麄€(gè)光纖變窄)的如此PCF可作為模場(chǎng)變換器。
光子晶體光纖可被包含在多模至單模變換器或波型(模式)濾波器中，其中對(duì)于光的至少一個(gè)波長(zhǎng)，光纖未處理區(qū)域是多模，處理過(guò)的區(qū)域是單模。沿處理過(guò)的區(qū)域傳播的光將強(qiáng)制變?yōu)閱文?，?dāng)它進(jìn)入未處理的區(qū)域時(shí)將基本保持單模，該未處理的區(qū)域能支持其它模式；在理想光纖中，這些其它的模式將保持不被激勵(lì)。
光子晶體光纖可被包含在光纖輸入輸出耦合器中，在其中光子晶體光纖在熱處理區(qū)域被切割。如果在熱處理區(qū)域切割光纖，所述器件可被用于增強(qiáng)在光纖端部的光的輸入輸出耦合。
排列光纖輸入或輸入耦合器，使得當(dāng)一種模式在耦合器中傳播時(shí)，在切割面的模式圖樣將基本匹配外部光學(xué)元件的模式。外部光學(xué)器件可以是二極管激光器。使模式成為橢圓形或矩形能更有效地使光從二極管激光器光源中射入到光纖。實(shí)際上，簡(jiǎn)單擴(kuò)展模式尺寸將使光從其它光源更加容易地發(fā)射到光纖中。
光纖耦合器可以包含在光纖接頭中，在其中光纖耦合器被連接到一個(gè)或多個(gè)其它光纖上。例如，通過(guò)熔化，通過(guò)一種黏合劑或通過(guò)鄰接可有效進(jìn)行光纖的連接。
包含在光纖接頭里至少一根或多根光纖可從下列光纖中選出切割的光子晶體光纖；如上述的光纖耦合器；標(biāo)準(zhǔn)光纖；或在熱處理中通過(guò)拉伸然后被切割的錐形化標(biāo)準(zhǔn)光纖?？刂瓶椎奶s提供將幾對(duì)PCF熔合在一起的方法。首先，如上述，在每根光纖一部分中麻煩故障的空氣孔可通過(guò)完全坍縮而被消除。沒(méi)有必要拉伸光纖。在孔坍縮的部分切割光纖，然后可被熔化接合，由于沒(méi)有孔爆裂，模場(chǎng)能匹配。(如果光纖不是同一的，可拉伸它們中的一根或兩根，使得它們的外徑匹配。然后它們的模場(chǎng)是同一的。)作為另一種熔接法，使用常規(guī)方式中的黏合劑，可機(jī)械接合具有模場(chǎng)匹配的兩根PCF。
被錐形化成光被外部界面引導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)光纖具有和PCF相似的模場(chǎng)，該P(yáng)CF的孔已完全坍縮，并且PCF已被拉伸到相同的最終直徑。接合的損失將變得很低。
根據(jù)本發(fā)明可排列光子晶體光纖，使得在光子晶體光纖中傳播的光同外部環(huán)境的相互作用在熱處理過(guò)區(qū)域得到加強(qiáng)或抑制。所述的光子晶體光纖可包含在諸如模場(chǎng)變換器的光學(xué)器件中。這種相互作用方便于光纖外部環(huán)境的被測(cè)量的對(duì)象。例如，這種相互作用可能是和外部光學(xué)器件的相互作用。該光學(xué)器件可包括一根或多根其它光纖。至少一根或多根其它光纖是根據(jù)本發(fā)明的光子晶體光纖或標(biāo)準(zhǔn)光纖。由空氣孔的坍縮所引起的模場(chǎng)的擴(kuò)散將增加在光纖的外界面處的場(chǎng)的強(qiáng)度。界面處的光可自由地和光纖的周圍環(huán)境相互作用。因此，通過(guò)空氣孔的坍縮(或膨脹)可增強(qiáng)(或抑制)和外部環(huán)境的相互作用。如果光可以和環(huán)境中的特性(例如，外部折射率)相互作用，處理的光纖可作為環(huán)境傳感器。如果將適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件放置在光纖附近，在與該元件的相互作用的基礎(chǔ)上可組合光學(xué)裝置。特別是，該光學(xué)元件可以以至少是一根其它光纖，該光纖可以是光子晶體光纖或標(biāo)準(zhǔn)光纖，并且可以以制作標(biāo)準(zhǔn)光纖中的熔接的方向耦合器類似的方法，在熱處理過(guò)程中將其熔接到第一根光纖上。
通過(guò)熱處理，該光學(xué)裝置中的至少兩根光纖已至少部分熔合在一起。
相似地，模場(chǎng)的變化可用于控制纖芯中的光和已被引入到光纖的其它部分的任何結(jié)構(gòu)的相互作用。所述結(jié)構(gòu)的例子為衍射光柵，摻雜區(qū)域(該區(qū)域可被光學(xué)泵浦以提供增益)，或?qū)嶋H上額外的引導(dǎo)纖芯?？苫谒鱿嗷プ饔玫难b置包括方向耦合器，光譜過(guò)濾器，傳感器和激光器或光放大器?？膳帕懈鶕?jù)本發(fā)明的光子晶體光纖，使得在光子晶體光纖中傳播的光與在光纖其它地方引進(jìn)的結(jié)構(gòu)(故意地)的相互作用在熱處理的區(qū)域得以加強(qiáng)或抑制。所述光子晶體光纖可包含在光學(xué)裝置中。例如，被引進(jìn)的結(jié)構(gòu)可以是下列之一光子晶體光纖中的至少一個(gè)其它纖芯區(qū)域；光柵；或摻雜材料的區(qū)域。
該光學(xué)裝置可包含在另一光學(xué)裝置中，諸如方向耦合器，光譜過(guò)濾器，光傳感器，激光器或光放大器(該放大器可以又包含一方向耦合器)。
而且根據(jù)本發(fā)明，提供光子晶體光纖的生產(chǎn)方法，該方法包括下列步驟制作具有多個(gè)縱向孔的光子晶體光纖；熱處理光纖的某一區(qū)域，使得在該區(qū)域中的至少一些孔具有不同于未進(jìn)行熱處理的光纖區(qū)域中的孔的橫斷面面積，通過(guò)改變?cè)搮^(qū)域中的孔的橫斷面面積，改變熱處理區(qū)域中的光纖的光學(xué)性質(zhì)。
在熱處理過(guò)程中至少一些孔可被增壓。在熱處理過(guò)程中所有的孔都可被增壓。
熱處理至少可導(dǎo)致光纖中的一些或所有孔在處理區(qū)域完全坍縮。
熱處理可以不以圓對(duì)稱的方式應(yīng)用，使得孔的坍縮和/或膨脹的分布形式不是圓對(duì)稱的結(jié)果。從而在熱處理區(qū)域可改變光纖的雙折射。PCF的偏振性能依賴于纖芯附近的結(jié)構(gòu)。因此，空氣孔大小和全部光纖直徑的控制變化可用于改變光纖的雙折射。
在熱處理過(guò)程中通過(guò)拉伸光纖可局部變窄。
熱處理可改變光纖中至少一些材料的物理和/或化學(xué)狀態(tài)。
僅以實(shí)施例的方法，根據(jù)附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中

圖1是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光纖的橫截面示意圖。
圖2a和2b是示出標(biāo)準(zhǔn)光纖熱處理的示意圖。
圖3是通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的光子晶體光纖的橫截面示意圖。
圖4是通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的另一光子晶體光纖的橫截面示意圖。
圖5是用于執(zhí)行光纖熱處理的排列的示意圖。
圖6是示出熱處理對(duì)光子晶體光纖影響的示意圖。
圖7是方向耦合器或光束分離器的示意圖。
圖8是通過(guò)光纖接頭的縱截面示意圖。
圖9是通過(guò)多纖芯光纖的縱截面示意圖。
圖10(a)是未處理的光子晶體光纖的示意，圖10(b)是已處理的以生產(chǎn)雙折射的光子晶體光纖的示意圖。
諸如圖1示出的標(biāo)準(zhǔn)光纖，它們最簡(jiǎn)單的形式基本上包含圓柱纖芯10和同心圓柱包層20。纖芯和包層由同種材料典型制成，通常為二氧化硅，但是纖芯和包層都摻雜其它的材料，以提高纖芯10的折射率并降低包層20的折射率。合適波長(zhǎng)的光被束縛到纖芯10并且在那里通過(guò)纖芯-包層界面15處的全內(nèi)反射而被傳輸。
為了產(chǎn)生具有不同于光纖其它部分光學(xué)性質(zhì)的拉伸和變窄的區(qū)域，所熟知的有熱處理和拉伸標(biāo)準(zhǔn)光纖這兩種途徑(圖2a和2b)。在圖2a中，光纖被夾鉗30所固定，并在平行于縱軸40的方向上反向拉伸。熱50被施加到光纖上。圖2b示出了處理的效果在光纖中間形成了細(xì)部60。大大減小了纖芯10的橫截面面積，并且包層20顯著變窄。在中間的細(xì)部60和光纖其它部分80之間存在過(guò)渡區(qū)70。
圖3示出的典型光子晶體光纖包含具有孔100點(diǎn)陣的一束透明的塊體材料90(例如二氧化硅)，這些孔沿著它的長(zhǎng)度方向排列。這些孔排列在鑲嵌的規(guī)則六邊形的頂點(diǎn)和中心。這些孔有規(guī)則的周期，通過(guò)光纖中心附近的孔的缺少而打破該周期。圍繞在缺失孔的格點(diǎn)周圍的光纖區(qū)域110具有塊塊體材料90的折射率。光纖剩余部分的折射率歸因于塊體材料90和孔100中的空氣的折射率。空氣的折射率低于例如二氧化硅的折射率，因此，具有孔的材料的“有效折射率”低于圍繞缺失孔的區(qū)域110的折射率。因此，光纖以類似于標(biāo)準(zhǔn)光纖全內(nèi)反射的波導(dǎo)方式可近似地將光限制在區(qū)域110中。因此，區(qū)域110被稱作光子晶體光纖的纖芯。
在光子晶體光纖的另一形式中，光子帶隙引導(dǎo)將光限制在光纖“纖芯”中。在圖4示出所述光纖的實(shí)施例中，在塊體材料90中具有孔120的矩陣。這些孔排列在規(guī)則六邊形的頂端(與圖3相比，不在中心)。矩陣的規(guī)則性再一次被缺陷打破，但在示出的實(shí)施例中，該缺陷是在一個(gè)點(diǎn)陣六邊形中心的額外的孔130，該六邊形位于光纖中心的附近。圍繞附加孔130周圍的區(qū)域被再次稱作光纖的纖芯。不管孔130(暫時(shí))，光纖中的孔的周期性導(dǎo)致在光纖中傳播的光的傳播常數(shù)中存在帶隙。孔130的增加有效地產(chǎn)生可支持不同于光纖其它部分支持的傳播常數(shù)的區(qū)域。如果在孔130的區(qū)域中支持的一些傳播常數(shù)落在光纖其它部分禁止的傳播常數(shù)的帶隙內(nèi)，那么，具有這些傳播常數(shù)的光將被限制在纖芯中并在其中傳播。注意到由于孔130是低指數(shù)缺陷(其導(dǎo)致空氣代替塊體材料存在)，全內(nèi)反射效應(yīng)不是該波導(dǎo)的原因。
圖5示出了適用于光子晶體光纖熱處理的裝置。光纖140被夾在臺(tái)150上，該臺(tái)處于固定的位置；不存在對(duì)光纖140故意的拉伸。安裝具有加熱臂170的加熱臺(tái)160，使得火焰180加熱處于臺(tái)150間的一部分光纖140。應(yīng)當(dāng)注意到許多其它加熱機(jī)制使用于執(zhí)行本發(fā)明，例如，用電加熱器或二氧化碳激光器光束的加熱。
圖6示出了熱處理對(duì)光子晶體光纖影響的實(shí)施例。存在熱處理區(qū)域200，未處理區(qū)域190和過(guò)渡區(qū)210。在示出的實(shí)施例中，當(dāng)和未處理區(qū)域190中的部分220相比時(shí)，可以看出熱處理區(qū)域200中孔的部分230已部分地坍縮。因此，至少一些孔的每一個(gè)的橫切面沿著孔的長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化。雖然在未處理區(qū)域190中的玻璃240的橫截面面積將和處理區(qū)域200中的玻璃250的橫截面面積完全相同，光纖的全部直徑也有輕微的減小。
圖7示出了可用本發(fā)明的光子晶體光纖制造的光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)，即方向耦合器或光束分離器。根據(jù)本發(fā)明對(duì)每根光子晶體光纖260，270中的區(qū)域280，290進(jìn)行熱處理。區(qū)域280，290熔合在一起，例如同時(shí)用熱處理或通過(guò)進(jìn)一步的熱處理。由于孔的坍縮已減弱或破壞包層和纖芯之間的折射率差別，熱處理區(qū)域280，290中的光延伸進(jìn)入到光纖的包層區(qū)域。例如，在光纖260中傳播的光將耦合進(jìn)入光纖270，在此光纖在區(qū)域280，290中被熔合在一起。
圖8示出了光子晶體光纖330和標(biāo)準(zhǔn)光纖420的接合。每根光纖被加熱拉伸并被切割以產(chǎn)生錐形區(qū)域340，380。在光子晶體光纖330的錐形區(qū)域340中，基本上消除了孔300。在標(biāo)準(zhǔn)光纖420的錐形區(qū)域380中，纖芯410和包層400逐漸變細(xì)，同時(shí)保持它們各自的一致性。這兩根光纖通過(guò)熔接頭360結(jié)合在一起。
在缺陷纖芯區(qū)域310中傳播的光模320擴(kuò)散以充滿錐形區(qū)域340的整個(gè)寬度。在該區(qū)域中的模350匹配于標(biāo)準(zhǔn)光纖420中錐形區(qū)域380的模370。遠(yuǎn)離錐形區(qū)域380，光是標(biāo)準(zhǔn)光纖420的通常模式390。
圖9示出了多纖芯光子晶體光纖440。該圖(和圖6，8，10相同)只示出了幾個(gè)孔；當(dāng)然實(shí)際的光纖有許多孔?？?30圍繞兩個(gè)纖芯480，490；在光纖的未處理區(qū)域中這些纖芯在光學(xué)上相互不起作用。在熱處理區(qū)域450中，孔430已部分坍縮。在該區(qū)域中，在任一纖芯480，490傳播的光可以和在其它纖芯中傳播的光相互作用。然后熱處理區(qū)域450可當(dāng)作局部方向耦合器。
通過(guò)熱處理，孔500關(guān)于圖10(a)的光纖纖芯510的六角對(duì)稱性可通過(guò)孔520的選擇坍縮而被打破，以產(chǎn)生圖10(b)的兩重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。通常，具有所述對(duì)稱的光纖是雙折射的，因此在熱處理區(qū)域中可改變光纖的雙折射。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體光纖，包括多個(gè)縱向孔，其中至少一些孔在光纖第一區(qū)域中具有不同于它們?cè)诠饫w第二區(qū)域中的橫斷面面積，該第一區(qū)域在光纖制造后已進(jìn)行熱處理，其中由于在該區(qū)域中的孔的橫斷面面積發(fā)生變化，在熱處理區(qū)域中的光纖的光學(xué)性質(zhì)特性被改變。
2.如權(quán)利要求1的光子晶體光纖，其中至少一些孔在熱處理區(qū)域中已膨脹。
3.如權(quán)利要求1或2的光子晶體光纖，其中所有的孔在熱處理區(qū)域中已膨脹。
4.如先前任一權(quán)利要求的光子晶體光纖，其中至少一些孔在熱處理區(qū)域中已部分坍縮。
5.如先前任一權(quán)利要求的光子晶體光纖，其中至少一些孔在該熱處理區(qū)域已完全坍縮。
6.如先前任一權(quán)利要求的光子晶體光纖，其中所有的孔在該熱處理區(qū)域已完全坍縮。
7.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的光子晶體光纖，其中孔的坍縮和/或膨脹分布形式不是圓形對(duì)稱的。
8.如權(quán)利要求7的光子晶體光纖，其中光纖的雙折射被圓形對(duì)稱的缺少所改變。
9.如先前任一權(quán)利要求的光子晶體光纖，其中在熱處理區(qū)域中光纖已變窄。
10.一種光學(xué)器件，包括如先前任一權(quán)利要求的光子晶體光纖。
11.一種模場(chǎng)變換器，包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的光子晶體光纖，排列模場(chǎng)變換器使得傳播通過(guò)模場(chǎng)變換器的導(dǎo)模具有自己的場(chǎng)分布，該分布被通過(guò)光子晶體光纖的熱處理區(qū)域中的傳播改變。
12.一種多模到單模的變換器或波型濾波器，包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的光子晶體光纖，其中對(duì)至少一個(gè)光的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，光纖未處理區(qū)域是多模，熱處理區(qū)域是單模。
13.一種光纖輸入或輸出耦合器，包括如任一權(quán)利要求1至9的光子晶體光纖，其中光子晶體光纖在熱處理區(qū)域中被切開。
14.如權(quán)利要求13的光纖輸入或輸出耦合器，排列耦合器使得當(dāng)模傳播通過(guò)耦合器時(shí)，在切開端面的模式圖樣基本匹配于外部光學(xué)元件的模態(tài)。
15.如權(quán)利要求14的光纖輸入或輸出耦合器，其中外部光學(xué)元件是二極管激光器。
16.一種光纖接頭，包括如權(quán)利要求13的光纖輸入或輸出耦合器，其中光纖耦合器被接到一根或多根其它光纖上。
17.如權(quán)利要求16的光纖接頭，其中光纖耦合器通過(guò)熔接而連接到一根或多根其它光纖上。
18.如權(quán)利要求16的光纖接頭，其中光纖耦合器通過(guò)黏合劑連接到一根或多根其它光纖上。
19.如權(quán)利要求16的光纖接頭，其中光纖耦合器通過(guò)鄰接而連接到一根或多根其它光纖上。
20.如權(quán)利要求16至19任一項(xiàng)的光纖接頭，其中一根或多根其它光纖中的至少一根是切割的光子晶體光纖。
21.如權(quán)利要求20的光纖接頭，其中一根或多根其它光纖中的至少一根是如權(quán)利要求13的光纖耦合器。
22.如權(quán)利要求16至21任一項(xiàng)的光纖接頭，其中一根或多根其它光纖是標(biāo)準(zhǔn)光纖。
23.如權(quán)利要求22的光纖接頭，其中其為標(biāo)準(zhǔn)光纖的一根或多根其它光纖中的至少一根在熱處理過(guò)程中通過(guò)拉伸而錐形化然后被切割。
24.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的光子晶體光纖，將其配置成使得在光子晶體光纖中傳播的光和外部環(huán)境的相互作用在熱處理區(qū)域中得以加強(qiáng)或抑制。
25.一種光學(xué)器件，包括如權(quán)利要求24的光子晶體光纖。
26.如權(quán)利要求25的光學(xué)器件，其中光學(xué)器件是模場(chǎng)變換器。
27.如權(quán)利要求25或26的光學(xué)器件，其中相互作用方便于光纖外部環(huán)境待測(cè)量的對(duì)象。
28.如權(quán)利要求25或26的光學(xué)器件，其中相互作用是和外部光學(xué)元件的相互作用。
29.如權(quán)利要求28的光學(xué)器件，其中光學(xué)元件包含一根或多根其它光纖。
30.如權(quán)利要求29的光學(xué)器件，其中一根或多根其它光纖中的至少一根是如權(quán)利要求24的光子晶體光纖。
31.如權(quán)利要求28或29的光學(xué)器件，其中一根或多根其它光纖中的至少一根是標(biāo)準(zhǔn)光纖。
32.如權(quán)利要求29至31任一項(xiàng)的光學(xué)器件，其中通過(guò)熱處理至少兩根光纖至少部分地熔接在一起。
33.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的光子晶體光纖，將其配置成使得在光子晶體光纖中傳播的光和在光纖中其它地方引進(jìn)的結(jié)構(gòu)的相互作用，在熱處理區(qū)域得以加強(qiáng)或抑制。
34.一種光學(xué)器件，包括如權(quán)利要求33的光子晶體光纖。
35.如權(quán)利要求34的光學(xué)器件，其中引進(jìn)的結(jié)構(gòu)是光子晶體光纖中的至少一個(gè)其它纖芯區(qū)域。
36.如權(quán)利要求34的光學(xué)器件，其中引進(jìn)的結(jié)構(gòu)是光柵。
37.如權(quán)利要求34的光學(xué)器件，其中引進(jìn)的結(jié)構(gòu)是摻雜材料的區(qū)域。
38.一種方向耦合器，包括如權(quán)利要求33至37任一項(xiàng)的光學(xué)器件。
39.一種光譜過(guò)濾器，包括如權(quán)利要求33至37任一項(xiàng)的光學(xué)器件。
40.一種光傳感器，包括如權(quán)利要求33至37任一項(xiàng)的光學(xué)器件。
41.一種激光器或光放大器，包括如權(quán)利要求33至37任一項(xiàng)的光學(xué)器件。
42.一種激光器或光放大器，包括如權(quán)利要求38的方向耦合器。
43.光子晶體光纖的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(a)制作具有多個(gè)縱向孔的光子晶體光纖；(b)對(duì)光纖一個(gè)區(qū)域進(jìn)行熱處理，使得在該區(qū)域中的至少一些孔具有不同于未進(jìn)行處理的光纖區(qū)域中的它們的橫截面面積，通過(guò)改變?cè)搮^(qū)域中的孔的橫截面面積，改變熱處理區(qū)域中的光纖的光學(xué)特性。
44.如權(quán)利要求43的方法，其中至少一些孔在熱處理過(guò)程中被增壓。
45.如權(quán)利要求44的方法，其中所有的孔在熱處理過(guò)程中被增壓。
46.如權(quán)利要求43或44的方法，其中熱處理導(dǎo)致光纖中的至少一些孔在處理區(qū)域中至少部分坍縮。
47.如權(quán)利要求43或44的方法，其中熱處理導(dǎo)致光纖中的至少一些孔在處理區(qū)域中完全坍縮。
48.如權(quán)利要求47的方法，其中熱處理導(dǎo)致光纖中的所有孔在處理區(qū)域中完全坍縮。
49.如權(quán)利要求43至48任一項(xiàng)的方法，其中熱處理以非圓形對(duì)稱的方式應(yīng)用，使得孔的坍縮和/或膨脹分布形式不是圓形對(duì)稱的結(jié)果。
50.如權(quán)利要求49的方法，其中光纖的雙折射在熱處理區(qū)域中被改變。
51.如權(quán)利要求43至50任一項(xiàng)的方法，其中在熱處理過(guò)程中通過(guò)拉伸而使光纖局部變窄。
52.如權(quán)利要求43至51任一項(xiàng)的方法，其中熱處理改變光纖中至少一些材料的物理和/或化學(xué)狀態(tài)。
全文摘要
包含多個(gè)縱向孔(220)的光子晶體光纖,其中至少一些孔在光纖第一區(qū)域(200)中具有不同于它們?cè)诠饫w第二區(qū)域(190)中的橫截面面積,在制成光纖后第一區(qū)域已進(jìn)行熱處理,其中,由于熱處理區(qū)域(200)中的孔(230)的橫截面面積發(fā)生變化,在該區(qū)域(200)中的光纖的光學(xué)性質(zhì)被改變。
文檔編號(hào)G02B6/02GK1341219SQ00803960
公開日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2000年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月19日
發(fā)明者菲利普·圣約翰·魯賽爾, 蒂莫西·亞當(dāng)·比爾克斯, 喬納森·卡夫·奈特 申請(qǐng)人:布拉茲光子學(xué)有限公司