專利名稱：：光子晶體光纖的耦合方法及其耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光纖的耦合裝置。特別是涉及一種能對(duì)包層具有周期性排列空氣孔的光子晶體光纖與被連接光纖進(jìn)行連接的低損耗、高強(qiáng)度的光子晶體光纖的耦合方法及其賴合裝置o
背景技術(shù)：
：光子晶體光纖為包層具有周期性排列空氣孔的光纖，又稱微結(jié)構(gòu)光纖或多孔光纖，可分為折射率引導(dǎo)型和帶隙波導(dǎo)型兩種，前者的傳輸機(jī)理是改進(jìn)的全內(nèi)反射，后者利用的是光子帶隙效應(yīng)。由于其可以實(shí)現(xiàn)以往的纖芯/包層結(jié)構(gòu)的光纖所無法實(shí)現(xiàn)的無截止單模傳輸、大色散、高非線性等特性，因而被視為各類功能性光纖或者未來傳輸用光纖的潛在替代品，受到了業(yè)界廣泛的研究和關(guān)注。光子晶體光纖為下述結(jié)構(gòu)由于包層具有許多細(xì)孔，因而等效折射率較纖芯部低，因此傳輸光線可通過在纖芯全反射前進(jìn)傳播。并且，通過對(duì)該光纖細(xì)孔結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)配置，可獲得諸如高非線性、大色散、以及高雙折射等各種各樣的特性。當(dāng)把這樣的光子晶體光纖作為傳輸用光纖或各種光元件用光纖來實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須使光子晶體光纖與其它光纖、或者光子晶體光纖彼此之間以低損耗連接。而連接損耗的來源主要是模場(chǎng)失配造成的損耗，模f失配損耗是由于參與連接的兩段光纖的模場(chǎng)尺寸，形狀以及分布的不同而造成的損耗，因此，為了得到足夠低的連接損耗，必須盡可能的降低由于模場(chǎng)失配帶來的損耗。此外，如果選擇熔接等光纖連接方式，由于在熔接過程中光子晶體光纖空氣孔內(nèi)極易產(chǎn)生凝聚液和氣泡，氣泡多由毛細(xì)效應(yīng)引起，會(huì)造成較大的連接損耗，所以在熔接過程中必須選擇合適的熔接裝置及熔接條件，抑或選擇其它可行的連接方式?？偟膩碚f，現(xiàn)有的光子晶體光纖連接方案有如下幾種1)電弧熔接法。'電弧熔接法即根據(jù)待連接光纖的特性選擇合適的電弧熔接裝置及熔接條件，其中的代表性方案提出通過選擇合適的放電時(shí)間、放電強(qiáng)度和放電次數(shù)等參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)低損耗、高強(qiáng)度的光子晶體光纖熔接，這種方法不能從根本上解決由于模場(chǎng)失配而帶來的損耗，因?yàn)樗皇且环N物理上的連接，若參與連接的兩光纖的模場(chǎng)大小不同，這種方法并不能起到一個(gè)很好的模場(chǎng)變換的作用，雖然由于高溫電弧的作用，熔接點(diǎn)兩側(cè)的區(qū)域會(huì)有一定的模場(chǎng)變換效果，但是這就存在一定的偶然性，從而難以保證較好的連接重復(fù)性。再有幾種引申的熔接方式就是通過引入附加的光纖自聚焦透鏡或相位共軛反射鏡等實(shí)現(xiàn)單透鏡熔接，如A.D.Yablon等人在0FC2004會(huì)議上利用漸變折射率光纖透鏡制成一種新型高強(qiáng)度熔融接頭，可將耦合損耗降到0.6dB以下；雖然這種接頭可用于普通結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖之間，以及光子晶體光纖與普通光纖之間的連接，但不便于加工、且受光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)影響很大，在用電弧熔接稍大孔徑的光子晶體光纖和標(biāo)準(zhǔn)單模光纖時(shí)，往往在光子晶體光纖空氣孔內(nèi)產(chǎn)生凝聚液并在接續(xù)中產(chǎn)生氣泡，氣泡多由毛細(xì)效應(yīng)引起，導(dǎo)致接續(xù)失?。煌瑫r(shí)，對(duì)特殊結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖，例如保偏光子晶體光纖和高非線性光子晶體光纖，難以實(shí)現(xiàn)低損耗連接；而且總體說來此方法重復(fù)性差，部分熔接方法存在連接強(qiáng)度低的致命弱點(diǎn)。此外，對(duì)于此類方法中引申出來的單透鏡耦合熔接而言，當(dāng)遇到被連接光纖的模場(chǎng)形狀不是圓對(duì)稱而是軸對(duì)稱的情況，如某些種類的光纖，其模場(chǎng)形狀為橢圓或者呈多邊形分布，此時(shí)用單透鏡耦合方法就不能達(dá)到很好的耦合效果。2)無熔接拉錐法。此方法首先將空芯光子晶體光纖預(yù)制棒拉制成橫截面面積較大的光纖，然后將普通光纖的纖芯插入該光子晶體光纖的纖芯中一段長度，然后對(duì)此光纖組合部分進(jìn)行二次拉錐，從而實(shí)現(xiàn)空芯光子晶體光纖與普通無細(xì)孔結(jié)構(gòu)的光纖之間的低損耗連接。該方法對(duì)光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)要求相當(dāng)嚴(yán)格，而且連接工藝復(fù)雜，難以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。3)C02激光熔接法。C02激光熔接法是采用C02激光器進(jìn)行熔接，由電腦控制其熔接參數(shù)。之所以可以采用此類方法是因?yàn)榧児韫饫w在1060nm波長處有一個(gè)高吸收峰，因此可利用發(fā)射波長在此波長處的C02激光器清潔兩待連接光纖端面并將兩者熔接；此外，C02激光器容易控制光束的形狀和功率，但此類方法比較適合接續(xù)大孔徑光子晶體光纖，最低熔接損耗在1.32.8dB，同時(shí)設(shè)計(jì)PCF-SMF的激光接續(xù)系統(tǒng)極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)橹T如纖芯直徑大小差異和橫向偏移、光纖末端面填充物、截留在空氣毛細(xì)管內(nèi)的凝聚液、熔接功率和熔接時(shí)間等因素會(huì)嚴(yán)重影響光纖的連接質(zhì)量。為了使光纖質(zhì)量退化最小和不改變PCF的光譜特性，并保證低接續(xù)損耗和保持PCF的特性，對(duì)于每一種不同結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖，都必須仔細(xì)考慮其設(shè)計(jì)參量來計(jì)算熔接功率和熔接時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能對(duì)包層具有周期性排列空氣孔的光子晶體光纖與被連接光纖進(jìn)行連接的低損耗、高強(qiáng)度的光子晶體光纖的耦合方法及其耦合裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種光子晶體光纖的耦合方法及其耦合裝置。其中，光子晶體光纖的耦合方法，包括有如下步驟第一步參考待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)確定其等效模場(chǎng)半徑；第二步根據(jù)待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的擴(kuò)束透鏡與聚焦透鏡元件，進(jìn)行透鏡耦合光路計(jì)算，確定一組距離值，用于指導(dǎo)實(shí)際的調(diào)節(jié)過程；第三步根據(jù)第二步計(jì)算出的距離參數(shù)，對(duì)實(shí)際耦合光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，找到其最小損耗狀態(tài)，并進(jìn)行封裝連接。第二步所述的擴(kuò)束透鏡與聚焦透鏡的焦距之比等于經(jīng)光子晶體光纖和對(duì)應(yīng)耦合光纖所傳輸高斯光束的束腰半徑之比。第二步所述的所述的擴(kuò)束透鏡的焦距大于聚焦透鏡的焦距。第二步所述的所述的擴(kuò)束透鏡和聚焦透鏡兩者的設(shè)置距離為兩透鏡焦距之和，且擴(kuò)束透鏡的后焦點(diǎn)與聚焦透鏡的前焦點(diǎn)重合。其中，采用光子晶體光纖的耦合方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，包括有光子晶體光纖和對(duì)應(yīng)耦合光纖，所述的光子晶體光纖和對(duì)應(yīng)耦合光纖兩者相對(duì)應(yīng)的一端分別對(duì)應(yīng)固定在第一插針和第二插針內(nèi)；在第一插針和第二插針之間由左至右設(shè)置有擴(kuò)束透鏡和聚焦透鏡；所述的第一插針與擴(kuò)束透鏡通過套在兩者銜接部外周的套筒封裝構(gòu)成準(zhǔn)直光路部件，所述的聚焦透鏡與第二插針通過套在兩者銜接部外周的套筒封裝構(gòu)成聚焦光路部件；所述的準(zhǔn)直光路部件與聚焦光路部件又通過套在兩者端部外周的套筒封裝固定。所述的擴(kuò)束透鏡與聚焦透鏡的焦距之比等于經(jīng)光子晶體光纖和對(duì)應(yīng)耦合光纖所傳輸高斯光束的束腰半徑之比。所述的擴(kuò)束透鏡的焦距值大于聚焦透鏡的焦距值。所述的擴(kuò)束透鏡和聚焦透鏡兩者的設(shè)置距離為兩透鏡焦距之和，且擴(kuò)束透鏡的后焦點(diǎn)同與聚焦透鏡的前焦點(diǎn)重合。所述的準(zhǔn)直光路部件與聚焦光路部件之間可放置至少一個(gè)具有實(shí)光路模場(chǎng)變換作用的光學(xué)透鏡元件。所述的光學(xué)元件可以采用柱面透鏡。所述的擴(kuò)束透鏡和聚焦透鏡在靠近各自所對(duì)應(yīng)的插針一側(cè)的端面形成有8°的傾斜角，以減少光路的回波損耗。所述的擴(kuò)束透鏡和聚焦透鏡在靠近各自所對(duì)應(yīng)的插針一側(cè)的端面鍍有增透膜。本發(fā)明的光子晶體光纖的耦合方法及其耦合裝置具有如下特點(diǎn)1、本發(fā)明對(duì)待連接光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)無特別要求，可以實(shí)現(xiàn)各類光子晶體光纖之間、以及光子晶體光纖與普通光纖之間的低損耗、高強(qiáng)度連接；2、本發(fā)明還能用于實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換并連接熱膨脹系數(shù)極其不同而無法相互拼接或熔接的光纖。3、相對(duì)于電弧熔接法和C02激光熔接法，本發(fā)明所述方法能夠真正意義上消除模場(chǎng)失配帶來的損耗；所述封裝連接工藝簡(jiǎn)單，避免了熔接中光子晶體光纖氣孔內(nèi)產(chǎn)生凝聚液及氣泡等現(xiàn)象，可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。4、相對(duì)于單透鏡耦合方法，本發(fā)明可以適用于非圓對(duì)稱模場(chǎng)光纖與其它種類光纖的耦合連接，像差較采用單透鏡耦合方法要小，耦合效率高。當(dāng)用于耦合普通單模光纖與包層具有周期性排列空氣孔的光子晶體光纖的時(shí)候，理論上可以把耦合損耗可以降低至光子晶體光纖插針端面由于沒有鍍膜而引起的0.17dB的菲涅耳反射損耗。圖1是采用本發(fā)明的方法制作的耦合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2a、圖2b是在本發(fā)明中使用的光子晶體光纖的兩個(gè)具體例子的橫截面示意圖；圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中低損耗連接方法的透鏡耦合光路傳輸原理示意圖；圖4是本發(fā)明中裝置的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、1':光纖2、2':插針3、3':透鏡4、4'':套筒5:準(zhǔn)直光路部件5':聚焦光路部件6:套筒7:套筒8:第三透鏡元件具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的光子晶體光纖的耦合方法及其耦合裝置做出詳細(xì)說明。制作權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖的耦合裝置的制作方法，其特征在于，包括有如下步驟第一步、參考待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)確定其等效模場(chǎng)半徑通過對(duì)待連接光纖的具體測(cè)量得到光子晶體光纖的具體參數(shù)，多數(shù)情況下可由生產(chǎn)廠家直接提供。例如Corning公司給出了一個(gè)關(guān)于等效纖芯半徑與孔間距的經(jīng)驗(yàn)公式等效纖芯半徑=孔間距/1.732，然后我們即可通過具體的模場(chǎng)半徑測(cè)量措施、或根據(jù)等效模場(chǎng)半徑與等效纖芯半徑的理論關(guān)系得到相應(yīng)的模場(chǎng)半徑數(shù)值，一般來說，等效模場(chǎng)半徑近似等于光纖的纖芯半徑，而且認(rèn)為光纖端面處即為出射高斯光束束腰位置所在。因此，一旦確定了光纖的模場(chǎng)半徑，那么從光纖端面出射的高斯光束的束腰半徑大小也就確定了。第二步、根據(jù)待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)選擇合適的耦合透鏡元件，進(jìn)行透鏡耦合光路計(jì)算，確定一組距離值，用于指導(dǎo)實(shí)際的調(diào)節(jié)過程本步驟中涉及的相關(guān)理論如下首先，本發(fā)明所涉及的透鏡耦合系統(tǒng)的工作原理是基于不失調(diào)透鏡系統(tǒng)對(duì)高斯光束的變換，此處以圖l所示結(jié)構(gòu)為例，將其耦合原理示于圖3，以光束從右向左傳播為例，本系統(tǒng)的光線矩陣相應(yīng)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，/3和&分別為透鏡3和3'的焦距。同時(shí)根據(jù)不失調(diào)主題的初始條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>公式(2)其中，r為角放大倍率，p為橫向放大倍率，則此光線矩陣變?yōu)?<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>公式(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>A'中，并按照q參數(shù)變換法則，可以得到:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>公式(4)對(duì)該結(jié)果的討論<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>。這一結(jié)論表明，當(dāng)入射光束的束腰位于入射方透鏡的前焦點(diǎn)處時(shí)，其出射光束的束腰位于接收方透鏡的后焦點(diǎn)上。2.由^=/^,可知，用該不失調(diào)系統(tǒng)對(duì)高斯光束進(jìn)行變換時(shí)，出射光束與入射光束的束腰半徑之比等于該系統(tǒng)的橫向放大倍率，而與入射束腰位置無關(guān)。以上結(jié)論表明，用該不失調(diào)的系統(tǒng)對(duì)高斯光束進(jìn)行束腰變換時(shí)，可使光斑尺寸增大》倍，因此通過選擇合適的透鏡，即改變"可以實(shí)現(xiàn)光束光斑的壓縮或擴(kuò)束，以達(dá)到最佳耦合效果。同時(shí)，在上述計(jì)算中，假設(shè)光子晶體光纖的模場(chǎng)為高斯分布，雖然光子晶體光纖實(shí)際的模場(chǎng)分布并不是完全的高斯分布,但是從后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，采取這種近似也能夠得到很好的效果。根據(jù)上述理論推導(dǎo)，在本耦合方法中，有關(guān)擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'的尺寸、曲率半徑和焦距等具體結(jié)構(gòu)參數(shù)，可根據(jù)由光纖i和r的結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定的兩光纖模場(chǎng)失配程度進(jìn)行靈活選擇。對(duì)于圖3所示的實(shí)施例，在實(shí)際應(yīng)用中我們可以根據(jù)光子晶體光纖i與被連接的對(duì)應(yīng)耦合光纖r的模場(chǎng)半徑來選擇合適的透鏡3和3'，選擇原則是盡量使兩透鏡的焦距之比/3//3.接近或等于經(jīng)光纖i和i'傳輸高斯光束的束腰半徑之比K/W,，當(dāng)兩者相等時(shí)為理想情況。當(dāng)實(shí)際操作中，可以根據(jù)現(xiàn)有條件選用焦距不同的兩個(gè)透鏡，將焦距大的透鏡用于擴(kuò)束透鏡3，焦距小的用于聚焦透鏡3'，雖然此時(shí)兩個(gè)透鏡不是共焦排列，但仍可按照矩陣光學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，并確定一組距離值(A和厶，以及z)即可。同時(shí)，本耦合光路中光線傳播方向可從左至右，也可從右至左。以從右至左傳播為例，聚焦透鏡3'將從對(duì)應(yīng)耦合光纖r入射的發(fā)散光束變換為準(zhǔn)直光束，再用擴(kuò)束透鏡3將光束聚焦于接收光纖即光子晶體光纖1。即使擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'的型號(hào)不能與傳輸光束的特征參數(shù)完全匹配，也可以通過調(diào)節(jié)距離L來實(shí)現(xiàn)最佳耦合效果。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明中對(duì)耦合透鏡組的排列及選擇方式可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行透鏡的增加和刪減。第三步根據(jù)第二步計(jì)算出的距離參數(shù)，對(duì)實(shí)際耦合光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，找到其最小損耗狀態(tài)，并進(jìn)行封裝連接。如圖1所示，為有效保護(hù)光子晶體光纖1和被連接的對(duì)應(yīng)耦合光纖1'的端面部分且能夠?yàn)轳詈线B接提供便利，光子晶體光纖1和對(duì)應(yīng)耦合光纖1'的端部均釆用插針2和2'固定，并通過各自的套筒4和4'分別與擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'進(jìn)行連接。實(shí)際應(yīng)用中，為減小耦合光路的回波損耗，靠近插針一側(cè)的透鏡端面可采用8°傾斜角度設(shè)計(jì)、或端面鍍?cè)鐾改さ榷喾N具體措施。調(diào)節(jié)透鏡3和3'之間的距離，使本耦合光路的徑向、角向和連接損耗降到最低。隨后用內(nèi)徑尺寸合適的圓柱狀套筒5封裝固定，光路各連接間隙處可采用點(diǎn)膠固定等固定技術(shù)。圖2a和圖2b是表示在本發(fā)明中使用的光子晶體光纖1實(shí)例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2a所示的普通光子晶體光纖，該光纖為具有許多細(xì)孔的結(jié)構(gòu)。這些細(xì)孔形成多個(gè)層，并包圍纖芯，纖芯為晶體光纖中間的實(shí)心部分。細(xì)孔的直徑d以及細(xì)孔節(jié)距A既可以恒定，也可以不同。另外，本發(fā)明所使用的光子晶體光纖不局限于圖2a所示的光子晶體光纖，也可以使用具有其它細(xì)孔配置結(jié)構(gòu)的各種光子晶體光纖，如圖2b所示的保偏光子晶體光纖等等。被連接光纖1'可以是與光子晶體光纖1相同的光纖，也可以是與之不同的其它無細(xì)孔結(jié)構(gòu)的光纖、或者光子晶體光纖l。作為其它無細(xì)孔光纖，可以列舉出例如各類單模光纖和多模光纖等。在實(shí)際的操作中，本發(fā)明的具體實(shí)施方式允許在上述理論推導(dǎo)基礎(chǔ)上做出以下改動(dòng)首先，入射光束的束腰并不是準(zhǔn)確位于入射方透鏡的前焦點(diǎn)上，上述推導(dǎo)也只是一種理想情況，因此該系統(tǒng)允許有微小調(diào)整，通過調(diào)整Z的大小以達(dá)到最佳效果；其次，在理論分析中束腰與透鏡的間距厶和厶.通常都是可以調(diào)節(jié)的，但考慮到具體實(shí)施的易操作性，本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)中厶和厶.在通常情況下按如下步驟操作厶和Zr其中一個(gè)固定，例如固定厶，在焦距附近調(diào)節(jié)厶'的大小，同時(shí)調(diào)節(jié)z以及角向和徑向的失配程度，以達(dá)到最佳耦合效果。根據(jù)上述連接步驟，本發(fā)明所述耦合裝置仍然存在些許連接損耗。下面給出關(guān)于連接損耗的理論分析。理論計(jì)算表明，在把光子晶體光纖的模場(chǎng)分布看作高斯分布時(shí)，由于其模場(chǎng)為圓對(duì)稱的情況，若不經(jīng)模場(chǎng)變換直接連接，在角向以及徑向均對(duì)準(zhǔn)的情況下，則由模場(chǎng)失配帶來的損耗可以用下式表述2『『r=-201og^^公式(5)其中，P^與『w分別為與測(cè)試光源連接的發(fā)射端光纖，以及與光功率計(jì)連接的接收端光纖的模場(chǎng)半徑。由本發(fā)明所述的方法，理論上可以把模場(chǎng)失配損耗降為O，但實(shí)際上光子晶體光纖的模場(chǎng)分布不是高斯分布，因此會(huì)引起一定的誤差；同時(shí)，由于插針2'端面沒有鍍?cè)鐾改?，由于介質(zhì)兩邊的折射率的不同，會(huì)引起一定的菲涅耳反射，而菲涅耳反射帶來的損耗大小可由下式表述r'=一20i。gi-w—i公式(6)，+1,其中，n為纖芯的折射率。為了驗(yàn)證本發(fā)明的可行性，選用普通無盡單模光子晶體光纖和普通單模光纖進(jìn)行透鏡耦合實(shí)驗(yàn)。其中所采用的無盡單模光子晶體光纖的橫截面示意圖和具體指標(biāo)分別如圖2a和表1所示。表l無盡單模光子晶體光纖技術(shù)指標(biāo)纖芯直徑包層直徑孔區(qū)域直徑微孔直孔間距MFD1550umym徑limumum1312555.63.278.1814.3±0.3±5±1.6±0.08±0.2注MFD:ModeFieldDiameter,模場(chǎng)直徑。首先來看在直接連接、且角向及徑向均對(duì)準(zhǔn)的情況下，其耦合損耗的理論值主要由.模場(chǎng)失配損耗和菲涅耳反射損耗引起。由本發(fā)明所描述的方法，理論上可以把模場(chǎng)失配損耗降為O，但由于實(shí)際光子晶體光纖的模場(chǎng)分布不是高斯分布，因此會(huì)存在一定的誤差；^、其中取『1.5，那么由于菲涅耳反射帶來的損耗約為根據(jù)公式r、-201og1-0.17dB。因此，由于光子晶體光纖的模場(chǎng)分布的非理想特性以及由于端面2'兩邊介質(zhì)折射率的不同造成的0.17dB的菲涅耳反射損耗的緣故，在透鏡耦合的情況下其理論損耗應(yīng)該略大于O.17dB。據(jù)此，我們?cè)诒緦?shí)施例中采用圖l所示的透鏡耦合裝置，并且選擇透鏡3和3'的曲率半徑為1.419隱和1.9咖(根據(jù)近似公式焦距=曲率半徑/(折射率一1)，相應(yīng)焦距分別為1.905mm和2.551腿)，實(shí)現(xiàn)了約為0.44dB的耦合損耗，且連接重復(fù)性及連接強(qiáng)度很好，便于封裝。對(duì)于模場(chǎng)分布為非圓對(duì)稱的情況，如圖2(b)所示的保偏光子晶體光纖，模場(chǎng)為軸對(duì)稱的情況，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表2所示表2保偏光子晶體光纖技術(shù)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注DGD:DifferentialGroupDelay,差分群時(shí)延。此情況下如果仍采用上述兩透鏡的光路結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)約0.65dB的耦合損耗；如果在上述兩透鏡光路中添加一個(gè)柱面透鏡來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的模場(chǎng)變換，損耗甚至可達(dá)到0.2dB以下。如圖1所示，本發(fā)明的光子晶體光纖的耦合裝置，包括有光子晶體光纖1和對(duì)應(yīng)耦合光纖T，所述的光子晶體光纖1和對(duì)應(yīng)耦合光纖r兩者相對(duì)應(yīng)的一端分別對(duì)應(yīng)固定在第一插針2和第二插針2'內(nèi)；在固定有光子晶體光纖l的第一插針2和固定有對(duì)應(yīng)耦合光纖l'的第二插針2'之間由左至右設(shè)置有擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3';所述的第一插針2與擴(kuò)束透鏡3通過套在兩者銜接部外周的套筒4封裝構(gòu)成準(zhǔn)直光路部件5，所述的聚焦透鏡3'與第二插針2'通過套在兩者銜接部外周的套筒4'封裝構(gòu)成聚焦光路部件5';所述的準(zhǔn)直光路部件5與聚焦光路部件5'又通過套在兩者端部外周的套筒6封裝固定。所述的擴(kuò)束透鏡3與聚焦透鏡3'的焦距之比乂//3'接近或等于經(jīng)光子晶體光纖1和對(duì)應(yīng)耦合光纖r所傳輸高斯光束的束腰半徑之比^/W'。所述的擴(kuò)束透鏡3的焦距值大于聚焦透鏡3'的焦距值。S卩，擴(kuò)束透鏡3采用焦距值大的透鏡，聚焦透鏡3'采用焦距值小的透鏡。所述的擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'兩者的設(shè)置距離為兩透鏡焦距之和，且擴(kuò)束透鏡3的后焦點(diǎn)同與聚焦透鏡3'的前焦點(diǎn)大致重合。所述的第一插針2與擴(kuò)束透鏡3之間的設(shè)置距離、第二插針2'與聚焦透鏡3'之間的設(shè)置距離、擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'兩者的設(shè)置距離可由矩陣光學(xué)的方法計(jì)算得出。所述的擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'在靠近各自所對(duì)應(yīng)的插針2和2'—側(cè)的端面形成有8°的傾斜角。所述的擴(kuò)束透鏡3和聚焦透鏡3'在靠近各自所對(duì)應(yīng)的插針2和2'—側(cè)的端面鍍有增透膜。圖2a和圖2b是表示在本發(fā)明中使用的光子晶體光纖實(shí)例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2a所示的普通光子晶體光纖，該光纖為具有許多細(xì)孔的結(jié)構(gòu)，細(xì)孔用圖2a中用小圓圈表示。這些細(xì)孔形成多個(gè)層，并包圍纖芯，纖芯為晶體光纖中間的實(shí)心部分。細(xì)孔的直徑d以及細(xì)孔節(jié)距A既可以恒定，也可以不同。另外，本發(fā)明所使用的光子晶體光纖不局限于圖2a所示的光子晶體光纖，也可以使用具有其它細(xì)孔配置結(jié)構(gòu)的各種光子晶體光纖，如圖2b所示的保偏光子晶體光纖等等。被連接光纖1'可以是與光子晶體光纖1相同的光纖，也可以是與之不同的其它無細(xì)孔結(jié)構(gòu)的光纖、或者光子晶體光纖l。作為其它無細(xì)孔光纖，可以列舉出例如各類單模光纖和多模光纖等。如圖4所示，所述的準(zhǔn)直光路部件5與聚焦光路部件5'之間可放置至少一個(gè)具有實(shí)光路模場(chǎng)變換作用的光學(xué)元件。所述的光學(xué)元件可以采用柱面透鏡。圖4所示是在圖l所示的準(zhǔn)直光路部件5與聚焦光路部件5'之間設(shè)置了第三透鏡8(或更多透鏡)元件，并通過套筒7進(jìn)行固定。第三透鏡元件8可以是柱面透鏡(用于非圓對(duì)稱模場(chǎng)的情況)，也可以是其他微透鏡，用于進(jìn)一步的模場(chǎng)變換以減小由像差等帶來的損耗；更多透鏡元件可以是柱面透鏡與其他微透鏡的組合，用于對(duì)非圓對(duì)稱的模場(chǎng)的變換，也可以是各種各種微透鏡的組合，用于進(jìn)一步的模場(chǎng)變換從而減少損耗。.以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行添加、省略、置換、以及其它變更。本發(fā)明不由上述的說明來限定，而僅由權(quán)利要求書來限定。權(quán)利要求1.一種光子晶體光纖的耦合方法，其特征在于，包括有如下步驟第一步參考待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)確定其等效模場(chǎng)半徑；第二步根據(jù)待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的擴(kuò)束透鏡(3)與聚焦透鏡(3′)元件，進(jìn)行透鏡耦合光路計(jì)算，確定一組距離值，用于指導(dǎo)實(shí)際的調(diào)節(jié)過程；第三步根據(jù)第二步計(jì)算出的距離參數(shù)，對(duì)實(shí)際耦合光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，找到其最小損耗狀態(tài)，并進(jìn)行封裝連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合方法，其特征在于，第二步所述的擴(kuò)束透鏡(3)與聚焦透鏡(3')的焦距之比等于經(jīng)光子晶體光纖(1)和對(duì)應(yīng)耦合光纖(T)所傳輸高斯光束的束腰半徑之比。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合方法，其特征在于，第二步所述的所述的擴(kuò)束透鏡(3)的焦距大于聚焦透鏡(3')的焦距。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合方法，其特征在于，第二步所述的所述的擴(kuò)束透鏡(3)和聚焦透鏡(3')兩者的設(shè)置距離為兩透鏡焦距之和，且擴(kuò)束透鏡(3)的后焦點(diǎn)與聚焦透鏡(3')的前焦點(diǎn)重合。5.—種采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，包括有光子晶體光纖(1)和對(duì)應(yīng)耦合光纖(T)，其特征在于，所述的光子晶體光纖(1)和對(duì)應(yīng)耦合光纖(l')兩者相對(duì)應(yīng)的一端分別對(duì)應(yīng)固定在第一插針(2)和第二插針(2')內(nèi)；在第一插針(2)和第二插針(2')之間由左至右設(shè)置有擴(kuò)束透鏡(3)和聚焦透鏡(3');所述的第一插針(2)與擴(kuò)束透鏡(3)通過套在兩者銜接部外周的套筒(4)封裝構(gòu)成準(zhǔn)直光路部件(5)，所述的聚焦透鏡(3')與第二插針(2')通過套在兩者銜接部外周的套筒(4')封裝構(gòu)成聚焦光路部件(5');所述的準(zhǔn)直光路部件(5)與聚焦光路部件(5')又通過套在兩者端部外周的套筒(6)封裝固定。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的擴(kuò)束透鏡(3)與聚焦透鏡(3')的焦距之比等于經(jīng)光子晶體光纖(1)和對(duì)應(yīng)耦合光纖(l')所傳輸高斯光束的束腰半徑之比。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的擴(kuò)束透鏡(3)的焦距值大于聚焦透鏡(3')的焦距值。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的擴(kuò)束透鏡(3)和聚焦透鏡(3')兩者的設(shè)置距離為兩透鏡焦距之和，且擴(kuò)束透鏡(3)的后焦點(diǎn)同與聚焦透鏡(3')的前焦點(diǎn)重合。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的準(zhǔn)直光路部件(5)與聚焦光路部件(5')之間可放置至少一個(gè)具有實(shí)光路模場(chǎng)變換作用的光學(xué)透鏡元件。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的光學(xué)元件可以采用柱面透鏡。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的擴(kuò)束透鏡(3)和聚焦透鏡(3')在靠近各自所對(duì)應(yīng)的插針(2、2')—側(cè)的端面形成有8。的傾斜角，以減少光路的回波損耗。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用權(quán)利要求1所述的方法制作的光子晶體光纖的耦合裝置，其特征在于，所述的擴(kuò)束透鏡(3)和聚焦透鏡(3')在靠近各自所對(duì)應(yīng)的插針(2、2')—側(cè)的端面鍍有增透膜。全文摘要一種光子晶體光纖的耦合方法及其耦合裝置。其中，方法包括有參考待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)確定其等效模場(chǎng)半徑；根據(jù)待連接光子晶體光纖的具體參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的擴(kuò)束透鏡與聚焦透鏡元件，進(jìn)行透鏡耦合光路計(jì)算，確定一組距離值，用于指導(dǎo)實(shí)際的調(diào)節(jié)過程；根據(jù)第二步計(jì)算出的距離參數(shù)，對(duì)實(shí)際耦合光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，找到其最小損耗狀態(tài)，并進(jìn)行封裝連接。裝置包括有將光子晶體光纖和對(duì)應(yīng)耦合光纖對(duì)應(yīng)的一端固定在第一插針和第二插針內(nèi)；在第一插針和第二插針之間設(shè)置擴(kuò)束透鏡和聚焦透鏡；并將第一插針與擴(kuò)束透鏡、聚焦透鏡與第二插針分別通過套在銜接部外周封裝然后又通過外部套筒整體封裝固定。本發(fā)明連接工藝簡(jiǎn)單，光纖耦合效率高，高強(qiáng)度連接，消除模場(chǎng)失配帶來的損耗。文檔編號(hào)G02B6/26GK101216577SQ200710060299公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日發(fā)明者玓張,璐張,山江,胡強(qiáng)高申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司