專利名稱：光纖多端耦合器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于光纖通信網(wǎng)絡(luò)或光纖傳感器陣列的光纖耦合器，并涉及到其制造方法，屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域。
目前已有2×2光纖定向耦合器、n×n星形耦合器和端接光纖器件。它們通常采用火焰加熱拉伸法和研磨拼接法制作而成。對于2×2定向耦合器和n×n星形耦合器，采用氣體火焰(例如H2-O2焰或CO-O2火焰)或者其它溫度高于1800℃的火焰直接或間接(如石英管壁輻射)加熱光纖束，使其拉伸變細(xì)熔凝而成，這種方法的缺點是加熱過程不易控制，氣體火焰范圍大，會使光纖保護(hù)層(塑料)受損傷，光纖束易脆斷，難于進(jìn)行封裝保護(hù)。端接光纖器件通常將單根光纖研磨拋光，或者將n根光纖緊密排列成束再研磨拋光后拼接而成，這種方法的缺點是加工費(fèi)時費(fèi)料，且與光源或光檢測器等光器件的耦合效率較低，不能完全適應(yīng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)或光纖傳感陣列的使用需要。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耦合效率高的光纖多端耦合器及其制造方法，該方法還適合于制作2×2定向耦合器和n×n星形耦合器，使制造的耦合器具有附加插入損耗低和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好的特點。
本發(fā)明的多端耦合器由n根光纖構(gòu)成，其特點是n根光纖扭絞成的光纖束經(jīng)過熔融拉錐后切斷，并在斷頭端燒熔成聚焦球端，構(gòu)成1×n或n×1的多端耦合器。本發(fā)明采用激光加熱的方法，將光纖束熔融拉錐，在光纖束細(xì)腰處切斷，然后將切斷的光纖束垂直放置，再用激光束加熱，在重力與表面張力的聯(lián)合作用下，將斷頭端燒熔成具有聚焦作用的球端，構(gòu)成球端聚焦型光纖多端耦合器。這種方法也可用于制作2×2定向耦合器和n×n星形耦合器，即采用激光束加熱，將光纖束熔融拉錐，在拉錐后的光纖束的束腰處套上熱縮套管，構(gòu)成2×2定向耦合器或n×n星形耦合器。光纖數(shù)n的大小根據(jù)需要而定，但要求激光束能夠復(fù)蓋光纖束，一般可取n＝2～100。在加熱過程中，可采用光功率計進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，以便獲得所希望的光功率分配比，通過調(diào)節(jié)激光器工作電流來控制加熱溫度的高低，利用光閘實現(xiàn)激光束的開關(guān)控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有光纖耦合器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，耦合效率高，附加插入損耗低，制作簡便和可靠等優(yōu)點。由于采用激光器作為1800℃以上高溫的加熱源，因而可以充分利用激光加熱的各種特點。由于激光束的光斑小，加工區(qū)域集中，熔融過程中無氣流沖擊，需要保護(hù)的光纖區(qū)段很小，因而易于采取封裝保護(hù)措施，使制成的光纖耦合器熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性好。由于在制作過程中無雜質(zhì)污染，因而使光纖耦合器的插入損耗低。由于光纖耦合器為球端聚焦型結(jié)構(gòu)，因而光耦合效率高。由于在制作過程中采用電控和光控調(diào)節(jié)，因而加工簡便和可靠。本發(fā)明的方法可根據(jù)不同的使用要求，制作不同形式和光纖耦合器(如定向耦合器、星形耦合器和多端耦合器)，以滿足光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的不同需要。


圖1是光纖束熔融拉錐示意圖;圖2是光纖束燒熔呈球端結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明可采用如下方式實施先將各單根光纖中間待加熱位置的保護(hù)層和涂層去掉，然后將n根光纖適當(dāng)扭絞成束，并用502瞬間膠固化后安放在如圖1所示的框架上，其中一側(cè)通過夾緊器(2)固定，使待加熱熔融拉錐區(qū)(4)恰好位于激光器(3)(例如CO2激光器)的激光束所經(jīng)光路中，另一側(cè)通過滾動滑輪(5)呈下垂?fàn)顟B(tài)，并可適當(dāng)加上拉伸用的重物(6)(如橡皮泥等)，使光纖束能在熔融狀態(tài)時拉伸下滑。如需動態(tài)監(jiān)控，可從光纖輸入端1輸入一定大小的光功率，將需要耦合適當(dāng)功率的光纖輸出端n(n≠1)送光功率計(7)監(jiān)測。開啟激光器，逐步加大工作電流，對光纖束進(jìn)行激光加熱，根據(jù)監(jiān)測的耦合光功率大小控制熔融拉伸狀態(tài)，待耦合功率大小符合要求時，便關(guān)斷激光器光閘或切斷電源，停止加熱。如果制作定向耦合器或星形耦合器，則將熱縮套管套到加熱拉伸部位，用電熱吹風(fēng)器使熱縮套管收縮，固定保護(hù)拉錐區(qū)域。如果制作1×n多端耦合器，則可將光纖束熔融拉錐至φ30～100μm的細(xì)絲，再在束腰處切斷，然后在如圖2所示的垂直放置狀態(tài)下，利用激光束加熱端部(8)，使其在重力和表面張力聯(lián)合作用下形成聚焦球端，制成具有聚焦性能的光纖多端耦合器。
權(quán)利要求
1.一種用于光纖通信網(wǎng)絡(luò)或光纖傳感的陣列的光纖多端耦合器，由n根光纖組成，其特征在于n根光纖扭絞成的光纖束經(jīng)過熔融拉錐后切斷，并在斷頭端燒熔成聚焦球端，構(gòu)成1×n或n×1的球端聚焦型光纖多端耦合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖多端耦合器，其特征在于其制作方法是采用激光加熱方法，將光纖束熔融拉錐，在光纖束細(xì)腰處切斷，然后將切斷的光纖束垂直放置，再用激光束加熱，將斷頭端燒熔成具有聚焦作用的球端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖多端耦合器，其特征在于可用2～100根光纖制成多端耦合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖多端耦合器，其特征在于其制作方法可用于制作2×2定向耦合器和n×n星形耦合器，即采用激光束加熱，將光纖束熔融拉錐，在束腰處套上熱縮套管后，用電熱吹風(fēng)器使熱縮套管收縮，形成固定保護(hù)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的光纖多端耦合器，其特征在于制作過程中采用光功率計進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，采用調(diào)節(jié)激光器工作電流控制加熱溫度，利用光閘實現(xiàn)激光束的開關(guān)控制。
全文摘要
光纖多端耦合器及其制造方法，涉及一種用于光纖通信網(wǎng)絡(luò)或光纖傳感器陣列的光纖耦合器。n根光纖扭絞成的光纖束采用激光束加熱，熔融拉錐后切斷，將斷頭端燒溶成具有聚焦作用的球端，構(gòu)成球端聚焦型光纖多端耦合器，這種方法也可用于制作2×2定向耦合器和n×n星形耦合器。這種耦合器具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，耦合效率高，附加插入損耗低，制作簡便和可靠等優(yōu)點，以滿足光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的不同需要。
文檔編號G02B6/255GK1040870SQ8910246
公開日1990年3月28日 申請日期1989年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月19日
發(fā)明者許大信 申請人:東南大學(xué)