专利名称：一种光纤的连接方法
技术领域：
本发明涉及光纤激光技术领域，特别涉及一种光纤的连接方法。
背景技术：
在含有光纤的各种系统中，光纤和光纤之间的低损耗、高质量的连接点几乎是不可避免的存在，但由于连接点两侧的光纤材料折射率的变化，在连接点处形成了光学反馈面，其反馈光在很多情况下容易造成器件的损坏或者降低系统的性能。通讯系统中广泛使用的光纤连接器，根据尾纤端面接触方式的不同，有PC和APC两种，前者的接头耦合面是垂直的，回波反射的影响在很多情形下不可忽略；后者的接头耦合面一般为8度角的端面，因此其回波反射不沿原路返回，且可使部分回射因不满足全反射条件从纤芯进入包层泄露出去，回波损耗要比PC型的连接器大得多(Jiang Shan, Liu Shuihua, Fang Luozhen, XuYuanzhong,“ReturnLoss in Single-Mode Fiber Joints with Bevelled Endface，，，Study·On Optical Communications, 71，31-37(1994)X在全光纤结构的光纤激光器和光纤超荧光光源等系统中，熔点取代了连接器，和连接器只要求纤芯对准的情况不同，在很多场合下，熔点不仅要求纤芯的对准，也同时要求包层的对准，而且是一种永久性连接点处。要实现低损耗的高质量熔接，一般需要将光纤的端面处理得垂直平整，但由此也引入了熔点处的回波反射及其所带来的各种不利影响。例如，作为光纤陀螺仪、光学层析、医学诊断等众多光纤传感、光纤探测及WDM光通信等系统的理想宽带光源，超荧光光纤光源可以通过向掺杂光纤中泵浦高能量直接实现自发辐射的放大来获得光纤超荧光种子源，但这种系统由于分立光学元件或者熔点的光学反馈的存在，极易在增益光纤形成的腔内出现增益大于损耗而发生自激振荡(P. Wang, J. K. Sahu, and ff. A. Clarkson, “IIOW double-ended ytterbium-dopedbersuper-fluorescent source withM2 = l. 6，，，Opt. Lett. 3 1，3 116-3 118 (2006)；Qirong Xiao, Ping Yan, Yaping Wang, Jinping Hao, and Mali Gong,，，High-powerall-fiber super-fluorescent source with fused angle-polishedside-pumpingconfiguration” , AppI. Opt. , 50, 1164-1169 (2011)),对光信号隔离度异常敏感，输出功率因此受到极大限制。但即使是全光纤化结构，也无法避免各熔点处回波损耗的存在，这部分反馈会引发激光振荡、降低激光阈值，限制ASE的最大输出功率，需要引入光隔离器，增加了损耗和成本(Cao Yi, Liu Jiang, Wang Ke, Wang Pu, “All-FiberHundred-ffatt-LeveIBroadband Ytterbium-Doped Double-Cladding FiberSuperfluorescent Source”, Chin.J.Lasers. , 39, 0802008(2012))。如若在保证低损耗的熔接质量的基础上，能降低熔点处的光学反馈对寄生激光振荡的影响，ASE输出功率的提高因此所受到的限制将大大降低，同时也为ASE种子源和光纤放大器之间的级间连接所存在的光学反馈问题提供了解决方法，将可建立高效稳定的宽带超荧光高功率输出结构。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种降低光反馈损耗、成本较低的光纤的连接方法。根据本发明实施例的光纤的连接方法，包括以下步骤分别将两段待连接光纤，去除各自待连接端的一小段涂覆层，露出光纤包层，以相同的斜角对端面进行切割；将所述待连接光纤的切好的斜角端面以紧贴互补位放置并熔接为一体，完成对所述待连接光纤的角度熔接。在本发明的一个实施例中，所述待连接光纤至少包括有源光纤和无源光纤的任何
一种。
在本发明的一个实施例中，所述待连接光纤至少包括单模光纤、多模光纤或光子晶体光纤中的任何一种。在本发明的一个实施例中，所述待连接光纤的角度切割处理中，切割的斜角为
0-90。。在本发明的一个实施例中，所述待连接光纤的角度切割方法用打磨抛光的方法代替。在本发明的一个实施例中，所述待连接光纤的熔融焊接方法用光学胶粘的方法代替。本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点I.以相同斜角切割、端面紧贴互补方式连接起来，接触面与垂直方向具有一定的角度，可减少原路返回的反射光，形成的光学反馈斜面不易和其他反射面直接构成激光谐振腔，若在宽带超荧光光纤光源使用，可降低熔点处的反馈光对寄生激光振荡的影响和ASE输出功率受到的相应限制。2.进行相同的角度切割后，熔接是以两个端面紧贴互补的方式进行，能保证熔接质量，不会引入熔接损耗的增加。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是为本发明的角度连接示意图；图2为本发明用于光纤超荧光种子源的实施例；图3为本发明用于光纤超荧光种子源和光纤放大器之间的级间连接点的实施例。图中，I待连接光纤a的涂覆层，2待连接光纤a的包层，3待连接光纤a的纤芯，4待连接光纤a的斜角端面，5待连接光纤b的涂覆层，6待连接光纤b的包层，7带连接光纤b的纤芯，8待连接光纤b的斜角端面，4和8呈图示互补位后紧贴再熔接成一体；9第一半导体激光器，10第一(n+l)xl泵浦合束器,11第一角度熔接点，12第一掺杂增益光纤，13泵浦光泄露器，14第二半导体激光器，15第二(n+l)xl泵浦合束器，16第二角度熔接点，17第二掺杂增益光纤，18角度熔接级间连接点。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。根据本发明实施例的光纤的连接方法，包括以下步骤分别将两段待连接光纤，去除各自待连接端的一小段涂覆层，露出光纤包层，以相同的斜角对端面进行切割；将待连接光纤的切好的斜角端面以紧贴互补位放置并熔接为一体，完成对待连接光纤的角度熔接。采用这种角度熔接方式，熔点处的光学反馈面为斜面，减少了原路返回的反射光，且不易与系统中的其它光学反馈面构成激光谐振腔，在光纤激光和宽带超荧光光纤光源等系统中具有有效的应用。例如光纤超荧光光源中的必需熔点，以及种子源和放大器之间的级间连接点，采用角度熔接技术后，能降低熔点的光学反馈对寄生激光振荡的引发，提高ASE的输出功率，甚至避免光学隔离器的引入，降低损耗和成本。在本发明的一个实施例中，待连接光纤至少包括有源光纤和无源光纤的任何一种。在本发明的一个实施例中，待连接光纤至少包括单模光纤、多模光纤或光子晶体光纤中的任何一种。在本发明的一个实施例中，待连接光纤的角度切割处理中，切割的斜角为0-90°。
在本发明的一个实施例中，待连接光纤的角度切割方法用打磨抛光的方法代替。在本发明的一个实施例中，待连接光纤的熔融焊接方法用光学胶粘的方法代替。为使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合图示对本发明作进一步说明，但不仅限于以下实施咧。
实施例I :如图2所示，本例是本发明方法用于光纤超荧光种子源中的实施例。宽带超荧光种子源由半导体激光器9、(n+l)xl泵浦合束器10、角度熔接点11、掺Yb双包层光纤12构成。半导体激光器9作为泵浦源，其尾纤连接到(n+l)xl泵浦合束器10的输入纤，(n+l)xl泵浦合束器10的输出端以角度熔融焊接的方式和掺Yb双包层光纤12的一端连接起来，11即为角度熔融焊接点，掺Yb双包层光纤12的另一端和(n+l)xl泵浦合束器10的信号端均切割成8度角作为光纤超荧光的输出端。由于(n+1) xl泵浦合束器10和掺Yb双包层光纤12的连接是以角度熔接方式进行，因此熔接点11处的光学反馈斜面相比垂直反射面，减少了回反光，且不易和结构中的其它反射面形成激光谐振腔，降低了熔点处的反馈光对寄生激光振荡的影响和ASE超荧光输出功率受到的相应限制。实施例2 如图3所示，本例是本发明方法用于光纤超荧光种子源及其放大器中的实施例，采用的主振荡功率放大MOPA结构，主要包括宽带超荧光种子源和光纤功率放大器两部分。宽带超荧光种子源由第一半导体激光器9、第一(n+l)xl泵浦合束器10、第一角度熔接点
11、第一掺Yb双包层光纤12以及泵浦光泄露器13构成。其中第一半导体激光器9作为泵浦源，其尾纤连接到第一(n+1) xl泵浦合束器10的输入纤，第一(n+1) xl泵浦合束器10的输出端以角度熔融焊接的方式和第一掺Yb双包层光纤12的一端连接起来,11即为第一角度熔融焊接点，第一掺Yb双包层光纤12的另一端切割成8度角，第一(n+1) xl泵浦合束器10的信号端接泵浦光泄露器13,泵浦光泄露器13的另一端输出超突光作为种子光。由于第一(n+1) xl泵浦合束器10和第一掺Yb双包层光纤12的连接是以角度熔接方式进行，因此熔接点11处的光学反馈斜面相比垂直反射面，减少了回反光，且不易和结构中的其它反射面形成激光谐振腔，降低了熔点处的反馈光对寄生激光振荡的影响和ASE超荧光输出功率受到的相应限制。光纤功率放大器具有和上述超荧光种子源类似的结构，主要由第二半导体激光器14、第二(n+1) xl泵浦合束器15、第二角度熔接点16和第二掺Yb双包层光纤17构成。其中第二半导体激光器14作为泵浦源，其尾纤连接到第二(n+1) xl泵浦合束器15的输入纤，第二(n+1) xl泵浦合束器15的输出端以角度熔融焊接的方式和第一掺Yb双包层光纤17的一端连接起来，16即为第二角度熔融焊接点，第二掺Yb双包层光纤12的另一端切割成8度角浸于折射率匹配液中作为输出端。超荧光种子源的输出端一本例中的泵浦光泄露器(13)的输出端以角度熔融焊接的方式连接到第二(n+l)xl泵浦光合束器的信号端，形成的级间连接点(18)为角度熔接点，其光学反馈面为斜面，相比垂直反射面，减少了回反光，且很难与系统中的其他反射面构成激光谐振腔，很大的降低了熔点反馈对寄生激光振荡的影响，提高了 ASE的输出效率，使种子光进入光纤功率放大器后输出功率得到进一步的高效稳定的放大。本发明的光纤的连接方法至少具有以下优点
I.以相同斜角切割、端面紧贴互补方式连接起来，接触面与垂直方向具有一定的角度，可减少原路返回的反射光，形成的光学反馈斜面不易和其他反射面直接构成激光谐振腔，若在宽带超荧光光纤光源使用，可降低熔点处的反馈光对寄生激光振荡的影响和ASE输出功率受到的相应限制。2.进行相同的角度切割后，熔接是以两个端面紧贴互补的方式进行，能保证熔接质量，不会引入熔接损耗的增加。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
权利要求
1.一种光纤的连接方法，其特征在于，包括以下步骤 分别将两段待连接光纤，去除各自待连接端的一小段涂覆层，露出光纤包层，以相同的斜角对端面进行切割； 将所述待连接光纤的切好的斜角端面以紧贴互补位放置并熔接为一体，完成对所述待连接光纤的角度熔接。
2.根据权利要求I所述的一种光纤的连接方法，其特征在于，所述待连接光纤至少包括有源光纤和无源光纤的任何一种。
3.根据权利要求I和2所述的一种光纤的连接方法，其特征在于，所述待连接光纤至少包括单模光纤、多模光纤或光子晶体光纤中的任何一种。
4.根据权利要求4所述的一种光纤的连接方法，其特征在于，所述待连接光纤的角度切割处理中，切割的斜角为0-90°。
5.根据权利要求1-4所述的一种光纤的连接方法，其特征在于，所述待连接光纤的角度切割方法用打磨抛光的方法代替。
6.根据权利要求1-4所述的一种光纤的连接方法，其特征在于，所述待连接光纤的熔融焊接方法用光学胶粘的方法代替。
全文摘要
本发明提出一种光纤的连接方法，包括分别将两段待连接光纤，去除各自待连接端的一小段涂覆层，露出光纤包层，以相同的斜角对端面进行切割；将待连接光纤的切好的斜角端面以紧贴互补位放置并熔接为一体，完成对待连接光纤的角度熔接。采用本发明的连接方法的光纤，熔点处的光学反馈面为斜面，减少了原路返回的反射光，且不易与系统中的其它光学反馈面构成激光谐振腔，能降低熔点的光学反馈对寄生激光振荡的引发，提高ASE的输出功率，甚至避免光学隔离器的引入，降低损耗和成本,在光纤激光和宽带超荧光光纤光源等系统中具有有效的应用。
文档编号G02B6/25GK102944915SQ20121050668
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者闫平, 肖起榕, 李丹, 巩马理, 张海涛 申请人:清华大学