一种光纤模式转换器及其制备方法与流程

本发明涉及一种模式转换器，特别涉及一种光纤模式转换器及其制备方法。

背景技术：

光纤是一种由玻璃或者塑料制作而成的纤维，利用光的全反射的原理作为光传导的工具。光纤一般具有三层：中心为高折射率玻璃纤芯，中间为低折射率硅玻璃包层，最外是加强用的树脂涂覆层。光信号被限制在纤芯内传输，为此，纤芯折射率n1要大于光纤包层的折射率n2。

光纤传输系统一般使用单模光纤，即只有基模(LP01)是传导模。然而，高阶模有负色散和更大的有效区域的特性，在光纤平坦增益和色散补偿等方面有特殊的应用。于是，将基模转换成高阶模式是很有必要的。

目前主要有两种主要的光纤模式转换方法。第一种方法，称为横向方法，借助延迟元件在光纤信号传播方向上的某一点修改信号的横向强度分布。上述延迟元件引入受控的相位跃变，假设所有元件可以完美地对齐，则这种技术在理论上能够将第一种模式100％转换到第二种模式。

因此，专利US6404951 B2提出了一种基于相位选择元件来实现模式转换的方法，这种相位选择元件包含折射或者反射元件，例如透镜、反射镜、光栅等等。这类模式转换器的设计复杂、相对体积庞大以及环境适应性差，因此，其难以长期工作，并且调节难度很大。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现状，提供一种实现简单且转换效率高的光纤模式转换器及其制备方法。

本发明采用的技术方案：一种光纤模式转换器的制备方法，包括以下步骤：S1：提供原始光纤，并将所述原始光纤放置在腐蚀液中腐蚀，使得所述原始光纤的包层直径为纤芯直径的2-4倍；S2：提供玻璃管，并将2-7根腐蚀后的光纤固定至所述玻璃管内，制成光纤束；S3：将所述光纤束放置光纤拉锥机上，将所述光纤束进行拉锥，使拉锥完成后的光纤束的直径为拉锥之前的光纤束的直径的1/10；S4：使用光纤切割机，对拉锥完成后的光纤束进行切割；S5：使用光纤熔接机，将切割后的光纤束的一端与输入光纤进行熔接，切割后的光纤束的另一端与输出光纤进行熔接；S6：对熔接后的光纤束进行封装，从而得到光纤模式转换器。

本发明的效果是：该光纤模式转换器的制备方法实现简单，且转换效率高。

进一步地，所述原始光纤的纤芯直径为20um，纤芯折射率为1.54，包层直径为250um，包层折射率为1.36。

进一步地，所述输入/输出光纤的纤芯直径为50um，纤芯折射率为1.36，包层直径为400um，包层折射率为1.20。

进一步地，所述光纤束的长度被切割为250um。

本发明采用的技术方案：一种光纤模式转换器，包括光纤束、与所述光纤束的两端分别熔接的输入光纤、输出光纤以及封装外壳，所述光纤束包括玻璃管和固定至所述玻璃管内的2-7根光纤，所述光纤束的一端与所述输入光纤熔接，所述光纤束的另一端与所述输出光纤熔接，所述封装外壳将所述光纤束、所述输入光纤和输出光纤封装，仅露出部分的输入光纤2和输出光纤3作为光纤模式转换器的输入端和输出端。

本发明的效果是：该光纤模式转换器的制备方法实现简单，且转换效率高。

进一步地，所述光纤的纤芯折射率为1.54，包层折射率为1.36。

进一步地，所述输入/输出光纤的纤芯直径为50um，纤芯折射率为1.36，包层直径为400um，包层折射率为1.20。

进一步地，所述光纤束的长度为250um。

附图说明

图1所示为本发明提供的光纤模式转换器的制备方法的步骤图。

图2所示为本发明提供的光纤模式转换器的结构示意图。

图3所示为图2中光纤束的横截面示意图。

图4是本发明的模式转换器转换效率与光纤束长度的关系图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、光纤束，11、光纤，12、玻璃管，2、输入光纤，3、输出光纤，4、封装外壳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参阅图1，为本发明提供的光纤模式转换器的制备方法的步骤图。该光纤模式转换器的制备方法具备以下步骤：

S1：提供原始光纤，并将原始光纤放置在腐蚀液中腐蚀，使得原始光纤的包层直径为纤芯直径的2-4倍。于本实施例中，该原始光纤的纤芯直径为20um，纤芯折射率为1.54，包层直径为250um，包层折射率为1.36，腐蚀后的光纤的包层直径为50um。

S2：提供玻璃管，并将2-7根腐蚀后的光纤固定至玻璃管内，制成光纤束。于本实施例中，该玻璃管的内径为70um，且该玻璃管内固定有3根腐蚀后的光纤。

S3：将光纤束放置光纤拉锥机上，将光纤束进行拉锥，使拉锥完成后的光纤束的直径为拉锥之前的光纤束的直径的1/10。

S4：使用光纤切割机，对拉锥完成后的光纤束进行切割。被切割的光纤束的长度与光纤模式转换器的转换效率的对应关系如图4所示，于本实施例中，该光纤束的长度被切割为250um。

S5：使用光纤熔接机，将切割后的光纤束的一端与输入光纤进行熔接，切割后的光纤束的另一端与输出光纤进行熔接。于本实施例中，该输入/输出光纤的纤芯直径为50um，纤芯折射率为1.36，包层直径为400um，包层折射率为1.20。

S6：对熔接后的光纤束进行封装，从而得到光纤模式转换器。于本实施例中，即对光纤束、输入光纤和输出光纤封装，仅露出部分的输入光纤和输出光纤作为该光纤模式转换器的输入端和输出端。

如此，光纤模式转换器的转换效率可达80％左右，故上述光纤模式转换器的制备方法实现简单，且转换效率高。

请参阅图2，为本发明提供的光纤模式转换器。该光纤模式转换器包括光纤束1、与光纤束1的两端分别熔接的输入光纤2、输出光纤3以及封装外壳4。

请参阅图3，光纤束1包括玻璃管12和固定至玻璃管12内的2-7根光纤11。光纤11的纤芯折射率为1.54，包层折射率为1.36。于本实施例中，光纤11有3根，且光纤束1的长度为250um。

输入光纤2与光纤束1的一端熔接，输出光纤3与光纤束1的另一端熔接，输入光纤2和输出光纤3相同，且其纤芯直径均为50um，纤芯折射率均为1.36，包层直径均为400um，包层折射率均为1.20。

封装外壳4对光纤束1、输入光纤2和输出光纤3进行封装，仅在其两端露出部分的输入光纤2和输出光纤3，作为光纤模式转换器的输入端和输出端。

该光纤模式转换器的转换效率可达80％左右，故该光纤模式转换器的制备方法实现简单，且转换效率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。