一种光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤耦合方法领域，具体是一种光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗 親合方法。
【背景技术】
[0002] 光子晶体光纤（PCF，Photonic Crystal Fiber)，又称为多孔光纤（HF)或者微结 构光纤（MOF)，其具有周期性排列的空气孔结构，结构灵活可变。与传统光纤相比，其具有色 散可调，非线性特性可调，可以实现无休止单模特性等优点，可以用于超连续谱产生、光孤 子通信等领域，已经成为研究的热点。光子晶体光纤与普通单模光纤的低损耗熔接技术是 光子晶体光纤走向实用化的一个关键技术问题。因此，如何实现光子晶体光纤与普通单模 光纤的低损耗熔接成为近年来的研究热点之一。
[0003] 1999年，Bennett等第一次熔接了 PCF和普通单模光纤（SMF)，其后国内外学者提 出了多种关于两类光纤的熔接方法，如PCF空气孔塌缩，加入过渡光纤，对PCF进行拉锥等。 这些方法都存在着一定的缺陷，如PCF塌缩空气孔法，比较难于精确控制空气孔的塌缩程 度；加入过渡光纤，一般会引入两次以上的耦合，导致总熔接损耗较高；对PCF进行拉锥，则 容易破坏PCF的结构。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，以解决 现有技术光子晶体光纤与普通单模光纤耦合损耗较大的问题。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] 光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0007] (1)、首先确定拉锥比例A ;
[0008] (2)、设拉锥前的光子晶体光纤直径为D。，拉锥后的光子晶体光纤外径为D1，则有：
[0010] 其中拉锥前的光子晶体光纤直径D。为已知参量，A确定后，便可以计算拉锥后的光 子晶体光纤外径D 1= D 0A，拉锥的长度L可自由设定；
[0011] (3)根据步骤（2)所得参数对光子晶体光纤进行反拉锥；
[0012] (4)对光子晶体光纤进行反拉锥后，将普通单模光纤与光子晶体光纤耦合或者连 接。
[0013] 所述的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，其特征在于：步骤（1)中， 可根据但不限于PCF的模场直径MFDpff和SMF的模场直径MFD SMF来确定A :
[0015] 本发明的优点是：
[0016] (1)本发明光纤耦合方法，具有良好的通用性，适用于多种规格的普通单模光纤和 光子晶体光纤之间的耦合。
[0017] (2)在普通单模光纤与光子晶体光纤模场严重失配的情况下，能取得较好的耦合 效果。
[0018] (3)本发明步骤简单，光纤耦合效率高。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明中光子晶体光纤正剖视图。
[0020] 图2为本发明拉锥参数说明图。
[0021] 图3为本发明建立的仿真模型原理图。
【具体实施方式】
[0022] 光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，包括以下步骤：
[0023] (1)、首先确定拉锥比例A ;
[0024] (2)、如图2所示，设拉锥前的光子晶体光纤直径为D。，拉锥后的光子晶体光纤外径 SD1，则有：
[0026] 其中拉锥前的光子晶体光纤直径D。为已知参量，A确定后，便可以计算拉锥后的光 子晶体光纤外径D 1= D 0A，拉锥的长度L可自由设定；
[0027] (3)根据步骤（2)所得参数对光子晶体光纤进行反拉锥；
[0028] (4)对光子晶体光纤进行反拉锥后，将普通单模光纤与光子晶体光纤耦合或者连 接。
[0029] 如图3所示，步骤⑴中，可根据但不限于PCF的模场直径MFDot和SMF的模场直 径MFD smf来确定A :
[0031] 具体实施例：
[0032] 选取PCF如图1所示，其参数为：包层直径D为125 μ m，空气孔直径d为1. 8 μ m， 空气孔间距为2. 5 μ m，模场直径MFD为2. 4 μ m。单模光纤为SMF-28,模场直径为10. 4 μ m。 由于两种光纤模场直径相差较大，导致两种光纤耦合损耗较大。若只考虑模场失配引起的 损耗，两种光纤的耦合损耗理论值为7. 17dB。由模场失配造成的耦合损耗α的计算公式如 下，其中ωρσ和ω SMF分别表示PCF和SMF的模场半径：
[0034] 本发明是一种光子晶体光纤与普通单模光纤耦合的方法，步骤如下：
[0035] (1)根据 PCF 和 SMF 的模场直径（MFD，mode field diameters)来确定 A，MFDsmf= 10. 4 μ m? MFDpcf= 2. 4 μ m ：
[0037] D。= 125 μ m，D i = D Q*A = 541. 67 μ m。选取 L = 2000 μ m。
[0038] (2)根据（I)所得参数对光子晶体光纤进行反拉锥。
[0039] (3)对光子晶体光纤进行反拉锥后，将普通单模光纤与光子晶体光纤耦合或者连 接。
[0040] 采用以上耦合方法后，PCF与SMF-28耦合损耗为0. 21dB，大幅度降低了两种光纤 的耦合损耗。
【主权项】
1. 光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 、首先确定拉锥比例A; (2) 、设拉锥前的光子晶体光纤直径为D。，拉锥后的光子晶体光纤外径为Dp则有：其中拉锥前的光子晶体光纤直径D。为已知参量，A确定后，便可以计算拉锥后的光子晶 体光纤外径Di=D0A，拉锥的长度L可自由设定； (3) 根据步骤（2)所得参数对光子晶体光纤进行反拉锥； (4) 对光子晶体光纤进行反拉锥后，将普通单模光纤与光子晶体光纤耦合或者连接。2. 根据权利要求1所述的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，其特征在 于：步骤（1)中，可根据但不限于PCF的模场直径MFDrc#PSMF的模场直径MFDSMF来确定A:
【专利摘要】本发明公开了一种光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法，步骤如下：（1）确定拉锥参数，对光子晶体光纤进行反拉锥。（2）对光子晶体光纤进行反拉锥后，将普通单模光纤与光子晶体光纤耦合或连接。本发明可适用于多种光子晶体光纤与普通单模光纤之间的低损耗耦合；在光子晶体光纤与普通单模光纤的模场严重失配的情况下，该方法也能取得良好的效果。
【IPC分类】G02B6/02, G02B6/24
【公开号】CN105259612
【申请号】CN201510468878
【发明人】姜海明, 张静, 谢康, 王二垒
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月30日