专利名称：2×2保偏光纤分束器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实现光功率分束的无源光器件，特别是一种可以保持光波偏 振态的2X2保偏光纤分束器，其可以应用于光纤陀螺，光纤水听器以及其他光纤传感领域 和光纤通信领域。
背景技术：
光纤耦合器(Coupler)是将光信号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属于一 种光无源器件，在光通信网络、有线电视网络等领域有广泛的应用。保偏光纤是能够保持光 波的原有偏振态传输的光纤，在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏 光纤能够保持光波的偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。 现有的制作普通单模光纤耦合器的方法均采用光纤熔融拉锥方案，对于普通光纤 耦合器，可以参见中国专利 1、制造光纤耦合器的方法，申请号91110661. 8 ; 2、光纤耦合器的制造方法，申请号92100774. 4 ; 3、光纤耦合器及其制造方法，申请号为93102327. 0 ; 4、光纤耦合器，其制造方法及其制造设备"，申请号01122161. 5。 对于保偏光纤耦合器，可以参见中国专利 1、自动化保偏光纤耦合器熔融拉锥装置"，申请号200510032378. 0 ; 2、保偏光纤耦合器的制造方法，申请号200610063123. 5 ; 3、保偏光纤耦合器、其制备方法及全光纤电流传感器"，申请号200810043138. 4。 上述这些方案最根本的原理都是采用光纤熔融拉锥方案，这种方案更适用于拉制 普通单模光纤，具有成品率高，成本低等优点，但是对于保偏光纤，关键需要解决保偏光纤 应力轴对准的问题，这些方案本身固有应力轴无法对准的弱点，导致这种方案制作的保偏 光纤耦合器的性能较差，如拉制耦合器时，保偏光纤被拉细，应力区域发生变化，导致偏振 消光比不高，温度性能不稳定，工作波长范围窄等弱点；另外采用这种方案的产品率较低， 多次返工会导致原材料保偏光纤不能够满足长度要求，导致成本较高。 本实用新型所提出的技术方案是采用玻璃套管工艺，通过在显微镜下对准保偏光 纤的应力轴方向，经过端面抛光、镀增透膜后制作成保偏光纤尾纤；其是通过光学介质膜实 现光功率分束，将光波的功率分为2部分，其透过与反射的比例可以通过介质膜实现，如半 透半反膜，然后利用玻璃套管工艺进行耦合组装，所实现的功能与保偏光纤耦合器完全相 同，仅实现的物理机理不同，因此本实用新型名称为"保偏光纤分束器"， 此外，现有的2X2光纤耦合器，其光纤尾纤的的类型均为同种光纤，要么尾纤均 为普通光纤，要么均为保偏光纤，这种情况使得光纤耦合器的适用范围变得狭窄，全部采用 普通光纤，制造成本低廉，但是偏振保持性能降低；全部采用保偏光纤，偏振保持性能虽然 能够提高，但制造成本也随之增加，成品率降低；若采用混合尾纤的方案，可以使光纤耦合 器的适用范围更为广泛，而达到最优化的应用。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种2X2保偏光纤分束器，其所实现的 功能与采用熔融拉锥方法制作的保偏光纤耦合器完全相同，且温度性能稳定、偏振消光比 高，工作波长范围大。
为解决上述技术问题，本实用新型是按如下的方式来实现的本实用新型所述的
2X2保偏光纤分束器由大玻璃管、输入端小玻璃管、输出端小玻璃管、输入端玻璃毛细管、
输出端玻璃毛细管、输入端双芯光纤尾纤、输出端双芯光纤尾纤、输入端透镜和输出端透镜
组成；大玻璃管两端分别连接输入端小玻璃管和输出端小玻璃管，它们通过光学胶进行粘
结固定；在大玻璃管内侧的输入端和输出端分别设有输入端透镜和输出端透镜，透镜通过
光学胶与大玻璃管粘结固定；输入端小玻璃管和输出端小玻璃管内分别套有输入端玻璃毛
细管和输出端玻璃毛细管，并通过玻璃胶粘结固定；输入端双芯光纤尾纤和输出端光纤尾
纤的汇合端分别沿轴向用胶固定在输入端玻璃毛细管和输出端玻璃毛细管内。 所述输入端透镜和输出端透镜为自聚焦透镜，输入端透镜端面蒸镀T即膜，
0. 25Pitch ;输出端透镜端面蒸镀增透膜，O. 23Pitch。其中，T即膜为具有部分反射，部分透
射功能的光学镀膜；Pitch指自聚焦透镜的1个周期长度。 所述输入端透镜和输出端透镜为C型透镜，C型透镜端面镀增透膜，在输入端透镜 和输出端透镜中间，大玻璃管内壁设有介质膜反射镜载体，介质膜反射镜载体上蒸镀有介 质膜反射镜。 所述输入端双芯光纤尾纤和输出端双芯光纤尾纤在显微镜下定轴，定轴方式为应 力区域并行或应力区域串行。 所述输入端双芯光纤尾纤和输出端双芯光纤尾纤以"八"字型对准，以消除FP(法 布里-波罗)效应。 所述输入端双芯光纤尾纤的两支分别是尾纤A和尾纤B，输出端双芯光纤尾纤的两 支分别是尾纤C和尾纤D ;尾纤A、尾纤B、尾纤C和尾纤D分别是普通单模光纤或保偏光纤。 本实用新型的积极效果在于本分束器采用玻璃套管工艺，通过在显微镜下对准 保偏光纤的应力轴方向，经过端面抛光、镀增透膜后制作成保偏光纤尾纤，然后利用玻璃套 管工艺进行耦合组装，其中尾纤也可以选择单模光纤进行组合，形成半保偏半单模光纤的 结构；其中功率分束器可以采用薄膜滤光片的镀膜工艺实现所需要制作的分束比，或者直 接在自聚焦透镜的端面蒸镀光功率分束介质薄膜；工艺简单，稳定，性能可靠；因为蒸镀的 介质薄膜工作波长带宽可达100nm，因此具有宽带的特点，还具有成品率高，插入损耗小，工 作温度范围宽，总长度较短(<27mm)的优点。另外，熔融拉锥制作的保偏耦合器，保偏光 纤的应力方向只能够采用应力区域并行的光纤定轴方式，因为光纤被拉长，应力区减弱，因 此偏振保持能力相对变弱；本保偏分束器在显微镜下进行光纤定轴，因此不但可以采用应 力区域并行的光纤定轴方式，而且可以采用应力区域串行的光纤定轴方式，从而增强应力 分布，提高偏振保持的性能。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。[0024]
图1是本实用新型2X2保偏光纤分束器剖面结构示意图 图2是本实用新型另一实施例剖面结构示意图 图3是应力区域并行的光纤定轴方式 图4是应力区域串行的光纤定轴方式 图中1大玻璃管 2输入端小玻璃管 3输出端小玻璃管 4输入端玻璃毛细管 5输出端玻璃毛细管 6输入端双芯光纤尾纤 7输出端双芯光纤尾纤 8输入端透镜 9输出端透镜 IO光学胶 ll介质膜反射镜载体 12介质膜反射镜 13尾纤A 14尾纤B 15尾纤C 16尾纤D具体实施方式如
图1所示为本实用新型所述的2X2保偏光纤分束器的一种实施例，其由大玻璃 管1、输入端小玻璃管2、输出端小玻璃管3、输入端玻璃毛细管4、输出端玻璃毛细管5、输 入端双芯光纤尾纤6、输出端双芯光纤尾纤7、输入端透镜8和输出端透镜9组成；大玻璃管 1两端分别连接输入端小玻璃管2和输出端小玻璃管3，它们通过光学胶10进行粘结固定； 在大玻璃管1内侧的输入端和输出端分别设有输入端透镜8和输出端透镜9，透镜通过光学 胶10与大玻璃管1粘结固定；输入端小玻璃管2和输出端小玻璃管3内分别套有输入端玻 璃毛细管5和输出端玻璃毛细管6，并通过玻璃胶10粘结固定；输入端双芯光纤尾纤6和 输出端光纤尾纤7的汇合端分别沿轴向用胶固定在输入端玻璃毛细管5和输出端玻璃毛细 管内6。 所述输入端透镜8和输出端透镜9为自聚焦透镜，输入端透镜8端面蒸镀T即膜， 0. 25Pitch ;输出端透镜9端面蒸镀增透膜，O. 23Pitch。 图2是本实用新型的另一实施例，对于上述实施例所述的输入端透镜8和输出端 透镜9也可以为C型透镜，C型透镜端面镀增透膜，在采用C型透镜的情况下，在输入端透 镜8和输出端透镜9中间，大玻璃管1内壁设有介质膜反射镜载体ll，介质膜反射镜载体 11上蒸镀有介质膜反射镜12，以提高系统的偏振消光比。 所述输入端双芯光纤尾纤6和输出端双芯光纤尾纤7在显微镜下定轴，定轴方式 为应力区域并行，参见图3 ;或应力区域串行，参见图4。 所述输入端双芯光纤尾纤6和输出端双芯光纤尾纤7以"八"字型对准，以消除FP效应。 所述输入端双芯光纤尾纤6的两支分别是尾纤A 13和尾纤B 14，输出端双芯光纤 尾纤7的两支分别是尾纤C 15和尾纤D 16;尾纤A 13、尾纤B 14、尾纤C 15和尾纤D 16 分别是普通单模光纤或保偏光纤。 具体来说，尾纤的光纤选择方案，可以选择的光纤配对如下 1、A、B、C、D端都是保偏光纤。 2、A、B、C、D端都是普通单模光纤。 3、 A、 B端是保偏光纤，C、 D端是单模光纤；或者A、 B端是单模光纤，C、 D端是保偏 光纤；保偏光纤反射到保偏光纤中，透射到单模光纤中。 4、 A、 D端是保偏光纤，B、 C端是单模光纤；或者A、 D端是单模光纤，B、 C端是保偏光纤；耦合对准时，可以选择保偏光纤透射到保偏光纤中，反射到单模光纤中；或者保偏光
纤透射到单模光纤中，反射到保偏光纤中。 5 、其他保偏光纤与单模光纤的组合方式。 如果采用一端2根光纤都是保偏光纤，另外一端2根光纤都是单模光纤，实现保偏 光纤输入，保偏反射，单模透射的特点，用于光纤传感领域，不但可以提高传感系统的温度 稳定性，而且可以降低器件的成本，降低器件制作的工艺难度。如果采用一端2根光纤一根 是保偏光纤，另外一根是单模光纤；另外一端的2根光纤同样一根是保偏光纤，另外一根是 单模光纤；实现保偏光纤输入，保偏光纤透射，单模光纤反射的特点，用于光纤传感领域，同 样在提高传感系统的温度稳定性前提下，可以实现降低器件的成本，降低器件制作的工艺 难度的特点。
权利要求一种2×2保偏光纤分束器，其特征在于其由大玻璃管(1)、输入端小玻璃管(2)、输出端小玻璃管(3)、输入端玻璃毛细管(4)、输出端玻璃毛细管(5)、输入端双芯光纤尾纤(6)、输出端双芯光纤尾纤(7)、输入端透镜(8)和输出端透镜(9)组成；大玻璃管(1)两端分别连接输入端小玻璃管(2)和输出端小玻璃管(3)，它们通过光学胶(10)进行粘结固定；在大玻璃管(1)内侧的输入端和输出端分别设有输入端透镜(8)和输出端透镜(9)，透镜通过光学胶(10)与大玻璃管(1)粘结固定；输入端小玻璃管(2)和输出端小玻璃管(3)内分别套有输入端玻璃毛细管(5)和输出端玻璃毛细管(6)，并通过玻璃胶(10)粘结固定；输入端双芯光纤尾纤(6)和输出端光纤尾纤(7)的汇合端分别沿轴向用胶固定在输入端玻璃毛细管(5)和输出端玻璃毛细管内(6)。
2. 按照权利要求1所述的2X2保偏光纤分束器，其特征在于所述输入端透镜(8)和 输出端透镜(9)为自聚焦透镜，输入端透镜(8)端面蒸镀T邻膜，O. 25Pitch;输出端透镜 (9)端面蒸镀增透膜，O. 23Pitch。
3. 按照权利要求1所述的2X2保偏光纤分束器，其特征在于所述输入端透镜(8)和 输出端透镜(9)为C型透镜，C型透镜端面镀增透膜，在输入端透镜(8)和输出端透镜(9) 中间，大玻璃管(1)内壁设有介质膜反射镜载体(ll)，介质膜反射镜载体(11)上蒸镀有介 质膜反射镜(12)。
4. 按照权利要求1所述的2X2保偏光纤分束器，其特征在于所述输入端双芯光纤尾 纤(6)和输出端双芯光纤尾纤(7)在显微镜下定轴，定轴方式为应力区域并行或应力区域 串行方式。
5. 按照权利要求1所述的2X2保偏光纤分束器，其特征在于所述输入端双芯光纤尾 纤(6)和输出端双芯光纤尾纤(7)以"八"字型对准。
6. 按照权利要求1所述的2X2保偏光纤分束器，其特征在于所述输入端双芯光纤尾 纤(6)的两支分别是尾纤A(13)和尾纤B(14)，输出端双芯光纤尾纤(7)的两支分别是尾纤 C(15)和尾纤D(16);尾纤A(13)、尾纤B(14)、尾纤C(15)和尾纤D(16)分别是普通单模光 纤或保偏光纤。
专利摘要本实用新型涉及一种实现光功率分束的无源光器件，特别是一种可以保持光波偏振态的2×2保偏光纤分束器，其大玻璃管两端分别连接输入端小玻璃管和输出端小玻璃管，在大玻璃管内侧的输入端和输出端分别设有输入端透镜和输出端透镜，输入端小玻璃管和输出端小玻璃管内分别套有输入端玻璃毛细管和输出端玻璃毛细管，输入端双芯光纤尾纤和输出端光纤尾纤的汇合端分别沿轴向用胶固定在输入端玻璃毛细管和输出端玻璃毛细管内。本分束器采用玻璃套管工艺，通过在显微镜下对准保偏光纤的应力轴方向，然后利用玻璃套管工艺进行耦合组装，其中尾纤也可以选择单模光纤进行组合，形成半保偏半单模光纤的结构。
文档编号G02B1/10GK201532473SQ20092021691
公开日2010年7月21日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者薛挺, 许辉杰 申请人:北京浦丹光电技术有限公司