本发明涉及光纤通信，具体地，涉及一种聚合物光波导器件及其制备方法。
背景技术：
1、随着通信系统对传输带宽以及互连密度的需求不断提高，基于多芯光纤的空分复用技术是突破信道容量限制的可行技术方案。而多芯光纤的耦合连接器是实现多芯光纤通信系统的关键器件，它用于实现不同多芯光纤之间或者多芯与单芯光纤之间的光耦合功能。
2、目前用于多芯光纤连接器的制备方法主要有空间光透镜法、熔融拉锥法以及腐蚀光纤束法。空间光透镜法通过调节棱镜、透镜等光学元件实现光路角度的分离再将其耦合进入各单芯光纤中，可灵活调节光路。熔融拉锥法将多根光纤置于玻璃套管中，在高温熔融的同时向两侧拉伸形成双锥形结构，拉锥完成后从锥区腰部切割开得到可与多芯光纤耦合对接的截面。腐蚀光纤束法使用氢氟酸溶液将单芯光纤外径腐蚀至与芯间间隔相等，将若干根排布于毛细玻璃管中进行固定、封胶、抛光后形成光纤束。以上制备工艺具有耦合效率高、串扰水平低等优点，但器件整体体积较大，并且在多芯排布方式上均有一定限制。
3、经现有技术检索发现，中国发明专利公布号为cn108490533a，公开了一种多芯光纤光栅、光纤传感器及多芯光纤光栅的制作方法，涉及光纤传感器技术领域。所述多芯光纤光栅包括多个纤芯和包层。所述多个纤芯外包裹着所述包层。所述多个纤芯中的目标纤芯设置于所述包层的中心。该专利技术就存在上述相关问题。
4、经现有技术检索发现，中国实用新型专利公告号为cn215813452u，公开了一种多芯光纤耦合器及多芯光纤，用于与多芯光纤对接，其中，所述多芯光纤具有第一光纤纤芯和第一识别芯，所述多芯光纤耦合器包括：第二光纤纤芯，所述第二光纤纤芯用于与所述第一光纤纤芯对接；以及第二识别芯，其位于所述第二光纤纤芯的一侧，所述第二识别芯用于与所述第一识别芯进行识别对接。该专利技术就存在上述相关问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种聚合物光波导器件及其制备方法。
2、根据本发明提供的一种聚合物光波导器件，包括聚合物包层和纤芯，所述纤芯设置在所述聚合物包层内，所述纤芯两端分别连接多芯光纤，所述纤芯包括波导输入端、波导输出端以及波导纤芯间距变换结构，所述波导纤芯间距变换结构两端分别连接设置直波导，所述波导输入端和所述波导输出端分别设置在两端所述直波导的端部，所述波导纤芯间距变换结构为三维交叉结构波导；所述纤芯设有多根，多根所述纤芯通过所述所述波导纤芯间距的三维交叉结构实现间距转换。
3、一些实施方式中，所述纤芯材料与所述聚合物包层材料的折射率差为0.003-0.3，所述纤芯的直径为4-50μm。
4、一些实施方式中，所述波导输出端为水平的单层阵列排布，所述波导输出端通过mpo跳线实现所述多芯光纤与单芯光纤之间的耦合连接。
5、一些实施方式中，所述波导输出端为多芯阵列排布，所述波导输出端与所述多芯光纤端面芯排布相对应，所述波导输出端通过所述波导纤芯间距变换结构的通道交织实现所述多芯光纤纤芯通道的重排。
6、一些实施方式中，所述纤芯包括七根互相不接触的纤芯通道，所述波导输入端对应连接普通标准单模光纤，所述波导输入端为三层排列，所述纤芯的直径为11μm，所述纤芯芯间距为41.5μm；所述波导输出端为单层纤芯阵列排布，所述波导输出端的芯间间距为250μm，所述波导纤芯间距变换结构采用三维立体结构实现输入端与输出端之间的间距变换，七根所述纤芯通道按水平对称的方式进行对应，所述波导输入端的中间芯对应所述波导输出端的中间芯。
7、一些实施方式中，所述纤芯包括四根互相不接触的纤芯通道，所述波导输入端和所述波导输出端均和方形四芯光纤对应，所述纤芯直径为11μm，所述纤芯芯间距为43μm，所述纤芯包括第二通道和第三通道，所述第二通道和所述第三通道在所述波导纤芯间距变换结构处发生了位置交换，所述第二通道和所述第三通道采用不同方向的间距变换。
8、一些实施方式中，所述纤芯包括八根互相不接触的纤芯通道，所述波导输入端和八芯光纤对应，所述纤芯直径为11μm，所述纤芯芯间距为31μm，八根所述纤芯包括发射通道和接收通道，所述发射通道和所述接收通道交替排列，所述接收通道为奇数芯，所述发射通道为偶数芯。
9、一些实施方式中，所述波导输出端为单层阵列等间隔排布，其中左边四个所述纤芯为所述接收通道，右边四个所述纤芯为所述发射通道。
10、本发明还提供一种聚合物光波导器件的制备方法，包括以下步骤：步骤1.通过移液器将所述聚合物包层的材料转移至玻璃基板上；
11、步骤2.使用三维机械手借助点胶机和机械手涂布到聚合物的包层内部，机械手会按照程序设定的相对坐标进行移动；
12、步骤3.机械手需要往复多次扫描，当完成一条纤芯通道的涂布之后，机械手移出包层表面，点对点移动至下一个通道的起始位置，如此往复直至所有通道制备完成；
13、步骤4.通过紫外光进行扫描固化，最终对波导两端进行切割抛光。
14、一些实施方式中，在步骤2中，所述机械手的平台位置坐标精度为1μm。
15、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
16、1、本发明采取了直写法制备波导的技术特征，包层材料的粘度较低，可以借助移液器将其转移至玻璃基板上，芯层材料具有较高的粘度，通过精密针头实现微流控制，可以在流体状态下维持住波导形状，器件的制作复杂度低，结构灵活性高，方便对不同场景需求的结构参数进行调整；
17、2、本发明采取了三维交叉结构的技术特征，所以容易实现多芯光纤的间距转换和位置重排，使得同向传输的相邻纤芯交替间插排列，能够有效地降低芯间串扰的水平；
18、3、本发明采取波导纤芯中间部分为三维交叉结构，实现输入端和输出端位置间距的变换，实现纤芯通道进行任意位置的变换，空间自由度很高。制备顺序遵循纤芯自下向上的原则，交叉结构避免出现波导路径交叠的情况，以使得信道串扰和插入损耗达到最优水平。
1.一种聚合物光波导器件，其特征在于，包括聚合物包层(1)和纤芯，所述纤芯设置在所述聚合物包层(1)内，所述纤芯两端分别连接多芯光纤，所述纤芯包括波导输入端(2)、波导输出端(3)以及波导纤芯间距变换结构(4)，所述波导纤芯间距变换结构(4)两端分别连接设置直波导，所述波导输入端(2)和所述波导输出端(3)分别设置在两端所述直波导的端部，所述波导纤芯间距变换结构(4)为三维交叉结构波导；所述纤芯设有多根，多根所述纤芯通过所述所述波导纤芯间距的三维交叉结构实现间距转换。
2.根据权利要求1所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述纤芯材料与所述聚合物包层(1)材料的折射率差为0.003-0.3，所述纤芯的直径为4-50μm。
3.根据权利要求2所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述波导输出端(3)为水平的单层阵列排布，所述波导输出端(3)通过mpo跳线实现所述多芯光纤与单芯光纤之间的耦合连接。
4.根据权利要求2所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述波导输出端(3)为多芯阵列排布，所述波导输出端(3)与所述多芯光纤端面芯排布相对应，所述波导输出端(3)通过所述波导纤芯间距变换结构(4)的通道交织实现所述多芯光纤纤芯通道的重排。
5.根据权利要求3所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述纤芯包括七根互相不接触的纤芯通道，所述波导输入端(2)对应连接普通标准单模光纤，所述波导输入端(2)为三层排列，所述纤芯的直径为11μm，所述纤芯芯间距为41.5μm；所述波导输出端(3)为单层纤芯阵列排布，所述波导输出端(3)的芯间间距为250μm，所述波导纤芯间距变换结构(4)采用三维立体结构实现输入端与输出端之间的间距变换，七根所述纤芯通道按水平对称的方式进行对应，所述波导输入端(2)的中间芯对应所述波导输出端(3)的中间芯。
6.根据权利要求4所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述纤芯包括四根互相不接触的纤芯通道，所述波导输入端(2)和所述波导输出端(3)均和方形四芯光纤对应，所述纤芯直径为11μm，所述纤芯芯间距为43μm，所述纤芯包括第二通道和第三通道，所述第二通道和所述第三通道在所述波导纤芯间距变换结构(4)处发生了位置交换，所述第二通道和所述第三通道采用不同方向的间距变换。
7.根据权利要求4所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述纤芯包括八根互相不接触的纤芯通道，所述波导输入端(2)和八芯光纤对应，所述纤芯直径为11μm，所述纤芯芯间距为31μm，八根所述纤芯包括发射通道和接收通道，所述发射通道和所述接收通道交替排列，所述接收通道为奇数芯，所述发射通道为偶数芯。
8.根据权利要求6所述的聚合物光波导器件，其特征在于，所述波导输出端(3)为单层阵列等间隔排布，其中左边四个所述纤芯为所述接收通道，右边四个所述纤芯为所述发射通道。
9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的聚合物光波导器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.通过移液器将所述聚合物包层(1)的材料转移至玻璃基板上；
10.根据权利要求9所述的聚合物光波导器件的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述机械手的平台位置坐标精度为1μm。