熔锥型宽带耦合器的研制

拉锥型耦合器原理简介

拉锥型耦合器原理简介拉锥型耦合器，发展于20世纪90年代，具有对光信号进行能量分配，波长合，解复用等功能。

尽管2008年后，PLC的出现和发展，对拉锥型耦合器均分能量部分功能进行了削弱，但对于不同能量分光比，以及成本较低的波分型耦合器来说，在目前用于5G项目的波分模块监控端（可根据不同方案设计成不同分光比，带宽要求），以及用于EDFA模块上面，依然有着不可替代的作用。

那么，不同功能的耦合器，是否需要不同种类的材料才能制造出来呢？答案是否。

只要两根光纤，重合在一起，通过火温，夹具，拉锥速度，停火点等变化，就可以制作成不同分光比(0.5%~99.5%)，不同带宽(+-10nm,+-20nm,+-40nm,全带宽)的光能量分配的器件，也可以制作成不同波长分配的器件（1550/1310nm，1480/1550nm，980/1550nm）。

居然可以这么神奇？下面我们细说一下拉锥型耦合器的原理。

耦合器的最简单形式由两个紧密放置的平行单模光纤组成。

这种结构的基本操作涉及两个波导之间的部分或完全传输功率。

功率交换是由于一个波导模式到另外一个波导模式的消逝尾部之间的光耦合,其中光发射,第二波导的自然模式。

这种光学交互也可以看作是复合结构的对称和反对称超级模式之间的跳动。

均匀间隔的并行交互区域在耦合过程中起着关键作用。

交互区域具有纵向不变结构,可通过耦合模式分析了解该区域发生的光耦合。

图1 a: 由一对相同的单模波导形成的复合结构的对称和非对称模场图1b: 沿z 传播的两种模式的相对相位差及其在z=π/2 的叠加在波导-1 中取消并加入波导-2在跨交互区域的耦合模式分析中,假定彼此平行的两个均匀波导作为复合结构 . 由两个单模波导形成的复合系统可以显示支持两种模式,一种是对称(偶数)模式,另一种是反对称(奇数)模式。

这两种模式称为复合结构的正常模式或超模,具有不同的传播常量当光耦合到其中一个波导中时,它会激发对称和反对称超模的线性组合,如图1 所示。

光纤耦合器的理论_设计及进展

第30卷第1期 2010年3月物理学进展PROGRESS IN PH YSICS V ol.30No.1 M ar.2010文章编号:1000-0542(2010)01-0037-44收稿日期:2009-11-18基金项目:国家自然科学基金(10674075,10974100,60577018)、天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目、国家863计划项目(2006A A01Z 217)、光电信息技术科学教育部重点实验室开放基金项目资助*Ema il:zhangw g@nanka 光纤耦合器的理论、设计及进展林锦海,张伟刚(南开大学现代光学研究所,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300071)摘要: 系统总结了光纤耦合器的发展历程,归纳提炼出各个阶段的标志性事件;详细阐述了光纤耦合器的耦合类型、制作方法、性能参数;详细评述了光纤耦合器的理论分析方法;全面分析了X 型、星型、光栅型、混合型等各种典型光纤耦合器的基本结构、工作原理及耦合特性;指出并展望了光纤耦合器的发展方向和应用前景。

作者率先提出并设计了超长周期光纤光栅耦合器,实验上实现了两个超长周期光纤光栅之间的有效耦合。

关键词:光纤光学;光纤耦合器;光纤通信;光纤传感;超长周期光纤光栅中图分类号:T N253;T N929 文献标识码:A0 引言光纤耦合器是一种用于传送和分配光信号的光纤无源器件,是光纤系统中使用最多的光无源器件之一,在光纤通信及光纤传感领域占有举足轻重的地位。

光纤耦合器一般具有以下几个特点:一是器件由光纤构成,属于全光纤型器件;二是光场的分波与合波主要通过模式耦合来实现;三是光信号传输具有方向性。

根据光的耦合原理,人们已经设计出了多种光纤耦合器器结构。

包括:X 型光纤耦合器、星型光纤耦合器、双包层光纤耦合器、光纤光栅耦合器、长周期光纤光栅耦合器、布拉格光纤耦合器、光子晶体光纤耦合器等。

随着各种光纤通信和光纤传感器件的广泛使用,光纤耦合器的地位和作用愈来愈重要,并已成为光纤通信和光纤传感领域不可或缺的一部分。

熔融拉锥型耦合器

熔融拉锥型耦合器
熔融拉锥型耦合器是将两根或多根光纤捆在一起，然后在拉锥机上熔融拉伸，并实时监控分光比的变化，分光比达到要求后结束熔融拉伸，其中一端保留一根光纤（其余剪掉）作为输入端，另一端则作多路输出端。

目前成熟拉锥工艺一次只能拉1×4以下，1×4以上器件，则用多个1×2连接在一起，再整体封装在分路器盒中。

莱择光电生产的熔融拉锥型保偏耦合器（也称拉锥分路器，FBT Coupler），能使在光纤中传输的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合，进行光功率的再分配，可以根据需要实时监控，制作出不同分光比耦合器，该耦合器广泛用于光纤激光器、光纤放大器、通信系统和光纤到户中。

实验19WDM光波分复用器

1.9 WDM光波分复用器实验者：钦（12342080）合作者：王唯一（12342057）（大学物理科学与工程技术学院，光信息科学与技术12级2班B13）2015 年3 月26 日，19%,70%-、实验目的和容1,了解WDM光波分复用器的工作原理和制作工艺，即熔融拉锥技术。

2,认识WDM光波分复用器的基本技术参量的实际意义，学会测量插入损耗、附加损耗、隔离度、偏振相关损耗等。

3,分析测量误差的来源。

二、实验基本原理在熔融拉锥技术中，具体制作方法一般是将两根（或者两根以上）除去涂覆层的裸光纤以一定方式靠近，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，利用计算机监控其光功率耦合曲线，并根据耦合比与拉伸长度控制停火时间，最后形成双锥结构。

采用熔融拉锥法实现光纤间传输光功率耦合的耦合系数与波长有关，光传输波长发生变化时，耦合系数也会变化，即耦合器的分光比发生变化。

考虑到熔融拉锥的耦合是周期性的，耦合周期愈多，耦合系数与传输波长的关系越大，所以尽量减少熔融拉锥中耦合的次数，最好在一个周期完成耦合。

合理改变熔融拉锥条件，能够获得不同功能的全光纤耦合器件。

熔融拉锥机的控制原理模块图如图1所示。

熔融拉锥型光纤耦合器工作原理示意图如图2所示。

图1熔融拉锥机系统控制示意图图2熔融拉锥型光纤耦合器工作原理示意图1、单模耦合器在单模光纤中传导模是两个正交的基模HE H信号。

图3是单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图。

但传导模进入熔锥区时，随着纤芯的不断变细，归一化频率V逐渐减小，有越来越多的光功率掺入光纤包层中。

实际上光功率是在由包层作为芯，纤外介质（一般是空气）作为包层的复合波导中传播的；在输出端, 随着纤芯的逐渐变粗，V值重新增大，光功率被两根纤芯以特定比例“捕获"。

在熔锥区，两光纤包层合并在一起，纤芯足够逼近，形成弱耦合。

将一根光纤看做是另一光纤的扰动，在弱导近似下，并假设光纤是无吸收的，则有折射率包层j纤芯图3单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图耦合方程组~ — = "01 + Gi)A| + iC i2A2』"Z (1)必(z)_“丄厂“丄，.—: ------- K 卩=+C")儿+zC01Ajdz式中，儿、人?分别是两根光纤的模场振幅；A、“2是两根光纤在孤立状态的传播常数；Gj是耦合系数。

球聚焦型3×1光纤熔锥耦合器的研究

ＸＩＮＧｉｈｎ，Ｃａ．ｏｇＺＨＡＯｎ．ｉＺＨＡＮＧｎｙｎ，ＡＮＧｈｉｐｎＺｅｇｗｅ，Ｘｉ — ｉｇＷＺ —ｅｇ
ＭＡａ— ｏ，Ｎｉ —ｕＯＨｉａＷＡＧＱｎｇｏｔｇ
（．ｃｏｌｆｈｓｓｎｌｔｎｃ，ｎｎＵｉｒｔ，ａｅｇ７０４Ｃｉ；１ＳｈｏｏＰｙｉｄＥｅｒｉＨｅａｎｅｓｙＫｉｎ５０，ｈｎｃａｃｏｓｖｉｆ４ａ
摘要：以线性耦合波方程为基础，采用散射矩阵的方法讨论了等三角分布的熔锥型３× 光１纤耦合器，并用射线理论分析了球聚焦透镜光纤的端面效应。将未封装的３３熔锥光纤耦合Ｘ器在束腰处切断，并将锥端面熔成聚焦球端，利用光信号在光纤锥形区和球聚焦透镜中特有的传输和耦合特性，实现了光纤的耦合、连接和分束。结果表明：用该方法耦合效率可达７％采０
左右。同时大大增加了耦合系统的失调容差，降低了调试和封装的难度，因而有着广泛的实际
应用价值。
关键词：光通信；射矩阵；聚焦型；锥耦合器；散球熔３×１光纤耦合器
中图分类号：Ｎ５Ｔ２３
文献标识码：Ａ
Ｓｕｙｏｈｐｅｉａｏｕｓｄ３ × １ｆｂｒｏｔｃｆｓｄｂｃｎｃｌｃｕｌｒｔｄｆｔｅｓｈｒｃｌｆｃｅｅ — ｐｉｕｅｉｏｉａｏｐｅｉ
ｐｉｇｃａａｔｒｔｎｔｅｔｐｒｄａｅｄｏｔｂｒｔｉｕａｐｅｃｏｕｅｎａｅＲｓｌｈｗｔａｈｌｈｃｅｉｉｉｈａｅｅｒａａｐｉｆｅｈｃｒｌｒｓｈｒａｆｓｄｅｄｆｃ．ｅｕｔｓｏｈｔｅｎｒｓｃｎｃｉｗｉｃｉｌｃｓｔｃｕｌｇｅｉｉｎｙｉｒｖｂｕ０，ｎｈｏｅａｔｉｔｒａｃｆｈｏｐｉｇｓｓｅｉｌｇｌｃｅｅ．ｔｈｏｐｉｆｃｅｃｍｐｏｅａｏｔ％ａｄｔｅｔｌｒｎｓｕｂｎｅｏｅｃｕｌｙｔｍｅｙｉｒａｄＡｅｎ７ｄｔｎｓａｒｎｓｔｓｍｅｔ，ｈｉｉｕｔｓｏｅｕｇｎｄｅｃｐｕａｉｎｉｇｅｔｅｕｅ．ｅｅｏｅｔｉｃｕｌｒｗｌｈｖｉｅｙａｉｍｅｔｅｄｆｃｌｅｆｄｂｇｉｇａｎａｓｌｔｓｒａｌｒｄｃｄＴｒｆｒｈｓｏｐｅｉａｅｗｄｌｉｎｏｙｈｌｐａｔａｐｌａｉｎ．ｒｃｉｌｐｉｔｓｃａｃｏＫｅｒｓｏｔａｏｙｗｏｄ：ｐｉｌｍｍｕｉａｉｎ；ｃｔｒｎｔｘ；ｐｅｃｏｕｅｆｓｄｂｅｎｃｌｏｐｅ；ｃｃｎｃｔｏｓａｔｉｇｍａｒｓｈｒａｆｃｓｄ；ｕｅｉｏｉａｃｕｌｒ３×１ｆｒｃｕｌｒｅｉｉｌｂｏｐｅｉｅ

拉锥式耦合器原理及制作讲诉

FOCI
❖插入损耗 I.L （Insertion Loss）
Pin Coupler
POUT1
I .L1
10 log
POUT1 PIN
(dB)
POUT2
I .L2
10 log
POUT 2 PIN
(dB)
FOCI
❖偏振敏感损耗 P.D.L (Polarization Dependent Loss)
Pin Coupler
拉锥式耦合器原理及制作培训人：周进文
目录
FOCI
❖ 光纤基本知识 ❖ 耦合器器件介绍 ❖ 耦合原理概述 ❖ 参数验证实验 ❖ 烧结制作流程
光纤基本知识
FOCI
❖ 什么是光纤？
是一种纤芯折射率比包层折射率高的石英玻璃丝。
❖ 光纤基本结构：
涂覆层（Coating）
包层（Cladding）
纤芯（Core）
熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除
去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，实现传输光功率耦合的一种方式。
光纤
光源
夹具
FOCI
光探测器
火焰
控制电路
熔融拉锥系统示意图
计算机
耦合机理
入端锥体输入臂
耦合区
FOCI
出端锥体直通臂
FOCI
FOCI
C-WD-AC-50-S-1210-35-NC/NC
❖ C-WD:产品名称 ❖A: 光纤种类（D、C） ❖C: 穿线方式（L） ❖ 50：分光比 ❖S: 出货等级（H、A） ❖ 12：端口形式（22） ❖ 10：出纤长度（05、15、20） ❖ 35：工作波长（13、15、85、RX） ❖ NC/NC：无连接头（FC/FC、SC/SC等）

光纤耦合器的发展与制作201993

3、光纤的传光原理
分析光纤的传输原理有两种方法：
• 几何光学法：将光看成一条条的几何射线来分析，也称射线理论
应用条件：光波的波长远小于光纤的几何尺寸，只适用于多模光纤
• 波动光学法：光波按电磁场理论，用麦克斯韦方程组求解，也称模式理论。它既可用于多模光纤，也可用于单模光纤
4 光纤光缆制造技术 4.1 光纤材料
1、光纤的诞生 • 早在古希腊的玻璃制作工人就发现玻璃可以传输可见光，他们利
用玻璃的这种性质，制作了各种流光异彩的玻璃工艺品。十九世纪中期英国的丁达尔(J. Tyndall)利用实验证明利用光的全反射原理，光线在水中可以实现弯曲传播。
1、光纤的诞生
• 1927年英国的贝尔德(J. G.Baird)提出利用光的全反射现象制成石英光纤，从此以后人们把注意力集中到石英这种材料上。早期的光纤只有纤芯，利用空气－石英构成的界面实现光线的全反射，由于这种结构的开放性，经常引起光线的泄漏。为解决这一问题人们实验在玻璃纤维上涂覆塑料，以降低光线的泄漏同时对玻璃芯起一定的保护。这时初步形成了光纤纤芯－包层结构，但由于塑料包层难以做到均匀一致，而且塑料包层与玻璃纤芯之间界面不够平滑理想，光能量损失很大。
纤芯坯料棒内坩埚
包层坯料棒
纤芯玻璃
熔炉
外坩埚
包层玻璃
拉制光纤 (到拉丝机)
直接熔化法：可用于制造石英光纤、卤化物光纤和硫属光纤
具有可连续制造的优点
但坯料棒熔化过程中容易带来杂质，它的最低损耗值为5 dB/km
光纤拉丝机
精密输送机构
光纤预制棒置备好之后进行光纤拉丝 d = 10~25 mm; L = 60~120 cm

熔锥型光纤双窗宽带分路器EL与PDL的实验研究

双窗光分路器PDL≤0.1dB 的速度区间(mm/s) 0.12-0.18 0.16-0.22 0.18-0.26 0.16-0.32 0.20-0.34 0.26-0.46 0.08-0.46
市场上提供的优级双窗宽带分路器的PDL，在小分光比时最小为0.15dB[4]。由上可知，本文得到副路1550nm的PDL小于0.1dB的各分光比光纤双窗宽带分路器，其经济效益是相当可观的。 2.2 结果分析在制作熔锥型光纤分路器的过程中，影响PDL的因素包括形状双折射、两根光纤打绞而引起的扭曲、拉伸过程中由于温度场以及拉伸速度引起的应力双折射等。扭曲对偏振相关损耗的影响，不仅与打绞的位置有关，与拉锥过程中两光纤的扭曲程度有关[5]，应力双折射对 PDL的影响非常复杂[6]。 b c
0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
速度(mm/s)
(b) 1550nm 副路的 PDL 平均值与拉伸速度关系图 4 五个分光比光纤分路器 1310/1550nm 副路 PDL 与拉伸速度变化关系图 Fig.4 1310/1550nmCoupled arm’s PDL of 5 different optical couplers versus stretching speed
-0.25
-0.20
附加损耗(dB)
-0.15
-0.10
1310nm 1550nm
-0.05
0.00 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
速度(mm/s)
图 2 分光比为 30/70 的光分路器 EL 与拉伸速度关系图 Fig.2 Relationship between EL of optical couplers with 30/70and stretching speed

熔锥型侧面泵浦耦合器的研究

了较高的耦合效率，到了７，号光通过率９，号输入与泵浦输入的隔离度大于５达Ｏ信８信０ｄ泵浦输入对输出端反向传输光的隔离度２Ｂ。通过对比结构紧凑性、合效率、Ｂ，７ｄ耦系统稳定性等相关指标发现，熔锥型侧面泵浦耦合器完全可以满足高功率光纤激光器和光纤放大器的使
熔锥型侧面泵浦耦合器的研究
李瑞辰，张鹏，庞璐，宁鼎，刘铁根
（国电子科技集团公司第四十六研究所光纤部，津３０２）中天０２０
摘
要：在高功率光纤激光器和光纤放大器采用的双包层掺杂光纤，对于从半导体泵浦激现相
第３２卷第３期２１年５０１月
应
用
光
学
Ｖ０１３２ＮＯ．．３
Ｍａ０１１ｙ２
ＪｕｎｌｆＡｐｌｄＯｐｉｓｏｒａｐｉｔｏｅｃ
文章编号：０２２８（０１０ — ５２０１０ — ０２２１）３０２ — ４
光器发射出的多模泵浦光束的大发散角，内包层的直径很小，其因此把泵浦光有效地耦合到双
包层掺杂光纤的内包层是一个急需解决的难题。研制一种熔锥型侧面泵浦耦合器，以大幅度可
提高泵浦光功率，实现增益光纤的多点泵浦，双包层光纤放大器中使用良好，全稳定，在安实现

熔锥光纤的特性研究

ｐｅｅｂｒｒｄｆｅ，ｂｕｔｉｔｉｓｍｏｄｌｔｎｇｐｏｅｉｓｋｅｐｔｅｓｍｅｕａｉｒｐｒｅｅｈａ．ｔ
Ｋｅｒｓｔｐｒｄｆｅ；ｔａｓｓｉｎｐｏｅｙｏｐｉｇｐｏｅｙｏａｉａｉｎｐｏｅｙ；ｍｏｕａｉｇｐｏｅｙｙｗｏｄ：ｅｅｂｒｒｎｍｉｓｒｐｒ；ｃｕｌｒｐｒ，ｐｌｒｔｒｐｒａｉｏｔｎｔｚｏｔｄｔｒｐｒｌｎｔ
可认为在整个锥区，层和纤芯的直径之比保持恒包
定，单根光纤制成的光纤单锥如图１所示。用在熔拉锥中，芯和包层的半径按其初始的比纤
基金项目：国家自然科学基金资助项目（ｏ６８７１）Ｎ．９７０４：作者简介：薛春荣（９２一）女，１７，硕士，常熟理工学院物理与在电子科学系任教，主要从事光学光电子方面的研究。Ｅｍａ：ｅ１３ — ｉｘｒ６ｌ
１引言
单根（如光纤探针）多根（或如耦合器、波器等）滤单模光纤以一定的方式放置，在高温下使其熔融，顺轴
熔融拉锥工艺经过了二十多年的不断提高和发
展，已经成为一门对光器件的开发具有举足轻重的技术 —— 熔融型全光纤器件技术。从理论上讲，除了光非互易器件以外，可以开发其它各类器件。它到目前为止，可以生产各类混合器／路器、它分衰减器、宽带／窄带／至密集波分复用器和全光纤Ｉｔｒ甚ｎｅ．

基于熔锥光纤耦合器的溶液浓度传感器

中图分类号：Ｐ２３Ｔ５文献标志码：Ａ
ＳｎｏｏｏｕｉｎＣｏｃｎｒｔｏｓｄｏｕｅｅｓｒｆｒＳｌｔｏｎｅｔａｉｎＢａｅｎＦｓｄ
ＴａｅｉｐｒｎｇＯｐｔｃｌＦｉｅｕｐｅｉａｂｒＣｏｌｒ
Ｓｉ，ＣＨＩＪｅＨＥＮＺｅ —ｉＰｈｎｙ，ＡＮＧｕｆｉＷＡＮＧＴｎ－ｕＦ— ，ｅｉｇｙｎ
（ｃｏｌｆｏｕｉｔｎａｄＩｆｒｔｎＥｇｅｒｇＫｙＬｂｏｐｃｌｉｒＳｈｏｏＣｍｍｎａｏｎｎｏｉｎｉｅｉ，ｅａｆｅｉｔＦｂｃｉｍａｏｎｎＳａｙｅＯｔｓｄＯｔａＡｃｓｅｏｋ，ｈｇａＵｉｒｔ，Ｓａｇａ２０７，ｈｎ）ｐｃｐｉｌｃｅｓＮｔｒｓＳａｈｉｎｖｓｉａｎｃｗｎｅｉｙｈｈ００２Ｃｉｎｉａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＫｅｒｓｏｔａｆｅｓｎｏ；ｆｓｄａｅｎｏｐｅ；ｒｆｃｉｅｎｅｙｗｏｄ：ｐｉｌｉｒｅｓｒｕｅｔｐｒｇｃｕｌｒｅｒｔｉｄｘ；ｓｌｔｎｃｎｅｔａｉｎ；ｃｂｉａｖｏｕｉ —ｏｃｎｒｔｏｏ
摘要：利用２× ２熔锥型光纤耦合器，出一种检测溶液浓度的新方法．提首先，根据熔融光纤拉伸锥形曲线和超模耦合器理论，分析计算出熔锥型光纤耦合器输出分光可见度与其耦合锥区外部介质折射率的关系曲线；然后，验上实将２×２单模光纤耦合器浸入一种溶液中，当光经过熔锥耦合区后，耦合分光可见度将随锥区外部的溶液浓度其（折射率）而变化．由此，可实现对溶液浓度的检测．理论计算和实验结果有较好的一致性．关键词：光纤传感器；熔锥型耦合器；折射率；溶液浓度；分光可见度

SLED中熔锥形透镜光纤耦合设计

最近十几年发展起来的一种新型光电器件，主要应用于光纤陀螺、光纤传感、通信测试仪表和光相干层析系统等领域。
出纤功率是ＳＥ的一个重要参数，着对高ＬＤ随
功率ＳＥ的需求越来越紧迫，ＬＤ芯片与光纤ＬＤＳＥ的耦合效率成为一个重要的研究课题。目前国内外报道的与芯片耦合的方式有很多种，中应用最广其泛的是使用透镜光纤耦合。透镜光纤是在光纤上利用熔拉、磨和刻蚀等特殊工艺制作微透镜，透镜抛微的类型也越来越多。在综合考虑加工成本、合效耦率、合容差和工作距离等多个因素的情况下，耦本文提出一种与ＳＥＬＤ管芯耦合的熔锥形透镜光纤。
ｍｏｏｄｉｅ，ｉｓｃｕｌｇｅｆｃｅｃｔｈｕｅ－ｍｉｅｃｎｎｍｏｅｆｂｒｔｏｐｉｆｉｉｎｙｗｉｔｅＳｐｒＬｕｎｓｅｔＥｍｉｔｇＤｉｄ（ＬＥＤ）ｃｉｎｒａｅｒｍｈｒｇｎｌｎｈｔｉｏｅＳｎｈｐｉｃｅｓｓｆｏｔｅｏｉｉａ
维普资讯
２００８年第４期（ＳＴＵＤＹ０ＮＯＰＴＩＣＡＬＣ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
２００８
（ｕＮＯ１８Ｓｍ．．４）
ＳＥ中熔锥形透镜光纤耦合设计ＬＤ
宋家军，刘军
４０７）３０４（纤通信技术和网络国家重点实验室武汉光迅科技股份有限公司，北武汉光湖摘要：章提出一种熔锥形透镜光纤的设计方法，常用的圆锥形保偏单模光纤相比，锥形透镜光纤与超辐射发光二极管文与熔（ＬＤ）ＳＥ管芯的耦合效率可由原来的４提高到６，作距离由７ｂ达到超过１ｃ且前者的耦合容差远远大于后者。５０工ｃｍ５ｂｍ，

熔锥型保偏光纤耦合器耦合系数分析

光纤陀螺和水声器的基础元件之一－。文献［］１Ｊ２对此类耦合器的耦合性能进行了报道，但仅限于两根光
ＷＡＮＧｉ’ ，ＩＥＮｕＷＵ．ｅＬｂｎ－ｉＪｎｅＺ－ＧＹ，ＩＹｕ１，ＩＳｇｙｉｅ
（ｏｅｅ０ｅａｏｉｎｉｅｒｇａｄＡｔｔｎＮｔｎｌＵｉ．０ｅｎｅＴｃｎｌｇ，Ｃａｇｈ１０３ＣｉａＣｌｇｆｈｔｎｓＥｇｅｉｕｏｉ，ａｏａｎｖｆｆｓｅｈｏｙｈｎｓａ４０７，ｈ）ｌＭｅｒｅｎｎｎｍａｏｉＤｅｏｎ
文章编号：０１４６２０）２１３—０１０ —２８（０７０ —０２４
熔锥型保偏光纤耦合器耦合系数分析
王金娥，郑煜，吴宇列，李圣怡
（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙４０７）１０３
摘要：耦合系数会直接影响到偏振光经过耦合器熔锥区后的光能量分布，从而影响保偏光纤耦合器的
Ｋｙｗｒｓｐｌｚｉｎｍｉｔｎｇｆｅ；ｂｒｕｌ；ｓｄｔｅ；ｕ￣ｃｅｉｅｔｅｏｄ：ｏｒａｏ－ａａｉｂｒｆｅｐｒｆｅ－ｐｒｃｐａｔｉｎｉｎｉｉｃｅｕｏａｏｏｆｃｎｉ
熔锥型保偏光纤耦合器是各种军用干涉型传感器和相干光通信的关键器件，是构成高精度高性能
ＡｂｔａｔＣｕｌｇｃｅｆｉｎｉｉｔｆｅｃｅｌｈｉｔｂｔｎｏＫｅｙｐｌｒｅｇｔｈｏｇｅＦｓｄＴｐｒｄｚｎｓｒｃ：ｏｐｉｏｆｃｅｔｌｄｒｌｉｌｎｅｔｇｔｓｉｕｉｆｎ￣ｏａｉｄｌｈｒｕｈｔｕｅ－ａｅｅｏｅｎｉｗｌｅｙｎｕｃｈｉｄｒｏｚｉｔｈ

熔融拉锥型全光纤耦合器性能分析

１５
ｌ３
ｌ１
９
７
５
３ Βιβλιοθήκη ｌ２ｌ．５２７１．３４４
所用材料为１２ｃｕｌ：５ｃ（０５，５０ｍ、ｘｏｐｅ１ｐｓ／０１５ｎ）ｒ５
热缩管和石英板，工作波长为１５ｎ也可以是其５０ｍ，１３ｎ或其它波长都可选，向性＞０Ｂ，作温３０ｍ方６ｄ工
明我们所生产的光耦合器器从各项指标上都达到了实用要求。
关键词：融拉锥型；纤耦合器；耗熔光损
中圈分类号：Ｎ６Ｔ３１
文献标识码：Ａ
文章编号：０８６９（０６０ — ０２０１０－３００）３０２ — ３２
什
臂）／
图１熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理
网、纤ＣＴ无源光网络（Ｏ、纤传感技术光ＡＶ、ＰＮ）光
等领域。用不同材料如ＩＰ、ｉ：ＧＡｎＳＯ、ｅｓ制造的多模
３熔融拉锥型全光纤耦合器的参数测量
熔融拉锥型全光纤耦合器的关键参数是工作波长、入损耗、向性、插方工作温度等。插人损耗定义为
指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少
干涉（ＭＭＩ “ 器已有大量报道］因此光耦合）耦合。
器具有很大的发展前景。
２熔融拉锥型全光纤耦合器的工作原理及

光纤熔锥型耦合器

光纤熔锥型耦合器光纤熔锥型耦合器是一种在光通信和光传感等领域广泛应用的器件，其主要功能是将两根光纤的光信号有效地耦合和传输。

这种耦合器的设计采用了光纤的熔锥技术，使得其在损耗低、耦合效率高、尺寸小等方面具有优越的性能。

以下是对光纤熔锥型耦合器的详细介绍。

1. 熔锥技术光纤熔锥型耦合器的核心技术之一是熔锥技术。

这是一种通过将两根光纤在端面上进行熔合，并逐渐拉伸使其逐渐细化的工艺。

这样的设计可以实现在光纤端面形成一个细长的锥形结构，被称为熔锥。

熔锥的尖端直径通常在微米到亚微米的范围内，因此被用于实现高效的光耦合。

2. 结构和工作原理光纤熔锥型耦合器的结构主要包括两个光纤的熔锥部分和一个微米尺度的中间空气隙。

两根光纤通过熔锥相互连接，并在连接点形成一个微型的空气间隙。

光信号从一个光纤传入熔锥，通过空气隙进入另一根光纤，完成了光的耦合。

其工作原理可以简述如下：•当一根光纤中有光信号输入时，信号会被传输至熔锥。

•光信号进入熔锥后，由于熔锥尖端的微型空气隙的存在，光信号在空气中发生折射，从而传输到另一根光纤。

•空气隙的微型尺度使其成为光波导结构，光信号可以在其内部传输，实现高效的光耦合。

3. 优势和特点光纤熔锥型耦合器相比其他耦合器具有多个优势和特点：•低损耗：熔锥技术可以实现两光纤之间的无缝连接，减小光信号的传输损耗。

•高耦合效率：熔锥的微型尺寸和良好的传输特性使得光信号在两光纤之间高效耦合，提高了耦合效率。

•尺寸小：由于熔锥技术的应用，光纤熔锥型耦合器的尺寸相对较小，适用于需要小型化和集成化的应用场景。

•宽波段适用性：光纤熔锥型耦合器在宽波段范围内都具有良好的适应性，可以满足不同波长的光信号传输需求。

•稳定性：由于光纤的熔合和拉伸是在受控环境中完成的，光纤熔锥型耦合器具有较高的稳定性和可靠性。

4. 应用领域光纤熔锥型耦合器在光通信、光传感、生物医学光学等领域有着广泛的应用：•光通信系统：用于连接不同波长的光纤，实现多波长光信号的传输。

光耦合器实验

光耦合器实验全光纤耦合器件摘要：简述熔融拉锥法制作全光纤耦合器件的原理，进而讨论全光纤耦合器的工作原理，并对未知耦合器件进行测试，具体分析其参数。

一、实验原理1.熔融拉锥法熔融拉锥法是将2根出去涂覆层的光纤以一定方式靠拢，然后置于高温下加热熔融，同时向光纤两端拉伸，最终在加入形成双锥形式的特殊波导耦合结构，从而实现光纤耦合的一种方法。

熔融拉锥法示意图如图1：图1熔融拉锥法示意图2.光纤耦合器工作原理图2所示为熔融拉锥型光纤耦合器的结构模型。

其中：W2和W3分别为耦合结构熔锥区II和III在光纤熔烧时的拉伸长度；W1为耦合区I的火焰宽度。

耦合区的两光纤熔烧时逐渐变细，两纤芯可以忽略不计，两包层合并在一起形成以包层为纤芯、芯外介质（空气）为新包层的复合波导结构，实现两光纤的完全耦合。

当入射光从输入端1进入熔锥区II后，由于淡漠光纤的传导膜为2个正交的基膜信号，因此，光纤参量V随着纤芯的变细而逐渐变小，导致越来越多的光渗入包层；进入耦合区I后，由于两光纤合并在一起，光在以新的包层为纤芯的复合波导中传输，并使光功率发生再分配；当光进入熔锥区III后，光纤参量V随着纤芯的变粗而逐渐增大，并使光以特定比例从输出端输出，即一部分光从直通臂直接输出，另一部分光从耦合臂输出。

在耦合区I，由于两光纤包层合并在一起，纤芯足够逼近，因此，耦合器为两波导构成的弱耦合结构。

根据若耦合模理论：相耦合的两波导中的场，各保持该波导独立存在是的场分布和传输系数，耦合的影响仅表现在场的复振幅的变化。

假设光纤是无吸收的，则随拉伸长度Z不断变化，其变化规律可用一阶微分方程组表示如下：dA 1(z)=i(β1+C11)A1+iC12A2dA2(z)=i(β2+C22)A2+iC21A1式中：A1和A2为两光纤的模场振幅；β1和β2为两光纤在孤立状态下的传播常数；C11和C22为子耦合系数；C12和C21为互耦合系数。

自耦合系数相对于互耦合系数很小，可以忽略，且近似有C12=C21=C。