熔锥型光纤耦合器耦合比与拉伸长度的关系

李文娟，郑煜，段吉安，王丽军，李继攀，吕文



熔锥型光纤耦合器耦合比与拉伸长度的关系

李文娟，郑煜，段吉安，王丽军，李继攀，吕文

(中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙，410083)

为探明光纤耦合器制造过程中耦合比与拉伸长度之间的关系，基于熔融拉锥法实验研究预设耦合比和预设拉伸长度作为拉锥停止准测，实际耦合比和实际拉伸长度的分布规律。研究结果表明：预设耦合比作为拉锥停止准测的情况下，实际拉伸长度的离散度小于0.5 mm；预设拉伸长度作为拉锥停止准测的情况下，随着预设拉伸长度的增加，实际耦合比的离散度由1.13%增加到21.16%；当预设拉伸长度在12.0~12.6 mm时，实际耦合比与理论拉伸长度之间存在线性关系177.3−6.5。该研究为光纤耦合器熔融拉锥制造工艺与设备的改进、优化提供理论与技术基础。

光纤耦合器；耦合比；拉伸长度；熔融拉锥；映射关系

光纤耦合器是一种是将光波从1根光纤中分至多根光纤中或者将多根光纤中合至1根光纤的无源器件，在光纤通信与光纤传感等领域有广泛的应用[1−4]。其制造方式有熔融拉锥、微光学式以及光波导式3种[4−6]，对于通道数较少(通道数≤4)的一般采用熔融拉锥法制造；通道数较大(通道数≥8)的一般采用光波导法制造。熔融拉锥法是将2根除涂覆层的光纤并在一起烧熔拉伸，使两纤芯合在一起，基于单模光纤间消逝场相互耦合的原理，以达到光波耦合。烧熔方法有多种，如火焰加热[7]、电加热[8]、激光加热[9−10]等，目前常用的是氢氧焰加热，其过程参数由制造设备的机械参数(即工艺参数)来控制，包括火头宽度高度、氢气流量、拉伸速度以及加热时间等，拉锥停止准测以预设耦合比为准。……