特种光纤无源器件方案

2021-02-24 16:20:00 浏览:456

一般来说,光纤无源器件从技术上有两种加工制作工艺:一种是利用两根甚至多根光纤进行拉锥减细使得两根光纤之间的模场发生耦合,从而实现光纤的分光特性,我们称之为熔融拉锥技术(Fused Biconical Taper,FBT),基于此种技术制作的光纤器件称为熔融拉锥类光纤器件;另外一种是利用微光学准直透镜实现光纤纤芯中光的准直传输和耦合,在空间光路中通过插入各类功能的光学元件,从而实现不同功能的光纤器件,此类器件我们称之为微光学光纤器件。

熔融拉锥类光纤器件根据其工作的原理,通常可以实现光纤耦合器(或者叫光纤分路器)、光纤波分复用器、光纤合束器等器件。此类器件通常有大于两个输出端口,可能涉及1*2、2*2、1*3或者多达几十根光纤耦合到一根光纤的合束器,是光通讯、传感、激光器领域应用最广的器件之一。

图 1 光纤拉锥耦合原理示意图

微光学光纤器件由两个对向传输耦合的光纤准直器产生一个空间光路,其中插入不同的光学元件实现不同的器件功能:其中最为常用的是插入不同种类的光学膜片,可以实现光纤分路器、波分复用器、泵浦保护器等功能,与熔融拉锥类产品相比,其工作带宽可以更宽、振动性能更好,不过体积相对会更大一些,损耗也相对更大;在中间插入法拉第旋光器以及其他基本光学元件还可以实现光纤隔离器、光纤相移器、光纤环形器等器件,是各类光纤系统中最为常用的一类器件;如果光纤尾纤为保偏光纤可以构成各类光纤的偏振变换和保持器件,比如偏振分束器、合束器,各类保偏光纤的耦合器和隔离器等。此类器件功能繁多,目前微型化光纤透镜及准直器技术,已经能够使得此类器件做到2-3mm的外径,实现了小型化,为光纤陀螺、水听、微型EDFA等应用领域所关注。

图 2 微光学器件结构变化示意图

集成光纤器件(Hybrid fiber components)利用双芯玻璃管工艺使用一个准直透镜可以在一个光纤器件中直接实现更多集成化的功能。充分利用光纤器件的四个端口,可以实现类似波分复用+相移器(隔离器)+耦合器(不同比例)等多达3-4种功能的集成。此类集成光纤器件可以满足小型化、高重复频率光纤激光振荡器的应用,有助于实现光纤激光器、放大器的微型化集成,尤其适用于小型化的EDFA、光纤陀螺光源、高重复频率光纤锁模激光器等重要科研和通讯传感市场。

 

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