本發(fā)明涉及分路器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器及其制造方法。

背景技術(shù)：

保偏光纖是應(yīng)用雙折射效應(yīng)，在光纖拉制過(guò)程中通過(guò)在光纖結(jié)構(gòu)上引入高應(yīng)力區(qū)，人為造成強(qiáng)烈的應(yīng)力不對(duì)稱性，在傳輸線偏振光時(shí)能保持其偏振態(tài)不發(fā)生變化，提高相干信噪比。因?yàn)楸Ｆ饫w具有穩(wěn)定傳輸線偏振光的特性，廣泛用于航天、航空、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在以光學(xué)相干檢測(cè)為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證傳輸線偏振方向不變，提高相干信噪比，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的高精度測(cè)量。

隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，分布式光纖傳感系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)直廣泛，對(duì)大通道的保偏光纖分路器的需求逐步增加，目前保偏光纖分路器通常使用熔融拉錐的技術(shù)制作，這種熔錐型保偏光纖分路器以1×2為主，基本上不超過(guò)1×4，當(dāng)需要更高通道的保偏光纖分路器時(shí)，通常只能使用樹(shù)型級(jí)聯(lián)的方法拼接而成，一方面需要用到昂貴的保偏光纖熔接機(jī)，大大限制了使用場(chǎng)合，另一方面多級(jí)串聯(lián)，光學(xué)損耗增大，光纖熔接點(diǎn)太多影響產(chǎn)品可靠性。

綜上所述，現(xiàn)有熔錐型保偏光纖分路器只能較好滿足低通道數(shù)的要求，越來(lái)越難以適應(yīng)高分路的實(shí)際應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器及其制造方法，光學(xué)性能、體積更小、可靠性更高。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器，包括平面光波導(dǎo)分路器芯片、單通道保偏光纖陣列和多通道保偏光纖陣列，所述平面光波導(dǎo)分路器芯片的輸入端與所述單通道保偏光纖陣列連接，所述平面光波導(dǎo)分路器芯片的輸出端與所述多通道保偏光纖陣列連接，所述單通道保偏光纖的另一端連接輸入端保偏光纖，所述多通道保偏光纖陣列的另一端連接輸出端保偏光纖。

作為優(yōu)選，所述平面光波導(dǎo)分路器芯片、單通道保偏光纖陣列和多通道保偏光纖陣列封裝在鋼管內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述平面光波導(dǎo)分路器芯片的輸入端與所述單通道保偏光纖陣列通過(guò)膠水粘結(jié)，所述平面光波導(dǎo)分路器芯片的輸出端與所述多通道保偏光纖陣列通過(guò)膠水粘結(jié)。

作為優(yōu)選，所述鋼管的一端設(shè)有光纖保護(hù)管，所述輸入端保偏光纖穿入所述光纖保護(hù)管后與所述單通道保偏光纖陣列連接。

作為優(yōu)選，所述平面光波導(dǎo)分路器芯片包括基板和蓋板，所述基板上表面設(shè)有光波導(dǎo)層。

作為優(yōu)選，所述基板為玻璃基板。

作為優(yōu)選，所述輸入端保偏光纖的慢軸與所述輸出端保偏光纖的慢軸方向一致。

一種平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器的制造方法，包括以下步驟：

步驟1：將平面光波導(dǎo)分路器芯片輸入端和輸出端面進(jìn)行清潔，裝入六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的中間芯片座上，平面光波導(dǎo)分路器芯片輸入端在左側(cè)，輸出端在右側(cè)；

步驟2：將單通道保偏光纖陣列裝入六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)左側(cè)光學(xué)調(diào)整架上的光纖陣列夾具上；

步驟3：將多通道保偏光纖陣列裝入六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)右側(cè)光學(xué)調(diào)整架的光纖陣列夾具上；

步驟4：六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的線偏振激光源對(duì)雙通道光功率計(jì)的兩個(gè)通道分別歸零；

步驟5：?jiǎn)瓮ǖ辣Ｆ饫w陣列連接線偏振激光源，多通道保偏光纖陣列最外側(cè)的兩根光纖通過(guò)光纖適配器對(duì)準(zhǔn)雙通道光功率計(jì)的兩個(gè)探測(cè)頭，用來(lái)監(jiān)測(cè)保偏光纖分路器的插入損耗值；

步驟6：在六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的ccd攝像監(jiān)視系統(tǒng)的觀察下，通過(guò)雙通道光功率計(jì)的插入損耗值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不斷調(diào)整兩側(cè)的光學(xué)調(diào)整架，使得插入損耗值達(dá)到規(guī)格要求內(nèi)并盡可能達(dá)到最小值，則此時(shí)可認(rèn)為單通道保偏光纖陣列與光波導(dǎo)芯片的輸入端波導(dǎo)已對(duì)準(zhǔn)，多通道保偏光纖陣列與平面光波導(dǎo)芯片的輸出端波導(dǎo)已對(duì)準(zhǔn)；

步驟7：分別在單通道保偏光纖陣列與平面光波導(dǎo)芯片的輸入端面連接處，多通道保偏光纖陣列與光波導(dǎo)芯片的輸出端面連接處點(diǎn)上uv膠水；

步驟8：使用消光比測(cè)試儀測(cè)量多通道保偏光纖陣列的各根光纖的消光比，若其中一根光纖的消光比過(guò)不到規(guī)格要求，可以微調(diào)兩側(cè)的光學(xué)調(diào)整架直到符合規(guī)格要求；

步驟9：重復(fù)上述步驟6和步驟8，直到輸出端各根光纖的插入損耗值和消光比數(shù)值同時(shí)符合規(guī)格要求；

步驟10：使用uv光固化平面光波導(dǎo)芯片兩端面的uv膠水；

步驟11：將完成光學(xué)耦合并粘結(jié)固化的保偏光纖分路器從六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)取下，放入烘箱進(jìn)行烘烤，烘烤溫度在80℃～90℃，烘烤時(shí)間控制在100min～150min；

步驟12：使用封裝鋼管、橡膠塞、光纖保護(hù)管進(jìn)行最后成品封裝；

步驟13：光學(xué)性能測(cè)試及外觀檢驗(yàn)。

本發(fā)明提供的一種平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器及其制造方法，其有益效果在于：通過(guò)平面光波導(dǎo)分路器芯片將一路光纖分成多路，可實(shí)現(xiàn)1×4到1×64的一系列高通道的保偏光纖分路器，較好地替代了原來(lái)使用多個(gè)1×2熔錐型保偏光纖分路器熔接級(jí)聯(lián)的方案；并且本申請(qǐng)的平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器具有更好的光學(xué)性能、體積更小、可靠性更高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖2是封裝后的平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是平面光波導(dǎo)分路器芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是輸出端保偏光纖的局部示意圖；

圖5是輸出端保偏光纖的端面示意圖。

圖中：1-平面光波導(dǎo)分路器芯片；2-單通道保偏光纖陣列；3-多通道保偏光纖陣列；4-輸入端保偏光纖；5-輸出端保偏光纖；6-uv膠水；7-鋼管；8-光纖保護(hù)管；11-玻璃基板；12-蓋板；13-光波導(dǎo)層。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說(shuō)明各實(shí)施例，本發(fā)明提供有附圖。這些附圖為本發(fā)明揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說(shuō)明實(shí)施例，并可配合說(shuō)明書的相關(guān)描述來(lái)解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號(hào)通常用來(lái)表示類似的組件。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1、2所示，本實(shí)施提供的一種平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器，包括平面光波導(dǎo)分路器芯片1、單通道保偏光纖陣列2和多通道保偏光纖陣列3，平面光波導(dǎo)分路器芯片1的輸入端與單通道保偏光纖陣列2連接通過(guò)uv膠水6(光敏膠水)粘結(jié)，平面光波導(dǎo)分路器芯片1的輸出端與多通道保偏光纖陣列3也通過(guò)uv膠水6粘結(jié)，單通道保偏光纖2的另一端連接輸入端保偏光纖4，多通道保偏光纖陣列3的另一端連接輸出端保偏光纖5。平面光波導(dǎo)分路器芯片1、單通道保偏光纖陣列2和多通道保偏光纖陣列3封裝在鋼管7內(nèi)。鋼管7的一端設(shè)有光纖保護(hù)管8，輸入端保偏光纖4穿入光纖保護(hù)管8。

如圖3所示，平面光波導(dǎo)分路器芯片1包括玻璃基板11和蓋板12，玻璃基板11上表面設(shè)有光波導(dǎo)層13。光波導(dǎo)層13呈樹(shù)型級(jí)聯(lián)，每增加一級(jí)，分路數(shù)將翻倍增加。雖然在平面光波導(dǎo)芯片內(nèi)部只有光波導(dǎo)層，沒(méi)有類似于保偏光纖具有高應(yīng)力區(qū)，但是因?yàn)楣獠▽?dǎo)層位于玻璃基板上，處于一種自然的無(wú)外應(yīng)力的理想狀態(tài)，所以在傳輸線偏振光時(shí)不會(huì)改變光的偏振態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入線偏振光的偏振保持分路輸出，此時(shí)在其兩端分別耦合連接單通道保偏光纖陣列和多通道保偏光纖陣列，就可實(shí)現(xiàn)多路的保偏光纖分路器。使用不同通道數(shù)的光波導(dǎo)分路器芯片和對(duì)應(yīng)的多通道保偏光纖陣列，就可以分別實(shí)現(xiàn)1×4，1×8，1×16，1×32，1×64的保偏光纖分路器。

如圖4所示，多通道保偏光纖陣列的通道數(shù)與光波導(dǎo)分路器芯片對(duì)應(yīng)。如圖5所示，在本實(shí)施例的保偏光纖分路器中，要求輸入端、輸出端的保偏光纖的慢軸方向要保持一致，即慢軸方向同樣為豎直或水平。

本申請(qǐng)的平面光波導(dǎo)型保偏光纖分路器在制作過(guò)程中，使用日本駿河精機(jī)公司的高精度六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，型號(hào)為e2200b，該六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括處于中間的芯片固定座，兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)六維精密光學(xué)調(diào)整架，同時(shí)配套相應(yīng)的線偏振光激光源、雙通道光功率計(jì)、消光比測(cè)試儀、uv光固化系統(tǒng)、ccd攝像監(jiān)視系統(tǒng)、照明光源及防震光學(xué)平臺(tái)。

具體制備步驟如下：

步驟1：將平面光波導(dǎo)分路器芯片輸入端和輸出端面進(jìn)行清潔，裝入六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的中間芯片座上，平面光波導(dǎo)分路器芯片輸入端在左側(cè)，輸出端在右側(cè)；

步驟2：將單通道保偏光纖陣列裝入六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)左側(cè)光學(xué)調(diào)整架上的光纖陣列夾具上；

步驟3：將多通道保偏光纖陣列裝入六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)右側(cè)光學(xué)調(diào)整架的光纖陣列夾具上；

步驟4：六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的線偏振激光源對(duì)雙通道光功率計(jì)的兩個(gè)通道分別歸零；

步驟5：?jiǎn)瓮ǖ辣Ｆ饫w陣列連接線偏振激光源，多通道保偏光纖陣列最外側(cè)的兩根光纖通過(guò)光纖適配器對(duì)準(zhǔn)雙通道光功率計(jì)的兩個(gè)探測(cè)頭，用來(lái)監(jiān)測(cè)保偏光纖分路器的插入損耗值；

步驟6：在六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的ccd攝像監(jiān)視系統(tǒng)的觀察下，通過(guò)雙通道光功率計(jì)的插入損耗值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不斷調(diào)整兩側(cè)的光學(xué)調(diào)整架，使得插入損耗值達(dá)到規(guī)格要求內(nèi)并盡可能達(dá)到最小值，則此時(shí)可認(rèn)為單通道保偏光纖陣列與光波導(dǎo)芯片的輸入端波導(dǎo)已對(duì)準(zhǔn)，多通道保偏光纖陣列與平面光波導(dǎo)芯片的輸出端波導(dǎo)已對(duì)準(zhǔn)；

步驟7：分別在單通道保偏光纖陣列與平面光波導(dǎo)芯片的輸入端面連接處，多通道保偏光纖陣列與光波導(dǎo)芯片的輸出端面連接處點(diǎn)上uv膠水；

步驟8：使用消光比測(cè)試儀測(cè)量多通道保偏光纖陣列的各根光纖的消光比，若其中一根光纖的消光比過(guò)不到規(guī)格要求，可以微調(diào)兩側(cè)的光學(xué)調(diào)整架直到符合規(guī)格要求；

步驟9：重復(fù)上述步驟6和步驟8，直到輸出端各根光纖的插入損耗值和消光比數(shù)值同時(shí)符合規(guī)格要求；

步驟10：使用uv光固化平面光波導(dǎo)芯片兩端面的uv膠水；

步驟11：將完成光學(xué)耦合并粘結(jié)固化的保偏光纖分路器從六維光學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)取下，放入烘箱進(jìn)行烘烤，烘烤溫度在85℃，烘烤時(shí)間控制在120min；

步驟12：使用封裝鋼管、橡膠塞、光纖保護(hù)管進(jìn)行最后成品封裝；

步驟13：光學(xué)性能測(cè)試及外觀檢驗(yàn)。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。