一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光纖技術領域，涉及一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器。
【背景技術】
[0002]在光纖通信系統中，不僅要求將傳輸光纖線纜分為多束，用于提供在傳輸光纖和用戶光纖之間的連接，還要求對光纖傳輸中光波的幅度和相位進行調制，以滿足高速、大容量信息通信的需要。其中，使用具有電光效應的基板材料，并在該基板內形成有光導波路的光調制器，對光波的強度、相位、光波的偏正態進行調制，引起了人們廣泛的研究。
[0003]本發明中采用質子交換(Annealed Proton Exchange)工藝制作100nm波段銀酸鋰(LiNb03)電光調制器。相比鈦擴散技術，采用質子交換工藝制作的調制器具有更高的光折變閾值，能承受更高功率激光，并且在高功率激光條件下工作性能更穩定。同時，該調制器具有高輸入阻抗和低頻性能優化的特點，使用更簡便。
[0004]在本發明中，為了實現光纖與光電器件的免對位耦合(參見文獻:RobertF.Kalman，Edward R.Silva,Daniel F.Knapp.Single-Mode Array OptoelectronicPackaging Based on Actively Aligned Planar Optical Waveguides.SPIE,Vol.2691:124 —129)采用無源耦合技術一一硅基V型槽基板，但是由于制作V型槽的基底是硅，它與鈮酸鋰的熱膨脹系數相差很大(參見文獻:孔勇發，許京軍等.多功能光電材料:鈮酸鋰晶體[M].北京:科學出版社.2005)，很難適應于溫度劇烈變化的環境，如導航系統中使用的光纖陀螺、大型軍用艦船上的光纖局域網等(參見文獻:聞震利，金國良等.光纖-波導五維對接誤差對耦合損耗的影響[J].光電工程，2000，27 (5): 36 — 39)。而以鈮酸鋰材料為襯底的V型槽恰恰可以用于各種鈮酸鋰光電器件的耦合。本發明中采用鈮酸鋰V型槽的制作工藝采用文獻(參見文獻:羅輝.鈮酸鋰相位調制器關鍵技術的研究[D].成都:電子科技大學，2006.)工藝制得。
[0005]在現代光學系統應用中，要求體積小、重量輕、可靠性高等特點，而鈮酸鋰晶體具有很好的線性電光效應和材料穩定性。本發明中針對當前的光學系統的要求，提出了一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器，將光纖分束器與光波相位調制器集成在鈮酸鋰基底上，進一步實現了系統的組合集成，極大地節省了光學系統集成空間。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提出了一種穩定性好，集成度高，可以同時實現多路光路的相位調制，兼容多種形式纖芯的輸入，機械性能和溫度擴散有著顯著優勢具有相位調制功能的多芯光纖分束器。
[0007]本發明的目的是這樣實現的:
[0008]具有相位調制功能的多芯光纖分束器，由具有光學效應的鈮酸鋰襯底，形成在該襯底上的光波導，用于調制該光波導中傳播光波的調制電極，用于輸入的多芯光纖、V型槽、陶瓷基板、對出射光進行引導的單芯光纖構成;所述輸入光纖采用三芯光纖，以鈮酸鋰晶體為襯底制作三條光波導，在光波導兩側嵌入平行電極，對于輸出光采用單芯光纖進行引導。
[0009]所述的輸入光纖采用三芯光纖、偏雙芯的光纖或者對稱雙芯的光纖。
[0010]所述的輸入光纖可以采用七芯光纖。
[0011]以所述鈮酸鋰晶體為襯底制作波導，采用質子交換法制作條形波導。
[0012]所述的V型槽采用鈮酸鋰材料為基底，以適應于溫度劇烈變化的環境和用于各種鈮酸鋰光電器件的耦合封裝。
[0013]本發明的有益效果是:
[0014]1、采用多芯光纖作為輸入，不僅提高了纖芯的密集度，機械性能和溫度擴散特性，而且增加了纖芯的有效面積，提高光的輸出功率。
[0015]2、本發明將相位調制器與光纖分束器集成于一體，增加了系統的應用性能，節省了光學系統的集成空間。
[0016]3、本發明是光學應用的基礎，可以根據具體的需求做進一步的擴展。
【附圖說明】
[0017]圖1具有相位調制功能的多芯光纖分束器結構圖；
[0018]圖2鈮酸鋰V型槽示意圖；
[0019]圖3對稱芯光纖端面示意圖；
[0020]圖4偏雙芯光纖端面示意圖；
[0021]圖5七芯光纖端面示意圖；
[0022]圖6具有相位調制功能的多芯光纖分束器示意圖；
[0023]圖7基于該具有調制功能的多芯光纖分束器對稱雙芯的Michilson干涉儀示意圖；
[0024]圖8基于該具有調制功能的多芯光纖分束器偏雙芯的MichiIson干涉儀示意圖；
[0025]圖9是具有相位調制功能的多芯光纖分束器的器件封裝外觀結構效果圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明做更詳細地描述:
[0027]本發明提供的是一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器。該光纖分束器由具有光學效應的鈮酸鋰襯底，形成在該襯底上的光波導，用于調制該光波導的調制電極，用于輸入的多芯光纖、V型槽、陶瓷基板、對出射光進行引導的單芯光纖構成。本發明提出的具有相位調制功能的多芯光纖分束器具有新型的結構和功能。所述新的結構和功能在于輸入可以采用多種多芯結構的光纖，此種結構可以兼容三芯、偏雙芯、對稱雙芯結構的光纖。在以鈮酸鋰材料為襯底上制作三條條形波導，在條形波導的兩側嵌入平行電極，可以同時對輸入的多路光波進行相位和幅度的調制。本發明能夠實現光纖分束裝置與相位調制裝置集成為一體，大大降低了體積，而且能夠兼容多種多芯光纖的耦合，能夠實現共用電極的方法對光波進行調制，操作簡單靈活等優點。可用于光纖通信、光纖傳感等領域。
[0028]該光纖分束器由具有光學效應的鈮酸鋰襯底，形成在該襯底上的光波導，用于調制該光波導中傳播的光波的調制電極，用于輸入的多芯光纖、V型槽、陶瓷基板、對出射光進行引導的單芯光纖構成。當鈮酸鋰晶體在電場的作用下使得折射率發生改變，從而改變光程差，達到相位調制的目的。當電極不加調制信號時，該系統可以作為光纖分束器使用。
[0029]本發明在鈮酸鋰襯底上刻有三條光波導，可以兼容三芯、偏雙芯、對稱雙芯的光纖。
[0030]本發明還可以包括:
[0031]1、根據需要在鈮酸鋰基底上刻多條光波導(N2 3)或者七芯光纖結構如圖5所示，對應著N芯光纖。
[0032]2、選擇不同數目的光波導工作時，可以采用級聯電極或者共用電極的形式工作。
[0033]結合圖1，該具有相位調制功能的多芯光纖分束器由具有光學效應的鈮酸鋰襯底I，形成在該襯底上的光波導2，用于調制該光波導中傳播的光波的調制電極3，用于輸入的多芯光纖4、V型槽5、陶瓷基板6、對出射光進行引導的單芯光纖7構成。該入射光纖4可以采用三芯光纖、對稱光纖、偏雙芯光纖，如圖2、3、4、所示。利用公知的電光效應特性，當晶體特定方向施加電場作用時，由于電光效應導致晶體折射率的改變，繼而引起晶體中傳輸光波的額外相位變化，從而達到調制光波的目的，通過在電極的陽極和陰極之間接入直流電壓源，可實現對其中任意一根光纖的電光相位調制。出射的光信號由單模單芯光纖7引出。在輸入端與輸出端都采用鈮酸鋰V型槽5對光纖與相位調制器進行對接耦合，鈮酸鋰V型槽的剖面如圖2所示。光波導2的制作采用苯甲酸作為質子源，采用鋁膜作為掩膜，制得的鈮酸鋰光波導。
[0034]該具有相位調制功能的多心光纖分束器，將相位調制功能和光線分束功能集成于一體，可以集成多種形式的光纖干涉儀，其集成度高、體積小、制作簡單和成本低等特點，同時具有電光相位調制功能和光分束功能。
[0035]應用實例一
[0036]如圖7所示，一種基于基于該具有調制功能的多芯光纖分束器對稱雙芯的Mi ch i I son干涉儀。其結構包括輸入光纖4、2 X 2耦合區8、相位電光調制區1、輸出單芯光纖
7、光纖反射端9。輸入光纖只利用對稱雙芯;耦合區8通過公知的光纖熔融拉錐耦合技術制作而成；相位電光調制區I由金屬陽極和陰極和直流電壓源組成;光纖反射端9利用公知的光纖端面鍍膜技術制作而成。通過直流電壓源的電光調制實現Michileson干涉儀其中一個干涉臂的相位調制。
[0037]應用實例二
[0038]一種基于基于該具有調制功能的多芯光纖分束器偏雙芯的Michilson干涉儀。原理同實例一，但是此種干涉儀輸入光纖利用的是偏雙芯作為輸入。
【主權項】
1.一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器，由具有光學效應的鈮酸鋰襯底，形成在該襯底上的光波導，用于調制該光波導中傳播光波的調制電極，用于輸入的多芯光纖、V型槽、陶瓷基板、對出射光進行引導的單芯光纖構成;其特征在于:所述輸入光纖采用三芯光纖，以鈮酸鋰晶體為襯底制作三條光波導，在光波導兩側嵌入平行電極，對于輸出光采用單芯光纖進行引導。2.根據權利要求1所述的一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器，其特征在于:所述的輸入光纖采用三芯光纖、偏雙芯的光纖或者對稱雙芯的光纖。3.根據權利要求1所述的一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器，其特征在于:所述的輸入光纖可以采用七芯光纖。4.根據權利要求1所述的一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器，其特征在于:以所述鈮酸鋰晶體為襯底制作波導，采用質子交換法制作條形波導。5.根據權利要求1所述的一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器，其特征在于:所述的V型槽采用鈮酸鋰材料為基底，以適應于溫度劇烈變化的環境和用于各種鈮酸鋰光電器件的耦合封裝。
【專利摘要】本發明屬于光纖技術領域，涉及一種具有相位調制功能的多芯光纖分束器。具有相位調制功能的多芯光纖分束器，由具有光學效應的鈮酸鋰襯底，形成在該襯底上的光波導，用于調制該光波導中傳播光波的調制電極，用于輸入的多芯光纖、V型槽、陶瓷基板、對出射光進行引導的單芯光纖構成；所述輸入光纖采用三芯光纖，以鈮酸鋰晶體為襯底制作三條光波導，在光波導兩側嵌入平行電極，對于輸出光采用單芯光纖進行引導。本發明采用多芯光纖作為輸入，不僅提高了纖芯的密集度，機械性能和溫度擴散特性，而且增加了纖芯的有效面積，提高光的輸出功率。
【IPC分類】G02F1/035
【公開號】CN105589223
【申請號】CN201610136717
【發明人】苑立波, 何學蘭, 楊軍
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月10日