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光纤耦合器的发展历程

时间:2021-04-13 21:36 点击次数:

  告竣光信号功率正在分歧光纤间的分拨或组合的光器件。操纵分歧光纤面紧邻光纤芯区中导波能量的互相换取效用组成。按所采用的光纤类型可分为多模光纤、单模光纤和保偏光纤耦合器等。

  光纤耦合器(Coupler)又称区别器(Splitter)、衔接器、适配器、法兰盘,是用于告竣光信号分途/合途,或用于延伸光纤链途的元件,属于光被动元件界限,正在电信网途、有线电视网途、用户回途体例、区域网途中都市使用到。光纤耦合器可分规范耦合器(属于波导式,双分支,单元1×2,亦即将光讯号分成两个功率)、直连式耦合器(衔接2条雷同或分歧类型光纤接口的光纤,以延伸光纤链途)、星状/树状耦合器、以及波长多工器(WDM,若波长属高密度分出,即波长间距窄,则属于DWDM),造造方规定有烧结(Fuse)、微光学式(Micro Optics)、光波导式(Wave Guide)三种,而以烧结式方式出产占大都(约有90%)。

  烧结方法的造造法,是将两条光纤并正在沿途烧融拉伸,使核芯凑集沿途,以达光耦合效用,而个中最厉重的出产筑设是光纤熔接机,也是个中的厉重步伐,固然厉重步伐部份可由呆板代工,但烧结之后,仍须人劳动检测封装,是以人为本钱约占10~15%旁边,再者采用人为检测封装须保品格的相仿性,这也是量产时所务必克造的,但技艺穷困度不若DWDM 模块及光主动元件高,是以初期思进入光纤物业的厂商,大部门会从光耦合器切入,毛利则正在20~30%。

  1970年,美国的Comning(康宁)公司率先得胜拉造出损耗为20dB/km的低损耗光纤。这一光学界限的庞大技艺打破,为光纤的进一步研发供给了优秀的技艺本事。同时,也为光纤耦合器的问世以及通俗使用奠定了雄厚的物质根柢。

  1972年,澳大利亚的Snyder得胜推导出扰动平均光纤体例中的耦合模方程及耦合系数表达式,表面上剖析了永诀位于多边形各极点以及多边形核心的光纤系列耦合功率转换情状。同年,美国的Wijngaard给出了两根雷同或相异的平行圆波导间的模场漫衍。

  1973年,Snyder和McIntyre原有根柢进步一步斟酌了光纤各个形式间的功率转换。Snyder和Wijngaard生色的表面劳动,为光纤耦合器的计划及光纤耦合器功率转换剖析供给了牢靠的表面根据。

  1971年,Bisbee率先采用熔接的方式告竣了多模光纤之间的焊接。翌年,Dyott等人采用犹如的熔接技艺告竣了单模光纤之间的焊接,所举行的拉锥试验也获取了必定起色。

  Bisbee和Dyott等人采用熔融方式所计划的光纤耦合器,可告竣两根光纤之间的单途耦合和定向传输,这种熔融方式为光纤耦合器的研造指明晰偏向。

  1974年,Hudson和Thiel提出了星型耦合器的思思,并计划出第一个星型光纤耦合器。与古板的T形耦合器比拟,这种多端口的光纤星型耦适用拥有损耗更低、偏向性更好、宁静性更高、各端口等效等诸多利益。星型耦合器的闪现为光纤通讯体例和光纤传感体例向着集成化、欧宝app。幼型化生长供给了技艺保护。

  1975年,Kuwahara等人将两根多模光纤环绕并正在耦合区填充折射率成亲液,组成寰宇上第一个光纤定向耦合器。实践测得该光纤耦合器的耦合功率为50dB,偏向性为21dB。光纤定向耦合器的问世,记号着光纤耦合器期间的到来,使得光纤通讯和光纤传感体例的全光纤化成为可以。

  1976年,Yamamoto等人率先采用化学侵蚀技艺,造成锥形机合的光纤耦合器,其耦合效能可达90%以上。这种方式为计划光纤耦合器供给了一种新思绪,为光纤耦合器的多元化启迪了新途径。

  1976年,Barnoski和Friedrich采用聚焦的CO2激光动作限造热源,加热熔融两根Comning公司出产的多模光纤,初度造成光纤定向耦合器;通过调动光纤纤芯间距和互相效用长度,可能告竣对耦合比的操纵。将加热熔融方式使用于光纤定向耦合器的造造,正在技艺上是一项庞大的打破,为光纤定向耦合器的大界限出产奠定了技艺根柢。

  1976年,McMahon和Gravel采用呆滞扔磨方式移除多模光纤的部门包层,造成漫衍式T形耦合器。

  同年,Hsu和Milton采用犹如的呆滞扔磨方式移除单模光纤的部门包层,造成扔磨型单模光纤耦合器。McMahon和Hsu等人提出的呆滞扔磨方式,为光纤耦合器的研造启迪了另一条途径。

  跟着熔融拉锥、呆滞扔磨、化学侵蚀等技艺的闪现,光纤耦合器动手迅猛生长并进入高速生长阶段,各样机合丰饶、性能优异的光纤耦合器似乎雨后春笋日常振作生长。光纤耦合器慢慢从实践室走向工业出产界限,其出产工艺日趋成熟并取得了通俗使用。

  1977年,Kawasaki和Hill将熔融技艺和拉锥技艺团结,初度造成了熔融双锥形耦合器。这种熔融拉锥技艺将耦合器的附加损耗下降了一个数目级,实践丈量的附加损耗为0.1~0.2dB。熔融技艺与拉锥技艺的团结是光纤耦合器出产史上的一次庞大奔腾,开启了光纤耦合器生长的新纪元,为光纤耦合器的界限化出产从技艺上供给了有力保障。

  1978,Tsujimoto等人先将两根多模光纤永诀嵌入两板中举行扔磨,再将经打磨后的两根光纤拼接正在沿途,初度造成3dB扔磨型多模耦合器,其附加损耗幼于0.3dB。这种耦合器计划方式赶疾被人们通俗采用,并将光纤耦合器的生长推向一个新阶段。

  1979年,Sheem和Giallorenzi将两根光纤环绕正在沿途放入盛有侵蚀液(HF:NH4F=1:4)的四端口容器中侵蚀,初度造成耦合效能正在0~2dB之间、手动可调谐的单模光纤定向耦合器。固然此前光纤耦合器侵蚀技艺一经闪现,但他们计划的光纤耦合器属于全功率转换型,这是初度将侵蚀技艺使用于功率分拨型耦合器的得胜计划。该耦合器通过挽回瓶帽操纵两根光纤的环绕次数和光纤间的张力,可告竣耦合比从0到2dB之间的手动调谐。封装侵蚀法的提出为可调谐型耦合器的计划供给了新的告竣途径。

  1980年,Schiffner等人初度得胜拉造出双芯光纤。拉造前预先正在双芯之间填充一排氛围孔,使两根光纤的两头隔离,可造成双芯光纤耦合器,并通过弯曲光纤调谐其耦合比。双芯光纤的闪现有用地拓展了光纤传送容量,而双芯光纤耦合器的闪现进一步鞭策了光纤耦合器多元化生长的过程。

  1982年,Kawachi等人采用单模单偏振熊猫型光纤,初度造成偏振连结型熔锥光纤耦合器。为使熔融历程中光纤扭曲变形最幼化以连结偏振对称性,他们采用化学重积法起初正在熊猫光纤表围重积一层SiO2-B2O3层,然后举行拉锥。这种光纤耦合器不妨连结很高的偏振特点,它的闪现有力地饱舞了干系通讯体例和干系传感体例的生长。而且,保偏光纤耦合器也是组成高精度、高本能光纤陀螺和水声器的根柢元件之一。

  1985年,Russell和Ulrich初度将光栅安排于经侧面打磨的光纤纤芯消灭场相近,造成光纤光栅耦合器。这种耦合器可用于造造光谱仪、滤波器、光开合等光纤通信器件,正在波分复用界限拥有得天独厚的上风。

  1986年,Blake等人初度采用周期性微弯方式,造成了LP01模到LP11模之间的形式耦合器。这种耦合器可用于造造频移器、幅度调造器等光纤器件。周期性微弯法的采用,极大地丰饶了光纤过问和光纤传感的斟酌实质,也拓宽了光纤器件的使用规模。

  1993年,Himeno等人率先提轶群芯与单芯耦合造造光纤耦合器的思思,并用可熔融衔接器将双芯光纤和两根单芯光纤衔接,经锥化造成了同化型光纤耦合器。这种新型造造技艺可于造造星型光纤耦合器,并对其生长拥有厉重意旨。

  1998年,Zubia等人初度造成带有液晶中心层的塑料光纤活性耦合器。这种活性耦合器兼有耦合器和光开合的特点,正在光纤传感界限有着通俗的使用。

  2000年,Chiang等人剖析了两根平行的长周期光纤光栅之间的耦合机造,造成了长周期光纤光栅耦合器。这种基于长周期光纤光栅的耦合器可于造造合/分途器,正在波分复用体例中有着雄伟的使用远景。

  2007年,Chen等人率先造成太赫兹单模光纤耦合器。因为抗议称模截止,这种太赫兹光纤耦合器的耦合比不依赖于耦合区长度。正在太赫兹光纤通讯体例、3dB功率分拨器、太赫兹光纤内窥镜等界限,这种新型耦适用拥有雄伟的使用远景。

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