本申请属于激光设备,尤其涉及一种模场适配器及其制备方法。
背景技术:
1、光纤激光器的初始激光种子源以单模输出,为了获得更高功率,在后级放大中采用纤芯尺寸更大的光纤进行放大。因此,需要在每个放大级之间加入模场适配器(mfa),以保持前级信号光进入后级后仍是单模放大。
2、模场适配器在激光器产品和光通信系统中起着重要的作用,其主要功能是使不同光纤之间的模场直径匹配,从而实现大模场光纤和普通单模光纤的低损耗熔接,使得大模场光纤保持基模传输,确保光信号的强度和质量。
3、模场适配器包括大模场光纤与单模光纤,因大模场光纤的包层直径比单模光纤的保持直径大,大模场光纤的模场直径比单模光纤的模场直径大,二者很难直接熔接。相关技术中,将大模场光纤与单模光纤熔接的一段光纤的纤芯进行反向拉锥操作,至大模场光纤的纤芯直径与单模光纤的纤芯直径相同后,再将二者熔接。但是,当大模场光纤和单模光纤的直径差异较大时,大模场光纤的拉锥操作难度大。大模场光纤和单模光纤熔接操作难度大、熔接损耗大、光信号传输差。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种模场适配器及其制备方法,以解决现有的大模场光纤和单模光纤的熔接操作难度大、熔接损耗大、光信号传输差的问题。
2、第一方面,本申请实施例提供一种模场适配器,包括:
3、第一光纤,包括连接的第一光纤本体和第一连接段,所述第一连接段位于所述第一光纤本体的一端;
4、第二光纤,包括连接的第二光纤本体和第二连接段,所述第二连接段位于所述第二光纤本体的一端,所述第一连接段背离所述第一光纤本体的一端与所述第二连接段背离所述第二光纤本体的一端熔接;
5、所述第一光纤本体的纤芯直径和包层直径分别为d1和s1,所述第一连接段背离所述第一光纤本体的一端的纤芯直径和包层直径分别为d2和s2,所述第二光纤本体的纤芯直径和包层直径分别为d4和s4,所述第二连接段背离所述第二光纤本体的一端的纤芯直径和包层直径分别为d3和s3,其中,
6、s1<s2=s3<s4,且d1=d2=d3<d4。
7、可选的,s1=10μm,d1=125μm,s4=30μm,d4=250μm。
8、可选的,s2=s3=15μm。
9、可选的,所述第一连接段的纤芯包括第一纤芯段和第二纤芯段,所述第一纤芯段位于所述第一光纤本体和第二纤芯段之间,所述第一纤芯段连接所述第一光纤本体的纤芯和所述第二纤芯段,其中,
10、所述第二纤芯段的纤芯直径为s2,沿所述第一连接段指向所述第二纤芯段的方向,所述第一纤芯段的直径逐渐增大。
11、可选的,沿所述第一光纤的长度方向,所述第一连接段的长度为l1,3mm≤l1≤3.5mm。
12、可选的,所述第二连接段包括第一光纤段和第二光纤段,所述第一光纤段位于所述第二光纤本体和第二光纤段之间,所述第一光纤段连接所述第二光纤本体和所述第二光纤段,其中,所述第二光纤段的纤芯直径和包层直径分别为d3和s3,沿所述第二光纤本体指向所述第二光纤段的方向,所述第一光纤段的包层直径和纤芯直径均逐渐减小。
13、可选的,所述第一光纤段的长度为l1,2.5mm≤l1≤3.5mm;
14、和/或,所述第二光纤段的长度为l2,10mm≤l2≤13mm。
15、可选的,所述第二连接段的长度为l2,12.5mm≤l2≤16.5mm。
16、第二方面,本申请实施例还提供一种模场适配器的制备方法,用于制备上述所述的模场适配器,包括如下步骤:
17、提供单模光纤和大模场光纤;
18、对所述单模光纤进行扩芯处理,制备出第一光纤,其中,所述第一光纤包括连接的第一光纤本体和第一连接段,所述第一连接段位于所述第一光纤本体的一端;
19、对所述大模场光纤进行正向拉锥处理,制备出第二光纤,其中,所述第二光纤包括连接的第二光纤本体和第二连接段,所述第二连接段位于所述第二光纤本体的一端,所述第二连接段背离所述第二光纤本体一端的包层直径与所述第一连接段背离所述第一光纤本体的一端的包层直径相同,所述第二连接段背离所述第二光纤本体一端的纤芯直径与所述第一连接段背离所述第一光纤本体的一端的纤芯直径相同;
20、将第一光纤与第二光纤进行熔接。
21、可选的,采用拉锥机对所述单模光纤进行扩芯处理后,裁切所述单模光纤,制备出所述第一光纤;
22、其中,所述拉锥机的参数为:火头直径为3mm,氢气流量为130sccm,氧气流量为20sccm,火头运动长度3mm,加热时长360s。
23、可选的,在对所述单模光纤进行扩芯处理前,剥除所述单模光纤上的一段涂覆层;
24、和/或,在对所述大模场光纤进行正向拉锥处理前,剥除所述大模场光纤上的一段涂覆层。
25、可选的,采用拉锥机对所述大模场光纤进行正向拉锥操作后,裁切所述大模场光纤,制备出所述第二光纤;
26、其中,所述拉锥机的参数为:火头直径为3mm,氢气流量为116sccm,氧气流量为20sccm,火头运动长度12.5mm,所述大模场光纤的拉锥长度为15mm。
27、本申请实施例提供的模场适配器和模场适配器的制备方法,模场适配器包括第一光纤和第二光纤,第一光纤包括第一光纤本体和第一连接段,第二光纤包括第二光纤本体和第二连接段,第一连接段和第二连接段位于第一光纤本体和第二光纤本体之间,第一连接段背离第一光纤本体的一端与第二连接段背离第二光纤本体的一端熔接,相较于现有技术中仅通过第二连接段直接适配第一光纤本体来说,本申请中第一连接段的纤芯直径和包层直径与第二连接段的纤芯直接和包层直径对应相同,有利于第一连接段与第二连接段熔接,第一连接段与第一光纤本体的纤芯直径差异小,第二连接段的纤芯直径与第二光纤本体的纤芯直径差异小,具有熔接操作容易、熔接损耗小、光信号传输好的优点。
1.一种模场适配器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的模场适配器,其特征在于,s1=10μm,d1=125μm,s4=30μm,d4=250μm。
3.根据权利要求2所述的模场适配器,其特征在于,s2=s3=15μm。
4.根据权利要求1所述的模场适配器,其特征在于,所述第一连接段(120)的纤芯包括第一纤芯段(121)和第二纤芯段(122),所述第一纤芯段(121)位于所述第一光纤本体(110)和第二纤芯段(122)之间,所述第一纤芯段(121)连接所述第一光纤本体(110)的纤芯和所述第二纤芯段(122),其中,
5.根据权利要求1所述的模场适配器,其特征在于,沿所述第一光纤(100)的长度方向,所述第一连接段的长度为l1,3mm≤l1≤3.5mm。
6.根据权利要求1所述的模场适配器,其特征在于,所述第二连接段(220)包括第一光纤段(221)和第二光纤段(222),所述第一光纤段(221)位于所述第二光纤本体(210)和第二光纤段(222)之间,所述第一光纤段(221)连接所述第二光纤本体(210)和所述第二光纤段(222),其中,所述第二光纤段(222)的纤芯直径和包层直径分别为d3和s3,沿所述第二光纤本体(210)指向所述第二光纤段(222)的方向,所述第一光纤段(221)的包层直径和纤芯直径均逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的模场适配器,其特征在于,所述第一光纤段(221)的长度为l1,2.5mm≤l1≤3.5mm;
8.根据权利要求1所述的模场适配器,其特征在于,所述第二连接段(220)的长度为l2,12.5mm≤l2≤16.5mm。
9.一种模场适配器的制备方法,用于制备上述权利要求1至8任意一项所述的模场适配器,其特征在于,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述的模场适配器的制备方法,其特征在于,采用拉锥机对所述单模光纤进行扩芯处理后,裁切所述单模光纤,制备出所述第一光纤(100);
11.根据权利要求9所述的模场适配器的制备方法,其特征在于,在对所述单模光纤进行扩芯处理前,剥除所述单模光纤上的一段涂覆层;
12.根据权利要求9所述的模场适配器的制备方法,其特征在于,采用拉锥机对所述大模场光纤进行正向拉锥操作后,裁切所述大模场光纤,制备出所述第二光纤(200);