光纖耦合器是一種用于傳送和分配光信號的光纖無源器件,是光纖系統中使用最多的光無源器件之一,在光纖通信及光纖傳感領域占有舉足輕重的地位。光纖耦合器一般具有以下幾個特點:一是器件由光纖構成,屬于全光纖型器件;二是光場的分波與合波主要通過模式耦合來實現;三是光信號傳輸具有方向性。
根據光的耦合原理,人們已經設計出了多種光纖耦合器器結構。包括:X型光纖耦合器、星型光纖耦合器、雙包層光纖耦合器、光纖光柵耦合器、長周期光纖光柵耦合器、布拉格光纖耦合器、光子晶體光纖耦合器等。
隨著各種光纖通信和光纖傳感器件的廣泛使用,光纖耦合器的地位和作用愈來愈重要,并已成為光纖通信和光纖傳感領域不可或缺的一部分。設計插入損耗小、耦合效率高、分光比可調并可實現特殊耦合的光纖耦合器,一直是光學領域科研工作者追逐的焦點和業內人士的奮斗目標。
光纖耦合器結構與原理解析
熔錐法是制作耦合器的最普通的技術,熔融拉錐型光纖耦合器是將兩根(或者兩根以上)光纖去除涂覆層,以一定方式靠攏,在高溫加熱下熔融,同時向兩側拉伸,在加熱區形成雙錐體形式的特種波導結構,實現光功率耦合,控制拉伸錐型耦合區長度可以控制兩端口功率耦合比(分光比)。熔錐拉錐型光纖耦合器如圖5.2.2所示。
星形耦合器
星形耦合器是指輸入輸出端口具有N×N型的耦合器,星形耦合器可采用多根光纖扭絞,加熱熔融拉錐而形成,對于單模光纖,這種多芯熔錐式星形耦合器需要精確地調整多根光纖間的耦合,這一點很困難,因而通常用另一種拼接方法來構造N×N星形耦合器。如圖5.2.3所示利用4只2×2基本單元可以構成4×4耦合器,利用12只2×2基本單元可以構成8×8耦合器,利用8只4×4基本單元可以構成16×16耦合器等。
樹形耦合器
樹形耦合器時主輸入輸出端口具有1×N型的耦合器,這種耦合器主要用于光功率分配場合,在接入網中用于光分配網。采用類似的方法,可將1×2或2×2耦合器逐次拼接,構成1×N或2×N,其拼接方案如圖5.2.4所示。