保偏光纤应力定轴方法

摘要

本发明涉及集成光学器件中光波导和保偏光纤耦合技术领域，具体涉及一种在与光纤支座粘接前，保偏光纤应力定轴的方法。该方法具有如下步骤：a)在保偏光纤一端连接消光比计，并在其相对的另一端输入具有高消光比的线偏振光；b)对所述保偏光纤施加任意方向的法向力，及改变该法向力的大小；c)观察所述消光比计所显示数值，以确定所述保偏光纤的慢轴方向。本发明的优点是：应用这样的工作原理进行保偏光纤的定轴，可以在很大的程度上提高定轴的精确性，从而进一步提高器件的消光比。

权利要求

1.一种保偏光纤应力定轴方法，该方法用于在光波导和保偏光纤耦合时，确保保偏光纤的慢轴垂直于光纤支座的表面，其特征在于具有如下步骤：（a）在保偏光纤一端连接消光比计，并在其相对的另一端输入具有高消光比的线偏振光；

（b）对所述保偏光纤施加任意方向的法向力，及改变该法向力的大小；

（c）观察所述消光比计所显示数值，以确定所述保偏光纤的慢轴方向，若所述消光比计所显示数值下降，则施加法向力的方向与保偏光纤的慢轴方向不一致；若所述消光比计所显示数值不发生变化，则施加法向力的方向完全跟原保偏光纤的慢轴方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种保偏光纤应力定轴方法，其特征在于步骤b)还具有如下步骤：在所述保偏光纤被施加法向力前，去除其被施加法向力区域的有机物包层。

3.根据权利要求2所述的一种保偏光纤应力定轴方法，其特征在于：所述施加法向力区域位于所述保偏光纤接有消光比计的一端。

4.根据权利要求1所述的一种保偏光纤应力定轴方法，其特征在于步骤b）中所述法向力的方向为垂直向下方向。

5.根据权利要求1所述的一种保偏光纤应力定轴方法，其特征在于步骤b）中所述施加的法向力是通过在所述保偏光纤上施加压块来实现的。

6.根据权利要求1所述的一种保偏光纤应力定轴方法，其特征在于步骤b）中法向力的大小改变是通过增加或减少放置于所述保偏光纤上压块的数量来实现的。

7.根据权利要求5或6所述的一种保偏光纤应力定轴方法，其特征在于所述压块用两平行的定位销定位，保证其垂直方向，且可沿所述定位销自由的上下滑动。

说明书

保偏光纤应力定轴方法

技术领域

[0001] 本发明涉及集成光学器件中光波导和保偏光纤耦合技术领域，具体涉及一种在与光纤支座粘接前，保偏光纤应力定轴的方法。

背景技术

[0002] 保偏光纤是在预制棒的一个径向，相对与光纤芯径对称地去除两个区域或用硼玻璃取代，由于硼玻璃比光纤包层SiO2有较大的膨胀系数，拉成光纤后，在有硼玻璃的两个应力区，对芯径产生较大的应力而发生了折射率变化。此时，光纤有类似各向异性的双折射晶体行为。

[0003] 在集成光学光纤陀螺多功能芯片的制作上，需将保偏光纤与波导进行耦合。在光纤与波导耦合时，要保证光纤的慢轴与波导芯片表面处于同一平面。

[0004] 现在的工艺，一般是先将保偏光纤粘接在光纤支座上，再将光纤支座同波导芯片耦合。如果在耦合时保偏光纤和波导的偏振方向不同，就会大大的降低消光比。所以，在保偏光纤同光纤支座粘接时必须保证保偏光纤的慢轴垂直于光纤支座的表面。现在通常的做法是，从显微镜下观察，调整保偏光纤方位，使慢轴跟参考面平行，再将保偏光纤与支座粘接，然而这种平行只能靠肉眼观察，很难做到精确的测量。此外，由于应力区不可能有理想的几何形状和位置，光学上的对称轴和实际的应力方向也是有所差异的。这样，通过一般光学定轴方法将保偏光纤同光纤支座粘接，再与波导耦合，就很难保证偏振方向的一致，这就造成了很大的消光比损耗，也大大的降低了整个器件的性能。

发明内容

[0005] 本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种保偏光纤的应力定轴方法，该方法是通过实时观测消光比值来确定保偏光纤慢轴是否与施加压力方向一致，来确保其是否垂直于光纤支座的表面。

[0006] 本发明目的实现由以下技术方案完成：

[0007] 一种保偏光纤应力定轴方法，该方法用于在光波导和保偏光纤耦合时，确保保偏光纤的慢轴垂直于光纤支座的表面，其特征在于具有如下步骤：

[0008] a)在保偏光纤一端连接消光比计，并在其相对的另一端输入具有高消光比的线偏振光；

[0009] b)对所述保偏光纤施加任意方向的法向力，及改变该法向力的大小；

[0010] c)观察所述消光比计所显示数值，以确定所述保偏光纤的慢轴方向。

[0011] 步骤b)还具有如下步骤：在所述保偏光纤被施加法向力前，去除其被施加法向力区域的有机物包层。

[0012] 所述施加法向力区域位于所述保偏光纤接有消光比计的一端。

[0013] 步骤b）中所述法向力的方向为垂直向下方向。

[0014] 步骤b）中所述施加的法向力是通过在所述保偏光纤上施加压块来实现的。

[0015] 步骤b）中法向力的大小改变是通过增加或减少放置于所述保偏光纤上压块的数量来实现的。

[0016] 所述压块用两平行的定位销定位，保证其垂直方向，且可沿所述定位销自由的上下滑动。

[0017] 本发明的优点是：应用这样的工作原理进行保偏光纤的定轴，可以在很大的程度上提高定轴的精确性，从而进一步提高器件的消光比。

附图说明

[0018] 附图1为本发明保偏光纤定轴粘结工艺流程图；

[0019] 附图2为本发明实施例保偏光纤定轴后的支座端面图；

[0020] 附图3为本发明实施例光纤支座定轴仪结构示意图。

具体实施方式

[0021] 以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。

[0022] 如图1-3所示，标号分别表示：定位销1、压块2、卡片3、加热器4、适配器5、隔热板6、底座7、光纤支座8、保偏光纤9、慢轴10、芯11、快轴12。

[0023] 本发明的基本原理如下：通过在保偏光纤9的一端通入高消光比的线偏振光，另一端插入消光比计，这样就能实时显示消光比值。之后去掉接近消光比计一端保偏光纤的有机物包层，并对其施加一定的压力，若施加压力的方向与保偏光纤9的慢轴10方向不一致就干扰了原来施加到芯11的应力方向，造成光束消光比的下降；若施加力的方向完全跟原保偏光纤的慢轴10方向一致，光束的消光比就不发生变化。这样就可以通过施加的压力方向准确判断慢轴方向。

[0024] 可参看图2，由于保偏光纤9截面为圆形，只有法向力才可以实现上述作用，而由上述的原理可知，施加的压力可以是任意的一个方向的法向力，而同时施加两个或两个以上方向的法向力时候，多个力相互干扰，则无法判断慢轴10方向。

[0025] 如上所述，确定慢轴10的方向是为保证在粘接时保偏光纤9的慢轴10垂直于光纤支座8表面，即此时需要使施加的法向力垂直于光纤支座8表面。而实际操作中，光纤支座8水平放置为最容易操作的情况，而当光纤支座8的表面水平放置时，选取重物压在保偏光纤9，则法向力的方向必定为重力方向，此时不需要其他装置即可保证法向压力垂直于光纤支座8的表面，为最优选的技术方案。

[0026] 如图1-3所示为光纤支座定轴仪，其中：定位销1，竖直固定在粘接仪上，于压块2之间为滑动配合。压块2，可在定位销1上自由的上下滑动。卡片3，中间开槽，正好可卡住光纤支座。加热器4，内部装有热电偶，可用于加热并调节温度。适配器5，用于固定锁紧光纤。隔热板6，选用隔热材料制作。底座7，底脚装有旋转找平结构。其基本操作为：先将光纤穿过适配器并夹紧，放置在加热器4上面的平台上，然后将正对压块部分保偏光纤的外包层去除。添加压块，压块和定位销之间是滑动配合，可在定位销上做自由的上下滑动。通过旋转适配器来旋转光纤，从而改变慢轴的方向。当确定慢轴后，锁死适配器，并截断光纤，将光纤支座水平放在卡片的槽中，光纤正好可放入光纤支座事先开好的槽中，截断后部光纤，点胶粘接。由于工艺中选取的胶水为热固化胶，故需打开加热器，加热固化。固化后连同光纤一起，取下光纤支座，即定轴粘接完成。

[0027] 根据上述原理，以下结合保偏光纤定轴粘结工艺，对本发明方法进行详细说明，保偏光纤定轴粘结工艺主要工艺由：Ⅰ支座制作、Ⅱ安装穿接、Ⅲ应力定轴、Ⅳ粘接固化四大步骤组成。

[0028] 具体的工艺如图1所示：1、在选取的基片上划切细槽，作为埋光纤使用。2、用划片机按细槽位置划切出形状如图2所示的光纤支座。3、用镗槽机将细槽一端扩大为可放置带包层光纤的宽槽。4、将做好的光纤支座清洗干净并烘干。5、将光纤支座安放在光纤支座定轴粘结仪上，用卡片卡紧。6、将光纤穿过粘结仪，一端接具有高消光比的线偏振光，一端接消光比计。7、用体视显微镜观察光纤支座，并进行粗略调节，使保偏光纤慢轴垂直与光纤支座的表面。8、在光纤上施加压块并调节压块的重量，从而改变应力的大小，观察消光比计的变化。9、当施加压块或改变压块重量，消光比不变时，锁紧粘结仪上的锁紧光纤螺母。10、加热光纤支座粘结仪。11、待温度升到90℃后，在支座宽槽部位滴上EPO-TEK364热固化胶。12、等待30分钟固化完成后，切断剩余光纤，粘结工作完成。

[0029] 用本实施方法制作出的集成光学光纤陀螺芯片与保偏光纤耦合后，插入损耗小于3.3dB，消光比在30—34dB之间。