模场直径扩大的光纤以及扩大光纤模场直径的方法

专利名称：模场直径扩大的光纤以及扩大光纤模场直径的方法
技术领域：
本发明涉及光纤与其它具有不同光学性能的光波导之间的连接。尤其，本发明涉及一种模场直径(“MFD”)扩大的光纤，以及一种用于扩大光纤MFD以供后来与MFD较大的光纤连接的方法。
尽管本发明可用于许多连接场合，但它特别适于将特种光纤连接到标准单模光纤，本文将对这方面作特别描述。
背景技术：
由于光纤工业已经成熟，诸如掺铒光纤、色散补偿光纤、纤维布拉格光栅光纤以及长周期光栅光纤等特种光纤在光子光波系统中变得越来越重要。为了提供必要的性能，需要将这些和其它特种光纤与其它光纤或光学器件相连接，但又不造成过大的连接损耗或“接头损耗”，这是光子光波系统领域中的熟练技术人员所知的。无一例外，这些特种光纤的MFD大小和其它方面都不同于将与特种光纤连接的光纤或器件的MFD。连接MFD不匹配的光纤一般会产生过大的接头损耗。标准单模光纤是现今最常用的光纤，它也不例外。
多年来，已经开发了许多技术，用于限制因MFD不匹配而产生的接头损耗负作用。迄今为止，已尝试用物体锥形化、同轴式光学器件以及热扩散的膨胀纤芯(“TEC”)方法来适当地匹配光纤和其它具有不同MFD的器件的模场。物体锥形化包括下锥形化和上锥形化两种。同轴式光学器件包括透镜之类的简单光学器件，以及与诸如隔离器和调制器等微型光学器件结合的扩束光纤。TEC方法包括那些通过扩散来扩大MFD的方法。
在下锥形化方法中，首先用传统方法熔接光纤，然后对光纤的接头部分加热，以便可以拉伸光纤。用这种方式，软化后的接头部分可以变成锥形。由于锥形以及MFD在纤芯直径较小的光纤中扩展可以减小纤芯的不对准性，所以与原始的非锥形接头相比，可以减小接头损耗。但是，用此方法制造的锥形对形体扰动或外界的折射率变化很敏感，因为模场不再紧束纤芯。另外，锥形光纤的外直径在拉丝过程中会改变，因此对于任何连接都需要提供特殊的光纤插头。
与下锥形化方法不同，上锥形是在拉预制棒的阶段形成的，并会产生膨胀的纤芯。纤芯膨胀导致了MFD扩大。此方法一般可用于掺铒光纤“EDF”与普通单模(“SM”)光纤之间的机械连接、粘合连接或连接器。但是，此方法还要求连接器具有特殊的插头，并且还需要特殊的预制棒。
大多数同轴式光学器件使用透镜元件，用于准直来自发射光纤的光束，或者将扩展的光束聚焦到接收光纤的纤芯上。其它组合器件，诸如层叠偏振器、微隔离片或嵌入光纤的调制器等，在某些特种光纤中存在热致和掺杂物扩散。但是，这两种方法都很复杂、不稳定，并且昂贵。另外，对于使用透镜的器件，对准是关键问题。
TEC方法利用掺杂物在加热光纤中扩散的现象来扩大MFD。将两根MFD不同的光纤熔接的通常做法是，连续或绝热地改变一根或两根光纤的纤芯直径，使得MFD在其边界处匹配。在掺杂物扩散过程中，纤芯直径局部变大，并且与普通光纤部分相比，相对折射率的差局部变小。结果形成一锥形纤芯，从而在光纤中形成锥形MFD。因此，TEC方法是一种局部扩大光纤MFD的有效方法。但是，如以下将进一步讨论的，迄今为止本领域已知的TEC方法对于某些应用是无效的。
TEC技术实施方法一般可归于两类中的一类。第一类是在炉或燃气器内对MFD较小的光纤进行热处理，然后将经扩大的光纤与MFD较大的光纤熔接。第二类是先熔接两根光纤，然后加热以扩散熔接区。在第一种方法中，一般用炉子或微燃烧器为扩散提供热量。由于大多数炉子有温度限制，所以该工艺一般要化几小时才能完成，并且要求在从光纤上剥下原始涂层后马上施加一碳涂层。
施加碳涂层是很贵的，并且费时，但对减少适当扩散掺杂物所需的热接触时间却是必要的。即使炉内温度一般并非极端温度，但长时间接触气焰会使光纤发脆。为此，用最大温度大约为1300°的开端炉处理光纤。使用这种开端炉一般要求将Δ为1％的光纤受热10小时以上。由于开端炉的温度梯度较小，所以在达到最大直径之前，纤芯沿至少200mm光纤长度慢慢地扩大。结果，光纤中较长的经热处理的部分具有相对较低的机械强度，需要在有效用于光子元件中之前进行额外保护和包装。另外，由于炉子和微燃烧器系统具有较大的规模，所以第一种方法不容易在必须制作许多光纤接头的现场使用。
只有小MFD光纤之纤芯掺杂物的扩散系数大大地大于大MFD光纤之掺杂物的扩散系数时，第二种方法才能工作得很好。掺铒的小MFD光纤是一典型的例子。对于高Δ(“HD”)和单模(“SM”)光纤，两者都用慢扩散的锗来掺杂，但用该方法不能完全消除纤芯的不连续性。当用电弧熔接放电来制造接头时，所得到的接头损耗一般在0.3dB左右。这仍然太高，不能接受，因为在光学网络中一般存在许多这样的熔接连接。因此，仅仅在连接后加热熔接部分是不能实现绝热耦合的。
鉴于以上叙述，需要一种MFD扩大的光纤，该扩大的MFD与光子元件(或其它光子光波系统)中光纤或其它光波导器件的较大MFD相匹配，致使光纤可以一致性地连接，并且接头损耗最小。另外，需要一种扩大光纤MFD的方法，该方法容易重复；应用时坚固；消耗有限时间和资源；相对光纤长度产生一较小的MFD扩大区；当MFD扩大的光纤与另一光纤相连时接头损耗最小，并且能够在现场完成。

发明内容
因此，本发明涉及一种MFD扩大的光纤，以及一种用于扩大光纤MFD的方法。所述方法不需要为光纤内纤芯扩散，并因此有利于形成扩大的MFD而长时间地在炉中加热。这种MFD扩大的光纤具有一优点，即它具有较短的膨胀模场区，接头后更容易保护。并且为光纤提供了足够的强度。当本发明的MFD扩大光纤与标准SM光纤相连时，较短的膨胀模场区可以形成光子子组件，并缩小包装尺寸。相应地，子组件成本降低以及子组件维修次数减少。
本发明扩大光纤MFD的方法具有一优点，即热处理时间短。短时间热处理可以使本领域的熟练技术人员快速确定各种光纤接头组合可以获得的最小接头损耗。同样，很容易确定各种光纤组件的目标损耗。相反，那些需要几小时热处理的方法要化费一整天或更长的时间，才能确定单个接头是否提供了可接受的接头损耗。另外，本发明的方法不需要对光纤尾纤进行特殊的处理，因为尾纤的长度很短。
为了获得这些和其它优点，可以在光纤中形成一绝热锥形。其方法是，靠近热源，对准并邻接小MFD光纤的切割端和大MFD光纤的切割端，形成接缝。使接缝偏移热源产生的加热区中心一段预定的距离，并且在加热区加热，以连接光纤并扩大MFD，与此同时监测接头损耗的降低。当观察到接头损耗达到或充分接近目标损耗时，停止加热，并在加热区中心将所述热源的热量传递给小MFD光纤的地方，切割小MFD光纤。
在另一方面，本发明包括一种光纤，它具有周围包裹着包层的纤芯，以及一切割端，在切割端中形成一个长度小于1cm的绝热锥形。切割端适于连接具有较大MFD的第二光纤，接头损耗小于0.1dB。
在另一方面，本发明包括一种与波分复用系统(“WDM”)系统一起使用的元件。该元件包括一个MFD较大的光纤输入光纤跨度和一根小MFD光纤，其中所述小MFD光纤至少具有一个纤维布拉格光栅和一个MFD扩大的部分。依照本发明的上述这些方面，小MFD光纤的MFD扩大部分与输入光纤跨度熔接。
本发明的附加特征和优点将在以下详细描述中叙述，并通过描述部分清楚，或者通过实施本发明而认识到。本领域的熟练技术人员应该理解，以上一般描述和以下详细描述都是举例性的，它们试图为所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图有助于进一步理解本发明，其包括在本说明书中，并构成说明书的一部分。附示了本发明的几个实施例，它们与描述部分一起用于说明本发明的原理。
附图概述

图1是一曲线图，示出了依照本发明在MFD扩大期间接头损耗与发弧时间的关系。
图2是一局部放大截面图，示出了依照本发明的小MFD光纤和大MFD光纤的端部，每一端剥除了其原始涂层。
图3是一局部放大截面图，示出了依照本发明的小MFD光纤位于示意画出的切割器内。
图4是一局部放大截面图，示出了依照本发明的小MFD光纤和大MFD光纤，示意它们分别与功率计和激光源相连，并且在示意画出的熔接接头内形成一接缝。
图5是一局部放大截面图，示出了本发明图4中小MFD光纤和大MFD光纤的MFD的扩大。
图6是一局部放大截面图，它在示意画出的切割器中示出了本发明MFD扩大的光纤。
图7是一局部放大截面图，示出了依照本发明的MFD扩大的光纤，图中该光纤与一大MFD光纤连接，形成一光纤元件。
图8是一示意图，示出了包含本发明元件的固定波长去除模块。
本发明较佳实施例的详细描述在快速发展的光子光波系统领域中，诸如掺铒光纤、色散补偿光纤、纤维布拉格光栅光纤和长周期光栅光纤等特种光纤扮演着越来越重要的角色。不幸的是，这些和其它光纤的固有性能使它们很难用于光子光波系统。具体地说，特种光纤与标准光纤和其它光波导元件之间MFD不匹配，这使得在这些系统中进行光纤连接或接头成为一项艰难的任务。
特别是，印有纤维布拉格光栅的光纤要求纤芯具有高浓度的锗掺杂物，这使得光纤具有较小的MFD。在这些光纤中，布拉格光栅在略小于布拉格波长的波长上与纤芯模式耦合，以便回传包层模。由于布拉格波长与包层模开始吸收之间的窗口限制了可以使用纤维布拉格光纤器件的波分复用(“WDM”)信道的总数，所以希望增大布拉格波长和包层模开始之间的窗口。从相位匹配的角度来看，通过增大Δ可以加宽窗口，其中Δ是纤芯折射率和包层折射率之间的相对差。在实践中，对于刻写在Δ为0.36％的SMF28光纤上的纤维布拉格光栅，其包层模开始窗口为2nm，而在2％HD光纤中，窗口增大到7nm。因此，希望在WDM系统和其它元件中使用高Δ的光纤。
依照本发明，用诸如电弧熔接接头机、钨丝或CO2激光器等高度局域性的高温热源来扩大MFD，以形成绝热锥形。本领域的熟练技术人员知道，电弧熔接接头机的电弧放电温度不仅取决于放电电流，而且取决于电极条件。因此，通过测量电流的发弧时间不足以控制MFD的扩大。另外，由于电弧熔接接头机提供的电弧区较窄，所以要求以10μm的定位精度精确切割，以便在光纤端部一致获得相同的扩展模场。这些缺点早先排除在熔接之前用电弧熔接接头机来扩大MFD。
现在详细参照本发明的一例示实施例，该例图示于附图中。图1用曲线示出了在熔接掺锗光纤和标准单模光纤期间接头损耗随发弧时间的变化。在本例中，掺锗光纤的Δ值为2％，标准单模光纤是Corning股份有限公司制造的SMF28光纤。标号12表示初发电弧，它熔融了MFD大小不同的两根光纤。当给光纤提供附加电流时，曲线10的斜率降低。在此期间，由于锗从HD光纤的纤芯扩散到HD光纤的包层区，所以接头损耗不断降低。如曲线10所示，斜率的降低一直持续到这两根光纤可获得的最小接头损耗，如图1中标号14所示。在本例中，大约用105秒达到最小接头损耗0.33dB。此最小接头损耗相对较高，其原因是HD光纤的MFD与SM光纤的MFD在接缝处不匹配。然后，当对热区施加附加电流时(标号16表示)，接头损耗增加。在此期间，纤芯过度膨胀。
由于在制造光纤期间使用高容限，所以对于连接任何掺锗的Δ为2％的光纤和由Corning股份有限公司制造的任何标准SMF28，接头损耗对发弧时间的曲线都大体上类似于图1中曲线10所示的情况。因此，最小接头损耗大约为0.33dB。尽管达到此最小损耗所需的时间会因电极条件等变量而变化，但最小损耗本身可用来确定该光纤组合的目标接头损耗。
目标损耗总是略大于可获得的最小接头损耗，因为掺锗HD纤芯在电弧中心的膨胀大于熔接边界的膨胀。因此，用实验方法通过几次迭代便可确定目标损耗。通过这种实验，已经确定，当提供掺锗的Δ为2％的光纤并将该光纤与标准SMF28光纤相连时，对于本发明的MFD扩大，目标损耗为0.45dB是最佳的。换句话说，当熔接边界处的接头损耗达到图1中标号18所指的0.45dB时，将最佳地扩大掺锗2％Δ光纤的MFD，使其与标准SMF28光纤的MFD匹配。相应地，可以如下所述实现本发明的方法。
图2-6示出了本发明用于扩大光纤MFD的方法的较佳实施例。如图2所示，在掺锗2％Δ光纤20的一段长度上剥除其原始涂层22，露出周围包裹着包层26的小直径纤芯24。同样，在标准单模SMF28光纤30的一段长度上，剥除其原始涂层32，露出周围包裹着包层36的大直径纤芯34。将高Δ光纤20放在诸如York EFC 11超声波切割器等传统的切割器40中，使原始涂层22的端部(或者其它界标)与图3示意的切割器40上的线标(line mark)42或其它参考点对准。为了帮助对准，最好使用低倍率的显微镜(30倍)。当在切割器40内适当定位时，线标42以至涂层端22与切割器刀片(未图示)之间的距离大约为18mm。切割高Δ光纤20，在其未涂覆端上作精确切割28。尽管附图中未作显示，但也可以将大MFD光纤30放在切割器40中，对未涂覆端38进行切割。
如图4示意示出的，将小MFD光纤20和大MFD光纤30的未涂覆端分别与诸如Hewlett Packard HP8153A型万能表等功率计44和激光源46光学连接，以便在接头期间监测连接损耗。由于光具有可逆性，所以连接损耗或接头损耗与激光器46所发激光束的传输方向无关。因此，可以将激光器46与小MFD光纤20相连，而将功率计44与大MFD光纤30相连，这不会影响本发明的方法。如图4进一步所示的，将小MFD光纤20的切割端28和大MFD光纤30的切割端38定位在诸如Ericsson股份有限公司制造的FSU 975型电弧熔接接头机等熔接接头机48内。对熔接接头机48编程，将两端28和38合在一起，使它们彼此前后邻接并适当对准。
熔接接头机48的另一个功能是，将光纤接缝50偏移一段已知距离，如图5所示，最好为100μm，使得小MFD光纤位于电弧区或加热区52内的部分大于大MFD光纤位于电弧区内的部分。本领域的熟练技术人员应该理解，还可以偏移电弧区，而不偏移接缝50。此目的是向小MFD光纤20而不是接缝50施加最高强度的热量。最初，电弧放电电流大约为15.5mA，发弧时间大约为2秒，光纤20和30在接缝50处熔接。当激光器46发出的激光通过光纤30和20时，对电弧区52间歇地施加附加电弧，以扩散小MFD光纤20位于电弧区52内的纤芯中的掺杂物(在本例中，为锗)。由于大MFD光纤30的纤芯中也有掺杂物，所以大MFD光纤30位于电弧区52内的纤芯膨胀也会扩大，虽然遍布得小些。
在一个已证明合适的例子中，以10秒周期反复施加电弧电流，并用功率计44监测连接损耗的下降。当用功率计44测得的接头损耗下降到低于0.8dB时，逐渐减小发弧时间，以便更精确地控制损耗。有选择地施加大约在2-6秒范围内的较短发弧时间，直到功率计44测得的接头损耗减小至大约为0.45dB的目标损耗。如以上所讨论的，如图1中接头损耗曲线10在标号14处指出的，目标损耗略大于可获得的最小接头损耗。图5所示的结果是一根熔融光纤54，它具有包含MFD扩大部分56的小MFD光纤部分20，以及包含MFD扩大部分58的大MFD光纤部分30。根据电极条件，此工艺阶段所需的总发弧时间大约为1-22分钟。
参照图6，将熔融光纤54放在切割器40内，并且在30倍显微镜的帮助下，使涂层端22(或其它界标)向切割刀片(未图示)偏移一段距离，该距离与接缝50在熔接接头机48中偏移的距离相同，最好为100μm。然后，切割熔融光纤54，产生一根MFD扩大的光纤80，它在第二切割端62处具有一绝热锥形60。由于熔融光纤54在此切割步骤期间作了偏移，所以切割点是膨胀模场区56中暴露在最高温度下的一点，而最高温度点是由电弧区52的中心提供的。因此，在第二切口62处，MFD64最适宜连接标准单模SMF28光纤。
现在涉及本发明的另一方面，图6还示出了本发明MFD扩大的光纤80。MFD扩大的光纤80具有小直径纤芯82，周围包裹着包层84，包层的折射率大于纤芯82的折射率。光纤80最好是Δ为2％的高Δ光纤，在纤芯82内含锗。光纤80中至少有一部分带有原始涂层86，而未涂覆部分在其切割端62具有扩大的纤芯区或绝热锥形60。绝热锥形占据光纤80未涂覆部分的长度小于1cm，并且最好为1mm或更小。尽管在较佳实施例中，光纤80掺了锗，但本领域的熟练技术人员应该理解，包含诸如铒、硼、氟或其它掺杂材料等其它掺杂物的光纤纤芯也可以形成本发明的光纤。如图7所示，在光纤80之切割端62处的MFD64最适宜于连接标准单模光纤70，形成光纤元件72。尽管附图中未画出，但可以用紫外线固化护套和接头的复合设备或本领域已知的其它护套包装和保护光纤70和80的接头74和未涂覆部分。用本发明光纤80形成的光学元件72的典型接头损耗值一般小于0.1dB，并且已有小于0.05dB的记录。
在本发明的光纤80内存在一段1mm长的绝热锥形60，这主要是由于用来扩散光纤80之纤芯82内的锗的纤芯电弧熔接接头机产生较窄的高温区，以及以上详细描述的新颖的偏移步骤。使用电弧熔接接头机的其它好处是，由于电弧放电具有光滑的温度曲线，所以MFD的扩大是绝热的。另外，该绝热区60一般比用本领域其它方法在其它光纤中扩大的区短至少两个数量级。本发明较短的绝热区还可以使光纤80的未涂覆部分大大地短于用本领域其它已知方法生产的具有扩大MFD的光纤未涂覆部分(大约为18mm)。因此，在包含本发明MFD扩大光纤80的光子系统中，将经受更少的偏振模色散(PMD)。另外，在热处理之前，不对光纤80的未涂覆部分作任何特殊处理，并且接头乃至元件的总强度明显大于用本领域已知的其它TEC方法制造的接头。在包装后，依照本发明制造的接头的机械抗拉强度或牵引试验结果大于50kpsi，这可以与SM-SM的机械牵引试验结果相比。另外，依照本发明制造的接头的温度周期为-20℃至80℃，同样可以与SM-SM的规格相比。
在本发明的另一个方面，如图7所示，具有绝热锥形60的MFD扩大光纤80可以与标准单模SMF28光纤70连接，形成元件72，如以上概述的，用于光子光波系统或其它器件。利用SM-SM熔接程序，将绝热锥形60优化的MFD64与标准单模SMF 28光纤70之纤芯68的MFD66对准，并且熔接形成接头74。由于在接头74处MFD匹配良好，所以元件72的接头损耗小于0.1dB。
图8画出了这种元件的一个实施例。图中，元件82形成与WDM系统结合使用的较大去除模块84的一部分。本领域的熟练技术人员应该理解，元件82还可以形成WDM系统中添加模块的一部分，并且还可以用于其它光子光波系统中。图8所示的元件82是通过熔接MFD扩大光纤80和标准单模SMF28光纤70以形成接头74而制成的。MFD扩大的光纤80包括多个联级的纤维布拉格光栅86，它们通过多个熔接接头88相连。每个纤维布拉格光栅86都印刻在HD光纤上，因此在具有相同MFD的光纤之前制作熔接接头88。相应地，熔接接头88可以用目前本领域已知的方法来制作。如图8中进一步显示的，标准单模SMF28光纤70形成光环行器90的尾纤，而光环行器90与输入光纤跨度(input optical fiber span)92相连。输出光纤跨度94也是标准单模SMF28光纤，因此它要通过依照制造的熔接接头96与MFD扩大光纤80的远端。纤维布拉格光栅86和光环行器90协同，使得WMD系统去除与光栅86相对应的选定信道。除了实现该功能之外，由于元件82减少了组件的总插入损耗，所以提供了与本领域已知的其它元件不同的优点。
在另一实施例中，MFD扩大的光纤80包括多个联级的WDM添加/去除滤光器(未图示)，并与标准SM光纤熔接。因此，无需使用光环行器，滤光器直接与SM光纤跨度相连。
本领域的熟练技术人员应该理解，可以不脱离本发明精神或范围，对本发明MFD扩大的光纤以及用于扩大光纤MFD的方法进行各种变化和改变。因此，本发明试图覆盖发明的这些变化和改变，只要它们落在所附权利要求及其等效物的范围内。另外，如本文中具体要求保护的，在权利要求书的所有“手段(或步骤)加功能”的单元中，相应的结构、材料、行为和等效物都试图包括与其它所要求单元结合实现所述功能的任何结构、材料或行为。
权利要求书按照条约第19条的修改1．一种光纤，它具有MFD且适于连接具有较大MFD的第二光纤，其特征在于，所述光纤包括包层；纤芯，它被所述包层包裹着；和切割端，在切割端中形成一个长度小于1cm的绝热锥形，所述切割端适于与第二光纤接头，接头损耗小于0.1dB，其中所述绝热锥形是通过对所述光纤加热不到3分钟而形成的。
2．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形的长度小于2mm。
3．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形的长度小于1mm。
4．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形用电弧熔接接头机形成。
5．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形用CO2激光器形成。
6．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形用钨丝热源形成。
7．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述纤芯包含锗。
8．一种光纤，它具有MFD且适于连接具有较大MFD的第二光纤，其特征在于，所述光纤包括包层；纤芯，它被所述包层包裹着；和切割端，在切割端中形成一个长度小于1cm的绝热锥形，所述切割端适于与第二光纤接头，接头损耗小于0.1dB，所述光纤的Δ大于1％。
9．如权利要求8所述的光纤，其特征在于，所述Δ大约为2％。
10．如权利要求8所述的光纤，其特征在于，所述光纤的Δ大于2％。
11．一种在光纤中形成绝热锥形的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤靠近热源，对准并邻接具有小MFD的第一光纤的切割端和具有大MFD的第二光纤的切割端，形成一接缝；将所述接缝偏移所述热源的加热区中心一段预定的距离；在加热区中加热，以连接光纤并扩大MFD；在加热步骤期间，监测接头损耗的下降；
当接头损耗达到或充分接近目标损耗时，停止加热；在加热区中心将所述热源的热量传递给所述第一光纤的地方，切割所述第一光纤。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于，光纤具有原始涂层，并且所述对准和邻接步骤还包括以下步骤，即对第一光纤和第二光纤的至少一部分去除原始涂层。
13．如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一光纤的纤芯包含锗，并且所述加热步骤包括以下步骤，即使锗扩散到第一光纤的包层中。
14．如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述热源是具有电极的电弧熔接接头机，并且所述加热步骤包括以下步骤，即在电极两端间歇地加电弧。
15．如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一光纤的Δ大于1％，并且所述加热步骤包括以下步骤，优化第一光纤的MFD，以便与第二光纤的MFD匹配。
16．如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤，即熔接切割后的第一光纤和另一光纤，并且所得的接头损耗小于0.1dB。
17．如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一光纤的纤芯包含铒，并且第二光纤是单模光纤，所述加热步骤包括以下步骤，即使铒扩散到第一光纤的包层中。
18．如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一光纤的纤芯包含铒，并且第二光纤是具有掺锗纤芯的单模光纤，所述加热步骤包括下述步骤，即使铒扩散到所述第一光纤的包层中，以及使锗扩散到所述单模光纤的包层中。
19．一种与WDM系统一起使用的元件，其特征在于，所述元件包括输入光纤跨度，它具有较大的MFD；小MFD光纤，它至少具有一个纤维布拉格光栅和一个MFD扩大的部分，所述MFD扩大的部分与所述输入光纤跨度熔接。
20．如权利要求19所述的元件，其特征在于，所述输入光纤跨度包括光环行器，并且所述小MFD光纤跨度包括多个联级的纤维布拉格光栅。
21．如权利要求20所述的元件，其特征在于，还包括具有较大MFD的输出光纤跨度，并且所述输出光纤跨度与所述小MFD光纤和WDM系统相连。
权利要求
1．一种光纤，它具有MFD且适于连接具有较大MFD的第二光纤，其特征在于，所述光纤包括包层；纤芯，它被所述包层包裹着；和切割端，其中形成一个长度小于1cm的绝热锥形，所述切割端适于与第二光纤接头，接头损耗小于0.1dB。
2．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形的长度小于2mm。
3．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形的长度小于1mm。
4．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形用电弧熔接接头机形成。
5．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形用CO2激光器形成。
6．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述绝热锥形用钨丝热源形成。
7．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述纤芯包含锗。
8．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，还包括大于1％的Δ。
9．如权利要求7所述的光纤，其特征在于，Δ大约为2％。
10．如权利要求1所述的光纤，其特征在于，还包括大于2％的Δ。
11．一种在光纤中形成绝热锥形的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤靠近热源，对准并邻接具有小MFD的第一光纤的切割端和具有大MFD的第二光纤的切割端，形成一接缝；将所述接缝偏移所述热源的加热区中心一段预定的距离；在加热区中加热，以连接光纤并扩大MFD；在加热步骤期间，监测接头损耗的下降；当接头损耗达到或充分接近目标损耗时，停止加热；在加热区中心将所述热源的热量传递给所述第一光纤的地方，切割所述第一光纤。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于，光纤具有原始涂层，并且所述对准和邻接步骤还包括以下步骤，即对第一光纤和第二光纤的至少一部分去除原始涂层。
13．如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一光纤的纤芯包含锗，并且所述加热步骤包括以下步骤，即使锗扩散到第一光纤的包层中。
14．如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述热源是具有电极的电弧熔接接头机，并且所述加热步骤包括以下步骤，即在电极两端间歇地加电弧。
15．如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一光纤的Δ大于1％，并且所述加热步骤包括以下步骤，优化第一光纤的MFD，以便与第二光纤的MFD匹配。
16．如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤，即熔接切割后的第一光纤和另一光纤，并且所得的接头损耗小于0.1dB。
17．如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一光纤的纤芯包含铒，并且第二光纤是单模光纤，所述加热步骤包括以下步骤，即使铒扩散到第一光纤的包层中。
18．如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一光纤的纤芯包含铒，并且第二光纤是具有掺锗纤芯的单模光纤，所述加热步骤包括下述步骤，即使铒扩散到所述第一光纤的包层中，以及使锗扩散到所述单模光纤的包层中。
19．一种与WDM系统一起使用的元件，其特征在于，所述元件包括输入光纤跨度，它具有较大的MFD；小MFD光纤，它至少具有一个纤维布拉格光栅和一个MFD扩大的部分，所述MFD扩大的部分与所述输入光纤跨度熔接。
20．如权利要求19所述的元件，其特征在于，所述输入光纤跨度包括光环行器，并且所述小MFD光纤跨度包括多个联级的纤维布拉格光栅。
21．如权利要求20所述的元件，其特征在于，还包括具有较大MFD的输出光纤跨度，并且所述输出光纤跨度与所述小MFD光纤和WDM系统相连。
全文摘要
本发明是一种普通小模场直径(“MFD”)的光纤,它具有包裹着包层的纤芯、一切割端和一扩大的模场直径。形成扩大MFD的方法是用高度局域化的热源使小MFD光纤之纤芯中的一种或多种掺杂物热扩散。所得到的绝热锥形具有扩大的MFD,该MFD适宜于连接另一个MFD较大的光纤。在小MFD光纤中形成绝热锥形的方法是对准并邻接两根MFD不同的光纤的切割端,以形成一接缝。使接缝偏移热源加热区的中心一段预定距离,从而连接两光纤并扩大模场直径。随着模场直径扩大,监测接头两端的接头损耗。当接头损耗达到或充分接近目标损耗时,停止加热,并在接头光纤中MFD较小部分的MFD经光学扩大后与另一光纤的MFD匹配的地方,切割所述接头光纤。
文档编号G02B6/26GK1320222SQ99811355
公开日2001年10月31日 申请日期1999年9月20日 优先权日1998年9月25日
发明者吴奇 申请人:康宁股份有限公司