一种空心光纤连接器及其制备方法与流程

本发明属于光通信，更具体地，涉及一种空心光纤连接器及其制备方法。

背景技术：

1、空心光纤是最近几年新发展起来的一种新型光纤，纤芯为空气芯的空心光纤利用了光在空气中的传播速度比玻璃快50％这一原理，空心光纤内部有一个充满空气的中央通道，周围环绕着一圈玻璃毛细管环，其横截面看起来很像蜂巢，中间有一个空孔，空心光纤特殊的结构设计将光限制在中间空气纤芯内传输。通常认为空心光纤指的是空心光子带隙光纤、空心布拉格光纤和耦合抑制导光空心光纤等，它们共同的特点是：一个充满空气的中心芯，外环的玻璃用于引导激光束，信号传输速度能保持在非常接近光速的水平。

2、在光纤通信系统中，需要经常将光纤与光纤，或将光纤与设备进行连接，且经常需要进行可拆卸的活动连接。在光纤活动连接过程中，光纤的两个端面需进行精密对接，最重要的就是要使两根光纤的轴心对准，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去。空心光纤由于纤芯是空气孔，在进行活动连接的过程中会有周围环境中的水汽或其他杂质进入空气孔中，造成纤芯堵塞，从而影响光信号传输。

3、现有关于空心光纤连接器的研究，例如，某空心光纤连接器采用加热的方式使光纤的空气纤芯塌陷从而封住空气孔，然后再通过进行研磨来处理光纤端面。但是该方法的塌陷部分的长度难以控制和测量，容易导致连接器的插入损耗显著增加，同时塌缩后的光纤包层直径会发生变化，影响光纤外径与插芯孔径的匹配效果，会导致插入损耗进一步增加。还有一些空心光纤连接器需要对插芯体进行二次加工，不仅增加了技术难度和生产成本，还会耗费更多的人力和工时，严重影响生产效率。又例如，某空心光纤连接器由辅助光纤、空气芯光子带隙光纤以及单模光纤构成，辅助光纤中纤芯材料的折射率大于空气芯光子带隙光纤的包层材料的折射率；辅助光纤位于空气芯光子带隙光纤的空气纤芯内，被空气芯光子带隙光纤的空气孔塌陷后的形成的结构紧紧包住形成折射率引导型光纤，折射率引导型光纤与单模光纤连接，该方案中所需的单模辅助光纤需要经过腐蚀才能与空心光纤进行匹配，腐蚀工艺难以控制，实际操作难度较大，难以规模化量产。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种空心光纤连接器及其制备方法，解决现有技术中空心光纤连接器的插入损耗较高的问题。

2、本发明提供一种空心光纤连接器，包括：模场适配器、空心光纤、第一光纤和插芯体；所述模场适配器为中空结构，所述中空结构沿中轴线依次设置有第一容纳部、模场匹配部和第二容纳部；所述第一容纳部用于插入所述第一光纤，所述第一光纤用于封堵所述空心光纤的空气孔；所述第二容纳部用于插入所述空心光纤；所述模场匹配部为锥形中孔结构，所述锥形中孔结构的内壁镀有反射膜，所述模场匹配部用于实现所述空心光纤与待连接的单模光纤之间的模场匹配；所述空心光纤、所述第一光纤分别插入至所述模场适配器并进行固化后得到组合体，所述组合体与所述插芯体组装形成空心光纤连接器。

3、优选的，所述模场匹配部一端的模场直径与所述空心光纤的模场直径匹配，所述模场匹配部另一端的模场直径与待连接的单模光纤的模场直径匹配，所述空心光纤的模场直径大于待连接的单模光纤的模场直径。

4、优选的，所述模场适配器为具有定制结构的玻璃毛细管。

5、优选的，所述模场适配器为具有定制结构的三维立体光波导，所述三维立体光波导的材料为石英玻璃或硅基材料。

6、优选的，所述第一光纤为无芯光纤、多模光纤或自聚焦光纤。

7、优选的，所述第一光纤的长度小于或等于200um。

8、优选的，所述模场适配器还设置有准直部，所述准直部位于所述第一容纳部和所述模场匹配部之间，所述准直部为圆形中孔结构，所述圆形中孔结构的内壁镀有反射膜，所述准直部用于对光信号进行准直。

9、优选的，所述模场适配器和所述插芯体的端面均进行了研磨抛光以及镀抗反射膜的处理。

10、优选的，所述插芯体为单孔的陶瓷插芯或为多孔的聚合物高分子插芯。

11、另一方面，本发明提供一种空心光纤连接器的制备方法，包括以下步骤：

12、步骤1、制备模场适配器；

13、所述模场适配器为中空结构，所述中空结构沿中轴线依次设置有第一容纳部、模场匹配部和第二容纳部，或者，所述中空结构沿中轴线依次设置有第一容纳部、准直部、模场匹配部和第二容纳部；

14、步骤2、将第一光纤、空心光纤、所述模场适配器以及插芯体进行组装，得到上述的空芯光纤连接器。

15、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

16、(1)本发明首先制备具体特殊结构的模场适配器，模场适配器为中空结构，中空结构沿中轴线依次设置有第一容纳部、模场匹配部和第二容纳部；第一容纳部用于插入第一光纤，第一光纤用于封堵空心光纤的空气孔；第二容纳部用于插入空心光纤；模场匹配部为锥形中孔结构，锥形中孔结构的内壁镀有反射膜，模场匹配部用于实现空心光纤与待连接的单模光纤之间的模场匹配；然后将第一光纤、空心光纤、模场适配器、插芯体进行组装，得到空芯光纤连接器。本发明利用第一光纤实现对空心光纤空气孔的封堵，本发明无需对空心光纤进行加热等处理来实现封堵空气孔的效果，也无需对空心光纤的端面直接抛磨，能够避免空心光纤端面孔壁破碎导致空气孔洞堵塞的情况发生，且不会影响光信号的传输；同时本发明利用具体特殊结构的模场适配器实现空心光纤与待连接的单模光纤之间的模场匹配，能够降低插入损耗，并获得较好的光学连接性能。

17、(2)本发明通过在第一容纳部和模场匹配部之间设置准直部，能够进一步优化光信号的传输质量，提高光学连接性能。

18、(3)本发明提供的空心光纤连接器进行光学连接时，空心光纤彼此之间不直接接触，有效提高了光纤对接耦合效率，且抗污染能力好，环境性能优良。

19、(4)本发明无需对插芯体进行二次加工，也无需实施复杂的操作工艺，因此相对于现有方案，本发明能够降低空心光纤连接器的制备难度和成本，提高制备效率。

技术特征：

1.一种空心光纤连接器，其特征在于，包括：模场适配器、空心光纤、第一光纤和插芯体；所述模场适配器为中空结构，所述中空结构沿中轴线依次设置有第一容纳部、模场匹配部和第二容纳部；所述第一容纳部用于插入所述第一光纤，所述第一光纤用于封堵所述空心光纤的空气孔；所述第二容纳部用于插入所述空心光纤；所述模场匹配部为锥形中孔结构，所述锥形中孔结构的内壁镀有反射膜，所述模场匹配部用于实现所述空心光纤与待连接的单模光纤之间的模场匹配；所述空心光纤、所述第一光纤分别插入至所述模场适配器并进行固化后得到组合体，所述组合体与所述插芯体组装形成空心光纤连接器。

2.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述模场匹配部一端的模场直径与所述空心光纤的模场直径匹配，所述模场匹配部另一端的模场直径与待连接的单模光纤的模场直径匹配，所述空心光纤的模场直径大于待连接的单模光纤的模场直径。

3.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述模场适配器为具有定制结构的玻璃毛细管。

4.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述模场适配器为具有定制结构的三维立体光波导，所述三维立体光波导的材料为石英玻璃或硅基材料。

5.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述第一光纤为无芯光纤、多模光纤或自聚焦光纤。

6.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述第一光纤的长度小于或等于200um。

7.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述模场适配器还设置有准直部，所述准直部位于所述第一容纳部和所述模场匹配部之间，所述准直部为圆形中孔结构，所述圆形中孔结构的内壁镀有反射膜，所述准直部用于对光信号进行准直。

8.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述模场适配器和所述插芯体的端面均进行了研磨抛光以及镀抗反射膜的处理。

9.根据权利要求1所述的空心光纤连接器，其特征在于，所述插芯体为单孔的陶瓷插芯或为多孔的聚合物高分子插芯。

10.一种空心光纤连接器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于光通信技术领域，公开了一种空心光纤连接器及其制备方法。本发明提供的空心光纤连接器包括模场适配器、空心光纤、第一光纤和插芯体；模场适配器为中空结构，中空结构沿中轴线依次设置有第一容纳部、模场匹配部和第二容纳部；第一容纳部用于插入第一光纤，第一光纤用于封堵空心光纤的空气孔；第二容纳部用于插入空心光纤；模场匹配部为锥形中孔结构，锥形中孔结构的内壁镀有反射膜，模场匹配部用于实现空心光纤与待连接的单模光纤之间的模场匹配；空心光纤、第一光纤分别插入至模场适配器并进行固化后得到组合体，组合体与插芯体组装形成空心光纤连接器。本发明能够有效降低空心光纤进行连接时的损耗。

技术研发人员：付新华,周家慧,张黎,褚俊,李鹏,李颖,张磊
受保护的技术使用者：长飞光纤光缆股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17