长飞单模耦合光纤及其应用

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1、技术白皮书WhitePaper发布日期：2015-04（第一版）长飞单模耦合光纤及其应用引言长飞单模耦合光纤是专门为制作熔融拉锥型光纤器件开发的特种光纤产品。与普通单模光纤相比，该系列光纤在高温处理（如熔接、拉锥等）时具有更优越稳定的性能，表现为低传输损耗、弯曲损耗、熔接损耗和拉锥损耗，因而适用于光纤耦合器和光纤传感器的研发、生产。单模耦合光纤的应用性能可通过熔融拉锥和熔接实验进行测试评估。其中熔融拉锥实验包括单根光纤拉锥、光纤分路器和WDM光纤耦合器的制作，根据光纤在拉锥过程中的损耗水平和器件的指标来

2、衡量光纤性能的好坏。下面以长飞C980光纤为例介绍耦合光纤的性能评估，并与国外同类产品HI1060FLEX进行比较。1.光纤指标长飞C980光纤和康宁HI1060FLEX光纤的指标如表1所示。表1.C980和HI1060FLEX的指标对比C980HI1060FLEX4.0±0.3@980nm4.0±0.3@980nm模场直径(μm)6.3±0.3@1550nm6.3±0.3@1550nm截止波长(nm)930±40930±40≤2.5@980nm≤2.5@980nm光学指标损耗(dB/km)≤1.0@1

3、550nm≤1.0@1550nm宏弯(@20mmO.D.)≤0.01@980nm≤0.01@1550nm(dB/turn)≤0.01@1550nm典型数值孔径0.220.22包层直径(μm)125±0.5125±0.5几何参数涂层直径(μm)245±10245±10芯/包同心度(μm)≤0.3≤0.3机械性能筛选强度(kpsi)100or200100or2002.光纤拉锥图1是熔融法光纤拉锥的原理示意图。实验时采用熔融型光纤拉锥机，通过调整H2流量和拉伸速度控制光纤锥区的几何参数和拉锥损耗。在拉伸光纤的

4、过程中拉锥机能够自动检测并记录光功率和拉锥损耗的变化。图1.光纤熔融拉锥示意图分别对C980光纤和HI1060FLEX光纤拉锥得到图2所示的测试结果，光源采用980nm单模泵浦光源，H2流量180ml/min,拉锥速度150μm/s。从图2可以看出C980光纤拉伸期间光功率和拉锥损耗的变化很平缓技术白皮书WhitePaper发布日期：2015-04（第一版）且损耗始终低于0.1dB，与相同工艺条件下HI1060FLEX光纤的表现一致（HI1060FLEX的拉锥损耗约为0.1dB）。图2.C980光纤(上

5、)和HI1060FLEX光纤(下)拉伸过程中光功率/损耗随拉伸长度的变化。（P1：输出光功率，EL：拉锥损耗）表2是分别对长飞两种型号的耦合光纤C980和C1060进行多次拉锥得到的实验结果。表2.长飞单模耦合光纤拉锥损耗测试结果光纤型号拉锥损耗C980≤0.2dB@980nm；≤0.2dB@1550nmC1060≤0.2dB@980nm3.60/40光纤分路器基于C980光纤良好的拉锥特性，利用光纤分路器实验对光纤的应用性能做进一步的评估。采用“交叉熔拉”工艺，光源为980nm单模泵浦光源，拉伸速度调

6、至150μm/s，耦合分光比设为60:40。图3是两根C980光纤从熔融拉伸到功率开始耦合，再到达到预设分光比的过程中光功率和损耗的变化。由图可见在此期间器件的附加损耗也一直低于0.1dB。技术白皮书WhitePaper发布日期：2015-04（第一版）图3.60/40光纤分路器实验中光功率/附加损耗随拉伸长度的变化（P1&P2：两输出端光功率，EL：附加损耗，CR：分光比）4.980/1550WDM光纤耦合器C980光纤的另一个应用是制作980/1550WDM耦合器。由于在制作过程中有两个光源参与，需

7、首先观察光纤在拉伸过程中针对980nm和1550nm两个波长光纤损耗是如何变化的。采用“交叉熔拉”工艺，将分光比调至99:1，分别记录980nm和1550nm光功率和光纤损耗随光纤拉伸长度的变化。如图4所示两个波长的损耗水平均低于0.1dB。图4.980/1550WDM耦合器制作过程中980nm(上)和1550nm(下)的光功率和器件附加损耗随光纤拉伸长度的变化（P1&P2：两输出端光功率，EL：附加损耗，CR：分光比）技术白皮书WhitePaper发布日期：2015-04（第一版）表3列出了用C980

8、光纤制作的980/1550WDM耦合器的关键参数指标，数据表明C980光纤在制作这类WDM耦合器时具有插损低、隔离度高的优点，且制备成品率高，器件指标重复性好，应用性能接近同类产品HI1060FLEX光纤，对某些指标如1550nm的插损C980光纤甚至明显优于HI1060FLEX光纤。表3.基于C980和HI1060FLEX光纤的980/1550WDM耦合器的参数对比C980HI1060FLEX25.080±0.325@980nm27.84