[其他]單模光纖和具有相同結構的通信系統的耦合裝置

無效

• 申請號: 86107169
• 申請日: 1986-11-05
• 公開（公告）號: CN86107169A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 扎姆斯·阿施利·阿伯森;伊安·阿瑟·懷特
• 申請（專利權）人: 美國電話電報公司
• 主分類號: G02B6/24
• 分類號: G02B6/24;H04B9/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 趙蓉民

本發明涉及的裝置的作用是，將光功率從光纖中耦合出來或將光功率耦合進光纖中或者兩種情況都存在，此外還可以將光功率耦合到由這些裝置所組成的光纖通信系統中。

光通信已經取得了非常迅速的進展，并已發展到連光纖傳輸系統幾乎也成為很普通的程度。光學纖維不只用于干線（即長送線路）上，而且也用于短距離的信息傳輸，如用于局間網絡中，而且還能用在用戶回路中。

在很多應用中，必須或至少有要求在中間部位將光功率注入到纖維波導中，或者在這些部位處將光功率從纖維波導中取出來，或者是兩種需要兼爾有之，同時不能把纖維弄斷或進行連接，而且也不需要對纖維波導中的耦合點進行特殊的處理。一段時間以來，這樣的耦合器在工藝上已被人們知道了，例如美國專利3，931，518（簡寫為′518）介紹了一種耦合器的具體裝置，在本文中被看作為一種“光柵”耦合器。

專利′518中介紹到，光功率可以從光纖中被耦合出來，方法是將一周期性的形變施加在該光纖上，對形變周期進行選擇以便使適當的輻射模之間產生耦合。以這種方式，功率可以諧振性地從低次模傳輸到較高次的導模或束縛模中，而且非諧振性地從較高次的束縛模傳輸到所謂的隧道泄漏（TL）模中，然后通過與纖維波導相接觸的絕緣體在周期性形變區的后方一點處從纖維波導的包層中泄漏掉，該點的折射率近似地等于或大于包層的折射率。

為解釋有關的理論，例如可參看D.Marcuse的文章，“Theory of Dielectric Optical Waveguides”，Academic Press，1974，especially Pages 95-157。簡單地說，文章表明有可能提供一種多模光纖中的耦合機理，例如使得第（i，j）和第（p，q）束縛模互相耦合，在L_c＝π/R_ij，pq的耦合長度上產生全部的能量交換，其中耦合常數R_ij，pq取決于纖維的參數，如芯徑、芯和包層之間的折射率差、工作波長，纖維剖面形狀，而且在如專利′518所提出的一種耦合器中它還決定于纖維形變的幅值。當形變幅值增加時，耦合長度L_c減少。這樣，象專利′518所提出的先前工藝所制作的耦合器中那樣，通過調整多模纖維形變的幅值。使之得到最大的效率，并導致諧振能量從低次傳輸到較高次的束縛模中。

盡管′518中指出，光功率能夠從單模纖維唯一的導模（通常叫做LP₀₁模）中被耦合到該纖維的一個或多個TL模中，因此專利′518所提出的那種類型的耦合器不僅可使用多模纖維，而且也可以使用單模纖維，但事實上這種類型的耦合器只被用在與多模纖維的連接中。其原因如下。一般都知道，在這種工藝中，多模纖維中束縛模之間的耦合過程是一種諧振過程，而且可對耦合參數進行調整而導致有效諧振功率傳輸到高次束縛模中，且從這些模式中非諧振地傳輸到TL模中。另一方面，該理論還指出，在單模纖維中，束縛模LP₀₁′和一個TL模例如LP₁₁′之間的耦合是非諧振的，以至于LP₀₁模輻射的幅值在沿傳播方向上隨距離增加而成指數下降，這是由于LP₀₁模的功率以一定的比值連續地傳送到TL模中。例如可參看上面所引證D。Marcuse的書中112頁，在那里講到，對于單模傳導的情況，耦合進TL（輻射）模的功率從傳導狀態被輻射，而且它不與導模相互作用。因為這種非諧振性的耦合不能進行調整，以至于有效功率在LP₀₁模和TL模之間傳送，因而在工藝上一般人們認為“光柵”型纖維接頭不能有效地用在單模纖維中。

多模纖維中因微彎所引起的耦式耦合涉及到一種諧振機理的事實也已被用在制做高靈敏度的纖維光學位移傳感器中。例如可參看N.Lagakos的文章，Digest????of????Tdchnical????Papers????of????the????Conference????on????Optical????Fiber????Communica-tion，New????Orleans，La，January????1984，PP.56-58。