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随着光纤到户等区域网的迅猛发展,急需一些新型的光纤器件。低温多组分磷酸盐、锗酸盐和碲酸盐玻璃光纤及器件具有很多的优异性能,有助于实现光电子器件的小型化、集成化、高性能化和多功能化,对提高下一代全光网络的性能也具有重要意义。但多组分玻璃光纤及新型光器件如何接入到现有以标准石英玻璃光纤组成的光网络中,即如何实现多组分玻璃光纤与石英光纤间(异质玻璃光纤间)的连接是多组分玻璃光纤能否实用化的关键和制约因素,也是其发展和应用中亟待解决的问题。
本文以磷酸盐玻璃(PGF)光纤作为研究对象,该光纤具有很高的增益系数,在光纤放大器、单频光纤激光器等器件中具有广泛的应用。对于两光纤间的连接与耦合,熔接是较常采用的一种固定连接方式,但由于磷酸盐和石英玻璃的软化温度、热膨胀系数及折射率等性能之间的差异导致两光纤间的熔接十分困难。基于传统的电弧放电熔接技术,本文开发了一种具有温度梯度的非对称熔接技术,该技术将一对放电电极的位置固定在靠近石英光纤一端,将磷酸盐玻璃光纤置于远端,进行G652光纤与PGF、1060-XP光纤与PGF的熔接实验。通过对熔接工艺参数的不断优化,我们分别实现了光纤接头最低双头熔接损耗值为0.9dB和0.6dB、相对抗弯强度最高为85%的熔接结果。通过对影响异质玻璃光纤间接头熔接损耗和抗弯强度的因素进行理论分析和实验研究,结果表明:石英光纤和PGF熔接的接头损耗主要来源于两根光纤模场直径失配、数值孔径失配和芯折射率失配等本征因素以及熔接工艺参数的波动。而抗弯强度很大程度上取决于熔接工艺参数的设置,且发现光纤表面划痕、机械损伤、端面切割缺陷以及熔接后光纤接头区域出现的气泡和气孔等缺陷也是明显降低接头抗弯强度的主要原因。