光纤耦合器可以指两种不同的光纤组件：
第一种用于将自由空间光束耦合到光纤中，或者准直光纤输出的发散光束。点击这里可查看单模光纤耦合器/准直器的原理和应用案例。
第二种用于光纤和光纤之间的直接耦合，使每根输入光纤中的光都可分配到一根或多根输出光纤中。有些光纤耦合器只能用作单向的分束器，有些则可以进行双向的分束或合束。
本文将讨论第二种光纤耦合器，且主要介绍熔融光纤耦合器和波分复用器。Thorlabs提供多种熔融光纤耦合器、平面光波导(PLC)光纤分束器和熔融光纤波分复用器，包含单模、多模和保偏版本，广泛用于光纤通信、OCT系统、光遗传和其它精密光学领域。我们还提供灵活的定制服务，定制选项包括波长、光纤类型、耦合比、接头或端口配置等。
下面通过一个视频参观Thorlabs熔融光纤耦合器/波分复用器生产设施，了解工艺、质检和包装。Thorlabs坚持践行可持续发展理念，正在努力将产品随附的纸质版测试报告转变为电子版，并且使用更环保的包装。
熔融光纤耦合器
当两根单模光纤的纤芯靠近时，它们的模场会重叠而导致耦合模式行为，形成方向性很强的疏逝波耦合器。为了得到固定的耦合比，可将两根光纤熔融在一起并拉伸熔融区域，使其直径略小于单根光纤的直径。
1x2和1x4光纤耦合器适合单向分束应用。它们只有一根输入光纤，而未使用的端口都被终止。1x2耦合器提供多种耦合比，包括50:50、75:25、90:10、99:1或99.9:0.1，所以光纤耦合器也叫做tap，就像从一根水管上接多个水龙头进行分流。1x4耦合器使用三个50:50耦合器把入射光平均分配到四个输出端口。
2x2耦合器适合双向使用，每个端口都可用作输入端口，不仅能将一根输入光纤中的信号分配到两根输出光纤中，还能将两根输入光纤的信号混合在两根输出光纤中。下面以一个90:10耦合器为例展示三种应用场景。
从一个输入信号分出两个输出信号
在前例基础上使一个输出信号反向分束
除了熔融光纤耦合器，Thorlabs还提供基于平面光波导(PLC)的1x4、1x8和1x16光纤分束器，包含单模和保偏版本。
以下图所示的2x2耦合器为例，假设光从端口1输入，并从端口3和4分束输出，而每个端口的功率用P加相应的下标表示。
偏振相关损耗(PDL)是由于偏振态导致的最大透过率和最小透过率之比，且只适用于非保偏光纤耦合器。
方向性是指部分入射光没有从预期的输出端口输出，而是从一个输入端口输出，即上图中的端口2。它来自光纤节点处的背向反射，代表了端口3和4的总损耗。对于50:50的耦合器，方向性等于光学回波损耗。
插入损耗包含耦合损耗和额外损耗，等于输入功率和各个输出端功率之比：
耦合比(%)是每个输出端的功率和总输出功率之比，并且随波长变化，可通过插入损耗进行计算。均匀度(dB)表示插入损耗在带宽内的变化。
以TW1550R5F2 2x2宽带单模耦合器为例，耦合比为50:50±5%，中心波长和带宽为1550±100 nm，两各端口的插入损耗都是≤3.7 dB，额外损耗是≤0.15 dB，均匀性为≤0.5 dB，偏振相关损耗为≤0.15 dB，方向性或光学回波损耗为≥60 dB。所有规格的测量条件为室温、无接头、带宽范围以内、并从白色端口输入。
熔融光纤波分复用器
1x2和1x4耦合器不适合合束应用，而2x2耦合器虽然可以合束，但只是将两个相同波段内的输入信号以特定比例混合在两根输出光纤中。相比而言，波分复用器(WDM)可用于合成或分离不同波段内的信号，所以也叫做波长合束器或分束器。
Thorlabs提供单模或保偏WDM，最多可实现四波长的合束或分束。红外WDM可用于泵浦和信号光的合束，或远程通信信号的合束或分束；可见光/近红外WDM常用于多色显示器、传感器和显微镜。
GB29F1 WDM用于搭建一种共聚焦显微镜
doi: 10.3389/fbioe.2021.789709
双包层光纤耦合器和光子灯笼
Thorlabs与Castor Optics合作设计和生产一系列双包层光纤耦合器(DCFC)。双包层光纤在单模纤芯和外包层中间还有一个多模内包层，所以可同时通过单模和多模传输进行相干和非相干探测，使光学相干层析(OCT)与荧光技术相结合，用于生物医学成像。下面展示了一个光纤干涉仪模块的原理和实物图。
于2x2配置，一根双包层光纤和一根标准阶跃折射率多模光纤熔融在一起，单模传输范围从430到680 nm、680到980 nm或960到1260 nm，而多模传输范围从400到1750 nm。如下图所示，单模照明光从端口A传输至S，而来自样品的光从S输入，其中单模信号光通过双包层光纤的纤芯传输至端口A，多模信号光转移至多模光纤并传输至端口B。
对于2x1配置，一根双包层光纤和一根标准单模及阶跃折射率多模光纤熔融在一起，单模传输范围从1260到1600 nm，而多模传输范围从400到2200 nm。
光子灯笼相当于用一根多模光纤(MMF)连接多根单模光纤(SMF)的耦合器，而连接处是由这些单模光纤经过熔融拉锥形成的多芯光纤结构(MCF)。
左下图展示了一种双模式选择性光子灯笼。这种紧凑而高效的全光纤器件可实现单模和多模光纤之间的精确模式复用和解复用，在宽波长范围内提供几乎无损耗的传输，其原型已在激光雷达和无创3D流量测量中获得了不错的结果。
作为Caster Optics的联合创始人之一，Caroline Boudoux教授不仅已出版了一本生物医学光学原理的教科书(右上图和右下图)，还在今年出了一本教怎样读博的书，题名为It Goes without Saying: Taking the Guesswork Out of Your PhD in Engineering。通过这本经验指南，有志于攻读工程博士学位的学生可全面而清晰地了解整个学习过程，包括从研究设计到项目管理的方方面面，并且明确自己的预期，避开潜在的陷阱。
