CN101840019A - 基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法 - Google Patents

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苑立波
关春颖
王雪
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Abstract

本发明提供的是一种基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法。(1)将一段待写入光栅的融嵌芯光纤的一端与前标准单芯光纤焊接并拉锥，另一端与后标准单芯光纤对准，使融嵌芯光纤中的一个光纤芯与后标准单芯光纤的纤芯恰好对准；(2)调节融嵌芯光纤位置，使CO2激光束恰好对准融嵌芯光纤横截面圆周的一个位置，通过单侧曝光写入若干周期长周期光纤光栅；(3)调整与融嵌芯光纤末端对准的后标准单芯光纤，使后标准单芯光的纤芯恰好对准融嵌芯光纤的其他光纤芯以观测其他芯的透射谱。本发明利用高频CO2激光脉冲在融嵌芯中空光纤上写入长周期光纤光栅，使芯的折射率被周期性调制。特别是在多芯融嵌芯中空光纤上制备光纤光栅。

Description

基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法
技术领域
本发明属于光纤通信和光纤传感技术领域，涉及一种光纤光栅的制备方法，具体地说是一种长周期融嵌芯中空光纤光栅的制备技术。
背景技术
近年来，长周期光纤光栅因其插入损耗低、背向反射小，其传输谱对温度、应变、环境折射率等多种因素的变化都比较敏感等优点，得到了科研人员的广泛关注，长周期光纤光栅的形成机理及制作工艺等技术的实现已经日趋完善，如现有比较成熟的技术：芯单侧、对称、旋转曝光制作的长周期光纤光栅、单芯旋转折变型光纤光栅[专利号200510057422.3]，多芯布拉格光纤光栅[美国专利NO.20070286561A1和NO.20070201793A1]等。从这些制作技术的发展可见，在新型特种光纤上制作长周期光纤光栅已经成为科研人员的新方向。
典型的光纤是单芯结构，由包层环绕着纤芯构成圆柱形光波导，融嵌芯中空光纤则是由纤芯、环形包层和空气腔构成；环形包层中间为空气腔，芯位于包层空气腔中且通过融嵌悬挂于环形包层内壁。对这种结构光纤的概念早在1976年已被提出[美国专利NO.3950073]。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在融嵌芯中空光纤上形成光纤光栅的基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
包括以下步骤：(1)将一段待写入光栅的融嵌芯光纤的一端与前标准单芯光纤焊接并拉锥，另一端与后标准单芯光纤对准，使融嵌芯光纤中的一个光纤芯与后标准单芯光纤的纤芯恰好对准，以便观测融嵌芯光纤中的一个光纤芯的透射谱；(2)调节融嵌芯光纤位置，使CO2激光束恰好对准融嵌芯光纤横截面圆周的一个位置，该位置由融嵌芯光纤的光纤芯数目而定，当光纤芯数目大于1时，保证至少两个光纤芯受到曝光能量相等，通过单侧曝光写入若干周期长周期光纤光栅；(3)调整与融嵌芯光纤末端对准的后标准单芯光纤，使后标准单芯光的纤芯恰好对准融嵌芯光纤的其他光纤芯以观测其他芯的透射谱。
所述的融嵌芯中空光纤由光纤芯、环形包层和空气腔构成；环形包层中间为空气腔，光纤芯位于包层空气腔中，并且通过融嵌悬挂于环形包层内壁。
所述的融嵌芯中空光纤的环形包层的折射率小于光纤芯的折射率，环形包层的折射率大于空气腔的折射率。
所述的融嵌芯中空光纤的光纤芯的数量为单芯、双芯、三芯或四芯，且双芯、三芯和四芯均为对称结构。
本发明在现有技术的基础上，利用高频CO2激光脉冲在融嵌芯中空光纤上写入长周期光纤光栅，使芯的折射率被周期性调制。特别是在多芯融嵌芯中空光纤上制备光纤光栅。
附图说明
图1(a)是融嵌芯中空光纤(单芯)横截面结构图；图1(b)是在融嵌芯中空光纤上写入长周期光纤光栅示意图。其中1-悬挂芯；2-环形包层；3-空气腔；4-在悬挂芯上写入的长周期光纤光栅，深色为折射率调制区。
图2(a)-图2(c)是本发明的多芯融嵌芯中空光纤横截面示意图，其中图2(a)为双芯、图2(b)为三芯、图2(c)为四芯。其中2-1，2-2分别为双芯融嵌芯中空光纤的两个悬挂芯；3-1，3-2，3-3分别为三芯融嵌芯中空光纤的三个悬挂芯；4-1，4-2，4-3，4-4分别为四芯融嵌芯中空光纤的四个悬挂芯，5为CO2激光束。
图3(a)-图3(c)是本发明分别在双芯、三芯和四芯融嵌芯中空光纤上写入长周期光纤光栅示意图。
图4是在双芯融嵌芯中空光纤中写入长周期光纤光栅装置俯视示意图。其中D-1、D-2是两根标准单芯光纤；S是一段融嵌芯中空光纤；6是三维调节架；7是旋转台；该俯视方向为图2(a)激光脉冲5入射方向。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
以双芯融嵌芯中空光纤长周期光纤光栅制备方法为例，图4中光纤D-1、D-2选用长飞标准单模光纤G.625，光纤S选用双芯融嵌芯中空光纤，光谱仪型号为AQ6317B，光源选用ASE宽带光源。在双芯融嵌芯中空光纤上写入的长周期光纤光栅周期为620μm，周期数为40左右，光栅写入长度约2.5cm。
在双芯融嵌芯中空光纤中写入长周期光纤光栅包括以下步骤：
1、取一段待写入光栅的双芯融嵌芯光纤S，将其一端与一根标准单芯光纤D-1焊接并拉锥；
2、将双芯融嵌芯光纤S的另一端与标准单芯光纤D-2对准，通过三维调节架6使双芯融嵌芯光纤的其中一个芯2-1与单芯光纤的纤芯恰好对准；
3、光纤D-2出射光由光谱仪OSA接收；
4、通过旋转台7调节双芯融嵌芯光纤S位置，如图2(a)使CO2激光束恰好对准双芯融嵌芯光纤横截面上芯2-1旋转90°的位置，此位置能够实现两个芯受到曝光能量相等；
5、用CO2激光脉冲对光纤S进行周期性曝光，在融嵌芯光纤中写入光栅，在光谱仪OSA中观测芯2-1的透射谱；
6、调整光纤D-2位置，通过三维调节架6使融嵌芯光纤的另一个芯2-2与单芯光纤的纤芯恰好对准，在光谱仪OSA中观测芯2-2的透射谱。

Claims (4)

1.一种基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)将一段待写入光栅的融嵌芯光纤的一端与前标准单芯光纤焊接并拉锥，另一端与后标准单芯光纤对准，使融嵌芯光纤中的一个光纤芯与后标准单芯光纤的纤芯恰好对准，以便观测融嵌芯光纤中的一个光纤芯的透射谱；(2)调节融嵌芯光纤位置，使CO2激光束恰好对准融嵌芯光纤横截面圆周的一个位置，该位置由融嵌芯光纤的光纤芯数目而定，当光纤芯数目大于1时，保证至少两个光纤芯受到曝光能量相等，通过单侧曝光写入若干周期长周期光纤光栅；(3)调整与融嵌芯光纤末端对准的后标准单芯光纤，使后标准单芯光的纤芯恰好对准融嵌芯光纤的其他光纤芯以观测其他芯的透射谱。
2.根据权利要求1所述的基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法，其特征是：所述的融嵌芯中空光纤由光纤芯、环形包层和空气腔构成；环形包层中间为空气腔，光纤芯位于包层空气腔中，并且通过融嵌悬挂于环形包层内壁。
3.根据权利要求2所述的基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法，其特征是：所述的融嵌芯中空光纤的环形包层的折射率小于光纤芯的折射率，环形包层的折射率大于空气腔的折射率。
4.根据权利要求2或3所述的基于融嵌芯中空光纤的长周期光纤光栅的制备方法，其特征是：所述的融嵌芯中空光纤的光纤芯的数量为单芯、双芯、三芯或四芯，且双芯、三芯和四芯均为对称结构。
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