CN102368101A

CN102368101A - 指针保偏长周期光纤光栅的装置和方法

Info

Publication number: CN102368101A
Application number: CN2011102560502A
Authority: CN
Inventors: 刘云启; 邹建; 杨丹; 武昭弟; 王廷云
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: CN102368101B

Abstract

本发明涉及一种制作指针保偏长周期光纤光栅的装置和方法。它包括一台宽带光源、一个起偏与偏振控制器、一台CO₂激光器、一个二轴控制平台、一个可调光纤轴向拉力装置以及一台光谱分析仪。其中，对可调光纤轴向拉力装置包括一个圆柱形玻璃棒、一个弹簧秤以及一个移动控制平台。移动控制平台的侧面有一个旋钮控制平台沿光纤轴向正向或者反向移动。制作前，利用主要由显微镜组成的简易装置观察保偏光纤的端面，并用标签确定其快轴或慢轴的方向。制作时，CO₂激光器的照射方向沿保偏光纤的快轴，同时调节旋钮给保偏光纤一定的外加拉力。这对于长周期光纤光栅的光谱特性及其形成机理研究具有积极的推动作用。

Description

指针保偏长周期光纤光栅的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用CO₂激光器在施加了外部轴向拉力的保偏光纤中制作保偏长周期光纤光栅的装置和方法，属于光通信领域。

背景技术

长周期光纤光栅（LPFG）将光纤纤芯中传输的基模能量耦合到包层的包层模中，是一种理想的传输型带阻滤波器，具有制作工艺简单、插入损耗小、无后向反射和体积小等优点。由于长周期光纤光栅在光纤通信系统的重要价值和在光纤传感等领域的广泛应用前景，对长周期光纤光栅的制作和应用的研究进展十分迅速，已经成为一大技术热点。

长周期光纤光栅是一种透射型光纤光栅，无后向反射，在传感测量系统中不需要隔离器。LPFG的周期相对较长，满足相位匹配条件的是同向传输的纤芯基模和包层模，而包层模对外界环境的变化非常敏感，因此它具有比光纤布拉格光栅更好的温度、应变、弯曲、扭曲、横向负载、浓度和折射率灵敏度。从而，LPFG在光纤传感领域具有广泛的应用。

光纤在拉制过程中，总存在一个牵引力，同时由于光纤是在拉丝过程中经过快速冷却而形成的，牵引力不会立即消失而固定下来，从而形成残余应力。聚焦的CO₂激光轴向周期性地加热光纤产生的局部高温使得被加热处纤芯和包层中残余应力释放，周期性的残余应力释放使光纤折射率沿轴向周期性变化，从而形成长周期光纤光栅。因此光纤弹性残余应力释放被看作是CO₂激光在普通光纤中写入长周期光纤光栅的主要机制。对于保偏光纤，除纤芯与包层存在残余应力外，由于位于纤芯两侧的两应力柱区域（SAPs）掺有大量的B₂O₃，在光纤拉制过程中也会产生一定的残余机械应力，对于这种应力的改变也会使光纤折射率发生变化，周期性地改变应力柱区域的残余应力，也可形成长周期光纤光栅。

此外，在光纤拉制过程中，除了产生残余应力外，还会在包层中产生冻结粘弹力，产生的冻结粘弹力同样也会改变光纤的折射率。基于最近的研究，如果在施加了外部轴向拉力的保偏光纤中写入长周期光纤光栅，我们可以得到新型的长周期光纤光栅，这将进一步丰富CO₂激光器写入长周期光纤光栅的机理研究。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种制作保偏长周期光纤光栅的装置和方法。本发明的一个重要内容是制作新型保偏长周期光纤光栅，在CO₂激光扫描过程中，激光照射方向沿保偏光纤的快轴，同时对保偏光纤施加外部轴向拉力，施加范围为0到光纤所能承受的最大轴向拉力。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明采用的实验装置包括一台宽带光源、一个起偏器与偏振控制器、一台全功率为10 W的CO₂激光器、一台二轴控制平台、一台对单模光纤施加外部轴向拉力的装置以及一台光谱分析仪，如附图1所示。其中，对光纤施加轴向拉力的装置包括一个直径为40~60 mm的已经切割平整的圆柱形玻璃棒、一个弹簧秤以及一个移动控制平台。弹簧秤详细示意图如附图2所示，它的读数盘范围为0到500, 单位为 g，这表示当弹簧秤指针对准某个读数时就相当于光纤轴向被施加了一个同样读数的拉力。偏振控制器用来控制输入光的偏振方向，它由一个起偏片、一个二分之一波片和两个四分之一波片组成。利用一显微镜观察保偏光纤的端面，确定光纤的快慢轴方向。在施加了不同轴向拉力的保偏光纤上，分析CO₂激光分别沿保偏光纤的快轴与慢轴照射写入的长周期光纤光栅的实验情况。

本发明的工作原理：在施加了轴向拉力的保偏光纤上，写入长周期光纤光栅，其成栅机理可能是纤芯残余应力释放、应力柱带来的残余应力释放、光纤包层产生冻结粘弹力中的一种或多种。在不加轴向拉力时，CO₂激光脉冲在保偏光纤上写入长周期光纤光栅的写入效率与激光照射方向有关：当激光照射方向沿慢轴时，效率最高；沿快轴时，效率最低，这是两个掺硼的应力柱带来的残余应力引起的。当CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴时，其中一个应力柱在最上面，非常靠近激光束，激光大部分能量作用在上方掺硼的应力柱，而当沿快轴时两个应力柱相对激光束距离相等，分居两侧，光束的正下方为掺锗的纤芯。对于光纤内部的残余应力释放效应，掺硼的相对掺锗所需的激光能量较小，因此当激光照射方向沿慢轴时，成栅效率最高。而当在施加了轴向拉力的保偏光纤上，写入长周期光纤光栅时，多种成栅机理共同作用。当CO₂激光扫描施加了外部轴向拉力的光纤写入长周期光纤光栅时，这个受热过程可能会使光纤包层产生冻结粘弹力，即外加应力的冻结效应，从而改变光纤的折射率，形成长周期光纤光栅。相对于CO₂激光在没有施加任何轴向拉力的情况，这种长周期光纤光栅的透射谱会新产生一些透射峰。新产生的透射峰的机制可以归结为冻结粘弹力引起的光纤的折射率改变。然而，产生新透射峰的长周期光纤光栅只有在CO₂激光照射方向沿保偏光纤的快轴情况下才能获得。因为当CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴时，大部分激光能量作用在应力柱上，无法在光纤包层中产生冻结粘弹力，因此无法获得具有新透射峰的长周期光纤光栅。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种制作保偏长周期光纤光栅的装置，包括一台宽带光源、一个起偏与偏振控制器、一台CO₂激光器、一个二轴控制平台、一个光纤可调轴向拉力装置以及一台光谱分析仪和一台电脑，其特征在于所述宽带光源和可调光纤轴向拉力装置分别安置在所述二轴控制平台水平横向轴的两端，而所述CO_2-激光器安置在二轴控制平台的纵向轴的一端，可实现被加工的光纤被夹紧在二轴控制平台上呈一直线安置并可任意角度地旋转光纤。保偏光纤的一端通过单模光纤跳线连接到宽带光源，在两者之间插入起偏器与偏振控制器以调节输入光的偏振方向；另一端连接到可调光纤轴向拉力装置，CO₂激光器的激光扫描头垂直接近安置在二轴控制平台上的保偏光纤；所述光谱分析仪的探测头接近处于轴向可调轴向拉力装置中受轴向拉力的保偏光纤区段，监测光纤的透射谱变化；所述电脑连接所述CO₂激光器，该电脑控制CO₂激光器的输出功率、扫描速度、以及光栅周期等参数。

所采用的光纤可调轴向拉力装置的结构是：有一台由一个旋钮旋转控制沿保偏光纤轴向移动的移动控制平台，在移动控制平台上安装一个弹簧秤，弹簧秤的外壳上有弹簧拉力指针和标尺，其标度为0~500 g的拉力范围；弹簧秤的弹簧拉力端固定在一个圆柱形玻璃棒的下端，被加工的保偏光纤在圆柱形玻璃棒上盘卷数圈后端部粘贴固紧在圆柱形玻璃棒上，所述光谱分析仪的探测头接近盘卷在圆柱形玻璃棒上已受拉力的单模光纤区段。

一种制作保偏长周期光纤光栅的方法，所采用的光纤为长飞公司的熊猫型保偏光纤PM1010-A。本发明提出的方法适用于任何包含包层应力柱结构的保偏光纤。采用上述制作装置进行制作，其特征在于制作步骤如下：

(1) 利用显微镜观察保偏光纤的端面，并用标签标定保偏快轴或慢轴的方向。首先用带袋将一端切割平整的保偏光纤粘贴在一有机玻璃块上，有机玻璃块的长为7.5 cm±0.5 cm、宽为2.5 cm±0.5 cm、高为1 cm±0.5 cm；在有机玻璃块下约7 cm处粘贴标签，使标签与有机玻璃块的侧面平行；将侧面粘有光纤的玻璃块置于显微镜下观察，此时用台灯照射保偏光纤的另一端；根据观察的结果，重新将光纤粘贴到玻璃块上并重新粘贴标签，再观察，不合适的话再重新粘贴，直到标签正好与保偏光纤的快轴或慢轴平行为止，或者只粘贴一次，但需根据观察得到的端面图形测量标签与保偏光纤慢轴之间的角度。

(2) 将去掉长约5 cm涂覆层的保偏光纤水平直线状态放置在二轴控制平台上，并确保光纤轴线与CO₂激光焦斑平行，用可旋转夹具把这根保偏光纤靠近宽带光源的一端夹住，结合步骤1中的标签或其与慢轴之间的角度、和二轴控制平台的YOZ面旋转夹具，旋转保偏光纤使其特定方向（慢轴或快轴）对应CO₂激光的照射方向。

(3) 对保偏光纤施加可任意调节的外部轴向拉力：首先，把去掉长约5 cm涂覆层的保偏光纤未被夹具夹住的一端紧贴圆柱形玻璃棒环绕几圈，并用胶带粘牢；最后，通过顺时针旋转移动控制平台的旋钮控制移动控制平台沿光纤轴向反向移动，继而使弹簧秤的指针对准的读数从0变大到某数值，从而实现对保偏光纤施加范围为0到500 g之间任意值的轴向拉力。

(4) 电脑控制CO₂激光器输出功率不大于1 W的CO₂激光扫描头扫描放置在二轴控制平台上的被施加了外部轴向拉力的保偏光纤。

(5) 光谱分析仪监测每次扫描过程后所得长周期光纤光栅的透射谱的变化，每次透射谱分为输入光偏振方向沿保偏光纤的快轴与慢轴两种情况。分析施加了不同轴向拉力的保偏光纤中写入不同长周期光纤光栅的情况，主要分为CO₂激光照射方向沿保偏光纤的快轴与慢轴两种情形。对外加的轴向拉力大于100 g，且CO₂激光的照射方向沿保偏光纤的慢轴，此时所得的长周期光纤光栅，较不外加轴向拉力或加轴向拉力但照射方向沿慢轴的情形下所得的光栅，会产生新的谐振峰；通过施加约400 g的外加轴向拉力，可使新产生的谐振峰的成栅效率大于原有谐振峰的成栅效率，这里原有谐振峰是指不外加轴向拉力或外加轴向拉力但照射方向沿慢轴时所得的光栅的谐振峰。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

（1）用CO₂激光器在保偏光纤上制作新型保偏长周期光纤光栅。欲制得新型保偏长周期光纤光栅需要对光纤施加一定轴向拉力，同时要求激光照射方向沿保偏光纤的快轴。所制得新型保偏长周期光纤光栅验证了长周期光纤光栅的多种形成机理。

（2）首次提出了一种基于上述保偏长周期光纤光栅，间接测量保偏光纤应力柱带来残余应力大小的方法。

附图说明

图1是本发明的制作保偏长周期光纤光栅装置结构示意图。

图2是标定保偏光纤快轴慢轴方向的操作结构示意图。

图3是所采用的保偏光纤的端面标示了光纤的快轴与慢轴方向的示意图。

图4是不加轴向拉力时基于保偏光纤的长周期光纤光栅的光谱图：（a）CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴，（b）照射方向沿保偏光纤的快轴。输入光的偏振方向沿保偏光纤的慢轴。

图5是外加200 g轴向拉力时基于保偏光纤的长周期光纤光栅的光谱图：（a）CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴，（b）照射方向沿保偏光纤的快轴。输入光的偏振方向沿保偏光纤的慢轴。

图6是外加200 g轴向拉力时基于保偏光纤的长周期光纤光栅的光谱图：（a）CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴，（b）照射方向沿保偏光纤的快轴。输入光的偏振方向沿保偏光纤的快轴。

图7是外加400 g轴向拉力时基于保偏光纤的长周期光纤光栅的光谱图：（a）CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴，（b）照射方向沿保偏光纤的快轴。输入光的偏振方向沿保偏光纤的慢轴。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：参见图1，本制作保偏长周期光纤光栅的装置，包括一台宽带光源1、一个起偏与偏振控制器2、一台CO₂激光器3、一个二轴控制平台4、一个可调光纤轴向拉力装置5以及一台光谱分析仪6和一台电脑13，所述宽带光源1和可调光纤轴向拉力装置5分别安置在所述二轴控制平台4水平横轴的两端外，而所述CO₂激光器3安置在二轴控制平台4纵轴的一端外，可实现被加工的保偏光纤11被夹紧在二轴控制平台4上呈一直线安置且可任意角度旋转。保偏光纤的一端连接到宽带光源1，两者之间插入起偏器与偏振控制器2控制输入光的偏振方向，另一端连接到可调光纤轴向拉力装置5，CO₂激光器3的激光扫描头14垂直接近安置在二轴控制平台4上的保偏光纤11；所述光谱分析仪6的探测头接近处于光纤可调轴向拉力装置中受轴向拉力的保偏光纤区段12，监测光纤的透射谱变化。一台电脑13连接所述CO₂激光器3，该电脑软件控制CO₂激光器2的输出功率、扫描速度、以及光栅周期等参数。所采用的CO₂激光器2的全功率为10 W，光纤可调轴向拉力装置4的拉力范围为0~500 g。

实施例二：本制作保偏长周期光纤光栅的方法，采用上述制作装置进行制作，制作步骤如下：

(1) 利用显微镜观察保偏光纤的端面，并用标签标定其快轴或慢轴的方向：参见图2，首先用胶带18将一端切割平整的保偏光纤11一有机玻璃块17上，有机玻璃块的长为7.5 cm±0.5 cm、宽为2.5 cm±0.5 cm、高为1 cm±0.5 cm；在有机玻璃块17下约7 cm处粘贴标签19，使标签19与有机玻璃块17的侧面平行；将侧面粘有保偏光纤11的有机玻璃块17置于显微镜16下观察，此时用台灯照射保偏光纤11的另一端；根据观察的结果，重新将保偏光纤11粘贴到有机玻璃块17上并重新粘贴标签19，再观察，不合适的话再重新粘贴，直到标签19正好与保偏光纤11的快轴或慢轴平行为止，或者只粘贴一次，但需根据观察得到的端面图形测量标签与保偏光纤慢轴之间的角度。得到的端面图形，参见图3。

(2) 将去掉长约5 cm涂覆层的保偏光纤11水平直线状态放置在二轴控制平台4上，并确保保偏光纤轴线11与CO₂激光焦斑平行，用可旋转夹具15把这根保偏光纤11靠近宽带光源1的一端夹住，结合步骤（1）中的标签19或其与慢轴之间的角度、和二轴控制平台4的YOZ面可旋转夹具15，旋转保偏光纤11使其特定方向（慢轴或快轴）对应CO₂激光的照射方向。

(3) 对保偏光纤11施加可任意调节的外部轴向拉力：首先，把步骤（2）中调节好的保偏光纤11未被夹具夹住的一端紧贴圆柱形玻璃棒7环绕几圈，如图1中缠绕在圆柱形玻璃棒7上的光纤区段12所示，并用胶带粘牢；最后，通过顺时针旋转移动控制平台的旋钮10可以控制移动控制平台9沿保偏光纤11轴向反向移动，继而使弹簧秤8的读数从0开始变大，直到所需外加轴向拉力的大小为止。

(4) 通过电脑13程序设置所制作的长周期光纤光栅的周期、周期数及CO₂激光作用在光纤上的能量密度，并且控制激光扫描头14扫描放置在二轴控制平台4上的被施加了外部轴向拉力的保偏光纤11。CO₂激光的脉冲重复频率和平均输出功率分别设为5 kHz和0.6 W。

(5) 利用偏振控制器2调节输入光的偏振方向，可分别选择沿保偏光纤的快轴与慢轴，末端利用光谱分析仪6监测每次扫描过程后长周期光纤光栅的透射谱的变化，分析不同条件下所制得的保偏长周期光纤光栅。

此实施案例中，不加轴向拉力，即弹簧秤8的读数为0，图4.(a)为CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴时所得的长周期光纤光栅的透射谱，图3.(b)为激光照射方向沿快轴时所得的长周期光纤光栅的透射谱光栅，输入光的偏振方向均沿保偏光纤的慢轴。两者的周期均为460 μm，周期数为60，所设置的激光能量密度均为4.7 J/mm²，扫描次数分别为4次、12次。从打标次数的不同，可以看出在不加轴向拉力时，CO₂激光脉冲在保偏光纤上写入长周期光纤光栅，当激光照射方向沿慢轴时，成栅效率明显高于照射方向沿快轴的情形。由于当输入光的偏振方向均沿保偏光纤的快轴时，光谱与图4相仿，只是谐振峰的位置相差5 nm（短波方向）左右，因此没有给出。

实施例三：采用示例1中所述的装置，且制作步骤与实施例二相同，在步骤（3）时，调节可调光纤轴向拉力装置5，给二轴控制平台4上的保偏光纤200 g的轴向拉力。图5.(a)为CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴时所得的长周期光纤光栅的透射谱，图5.(b)为激光照射方向沿快轴时所得的长周期光纤光栅的透射谱光栅，输入光的偏振方向均沿保偏光纤的慢轴。两者的周期均为460 μm，周期数为60，所设置的激光能量密度均为3.35 J/mm²。图5给出的光谱，是固有峰（1，未加轴向拉力时就可产生的峰，如图3）到达最大值时的光谱。比较图4、图5.(a)以及图5.(b)，可以发现当外加轴向拉力，且CO₂激光照射方向沿保偏光纤的快轴，会在长波方向形成两个新的谐振峰（2、3），而不外加轴向拉力或加轴向拉力但照射方向沿慢轴，不会产生新的谐振峰。这主要是因为，照射方向沿保偏光纤的快轴，激光可避开应力柱作用在纤芯，外加轴向拉力时，就可以发生外加应力冻结效应，从而形成两个新的谐振峰；而沿快轴时固有峰仍然是由于包层应力柱与纤芯间的残余应力释放引起的。而当照射方向沿保偏光纤的慢轴时，激光作用在应力柱上，无法产生外加应力冻结效应，因此不会产生类似的新谐振峰。从图5.(b)中，可看出外加轴向拉力为200 g时，新产生的谐振峰的成栅效率比固有峰的要小。图6给出了输入光的偏振方向均沿保偏光纤的快轴时，两种情况下所制得长周期光纤光栅的光谱，整体上与图5相似。

实施例四：采用示例1中所述的装置，且制作步骤实施例二相同，在步骤（3）时，调节可调光纤轴向拉力装置5，给二轴控制平台4上的保偏光纤400 g的轴向拉力。图7.(a)为CO₂激光照射方向沿保偏光纤的慢轴时所得的长周期光纤光栅的透射谱，图7.(b)为激光照射方向沿快轴时所得的长周期光纤光栅的透射谱光栅，输入光的偏振方向均沿保偏光纤的慢轴。两者的周期均为460 μm，周期数为60，所设置的激光能量密度均为2.48 J/mm²。随着外加轴向拉力的增大，所需的激光能量密度逐步减小；而随着外加轴向拉力的增大，新的谐振峰的成栅效率逐步接近固有峰的成栅效率。从图7.(b)中可看出，当外加轴向拉力为400 g时，第一个新谐振峰（2）的成栅效率略大于固有峰（1）的成栅效率，这说明外加应力的冻结效应的作用效果，已大于包层应力柱与纤芯间的残余应力释放效应带来的影响，进一步可说明外加应力400 g略大于应力柱带来的残余应力。从而间接测得应力柱带来的残余应力大约为400 g。

Claims

1.一种制作保偏长周期光纤光栅的装置，包括一台宽带光源（1）、一个起偏与偏振控制器（2）、一台CO₂激光器（3）、一个二轴控制平台（4）、一个可调光纤轴向拉力装置（5）以及一台光谱分析仪（6）和一台电脑（13），其特征在于所述宽带光源（1）和可调光纤轴向拉力装置（5）分别安置在所述二轴控制平台（4）水平横向轴的两端，而所述CO₂激光器（3）安置在二轴控制平台（4）纵向轴的一端，被加工的保偏光纤（11）被夹紧在二轴控制平台（4）上呈一直线安置，且通过夹紧保偏光纤的旋转夹具（15）任意旋转角度。

2.保偏光纤（11）的一端连接到宽带光源（1），两者之间插入起偏与偏振控制器（2）控制输入光的偏振方向，另一端连接到可调光纤轴向拉力装置（5），CO₂激光器（3）的激光扫描头（14）垂直接近安置在二轴控制平台（4）上的保偏光纤（11）；所述光谱分析仪（6）的探测头接近处于光纤可调轴向拉力装置（5）中受轴向拉力的保偏光纤区段（12），监测光纤的透射谱变化；所述电脑（13）连接所述CO₂激光器（3），该电脑控制CO₂激光器（2）的输出功率、扫描速度、以及光栅周期参数。

3.根据权利要求1所述的制作保偏长周期光纤光栅的装置，其特征在于所述可调光纤轴向拉力装置（5）的结构是：有一台由一个旋钮（10）旋转控制沿保偏光纤（11）轴向移动的移动控制平台（9），该移动控制平台（9）上固定安装一台弹簧秤（8），该弹簧秤（8）的拉簧拉力端固定在一根圆柱形玻璃棒（7）下端；所述被加工的保偏光纤的外端被缠绕在该圆柱形玻璃棒上（7）。

4.一种制作保偏长周期光纤光栅的方法，采用根据权利要求2所述的装置进行制作，其特征在于制作步骤如下：

a.利用显微镜（16）观察保偏光纤（11）的端面，并用标签（19）标定保偏光纤（11）的快轴或慢轴的方向：首先用胶带（18）将一端切割平整的保偏光纤（11）一有机玻璃块（17）上，有机玻璃块的长为7.5 cm±0.5 cm、宽为2.5 cm±0.5 cm、高为1 cm±0.5 cm；在有机玻璃块（17）下约7 cm处粘贴标签（19），使标签（19）与有机玻璃块（17）的侧面平行；将侧面粘有保偏光纤（11）的有机玻璃块（17）置于显微镜（16）下观察，此时用台灯照射保偏光纤（11）的另一端；根据观察的结果，重新将保偏光纤（11）粘贴到有机玻璃块（17）上并重新粘贴标签（19），再观察，不合适的话再重新粘贴，直到标签（19）正好与保偏光纤（11）的快轴或慢轴平行为止，或者只粘贴一次，但需根据观察得到的端面图形测量标签与保偏光纤慢轴之间的角度；

b.将去掉长约5 cm涂覆层的保偏光纤（11）水平直线状态放置在二轴控制平台（4）上，并确保保偏光纤轴线（11）与CO₂激光焦斑平行，用可旋转夹具（15）把这根保偏光纤（11）靠近宽带光源（1）的一端夹住，结合步骤（1）中的标签（19）或其与慢轴之间的角度、和二轴控制平台的YOZ面可旋转夹具（15），旋转保偏光纤（11）使其特定方向——慢轴或快轴方向，对应CO₂激光的照射方向；

c.对保偏光纤（11）施加可任意调节的外部轴向拉力：首先，把步骤b中调节好的保偏光纤（11）未被夹具夹住的一端紧贴可调光纤轴向拉力装置（5）中的圆柱形玻璃棒（7）环绕几圈，缠绕在圆柱形玻璃棒（7）上的光纤区段（12）用胶带粘牢；最后，通过顺时针旋转可调光纤轴向拉力装置（5）中的移动控制平台（9）的旋钮（10），可控制移动控制平台（9）沿保偏光纤（11）轴向反向移动，从而使与移动控制平台（9）连接的弹簧秤（8）的读数从0开始变大，直到所需外加轴向拉力的大小为止；

d.通过电脑（13）程序设置所制作的长周期光纤光栅的周期、周期数及CO₂激光作用在光纤上的能量密度，并且控制激光扫描头（14）扫描放置在二轴控制平台（4）上的被施加了外部轴向拉力的保偏光纤（11）；

e.利用偏振控制器（2）调节输入光的偏振方向，可分别选择沿保偏光纤的快轴与慢轴，末端利用光谱分析仪（6）监测每次扫描过程后长周期光纤光栅的透射谱的变化，分析不同条件下所制得的保偏长周期光纤光栅。

5.根据权利要求3所述的制作长周期光纤光栅的方法，其特征在于外加的轴向拉力大于100 g，且CO₂激光的照射方向沿保偏光纤的快轴，此时所得的长周期光纤光栅，较不外加轴向拉力或加轴向拉力但照射方向沿慢轴的情形下所得的光栅，会产生新的谐振峰；通过施加约400 g的外加轴向拉力，可使新产生的谐振峰的成栅效率大于原有谐振峰的成栅效率，这里原有谐振峰是指不外加轴向拉力或外加轴向拉力但照射方向沿慢轴时所得的光栅的谐振峰。