CN103267999B - 基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪 - Google Patents

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基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪,适用于光纤激光器、光纤传感、光纤通信领域。解决了基于光纤结构的马赫增德干涉仪尺寸大、敏感性差、制作成本高的问题。该干涉仪包括在光纤(1)上制作的第一、第二扩芯区(21、23)，拉锥区(22)。制作方法：将光纤(1)去除涂覆，在对光纤(1)加热的同时将光纤(1)两端向中间推，分别制作位置连续的第一、第二扩芯区(21、23)，然后在第一、第二扩芯区(21、23)之间将光纤(1)拉细制作拉锥区(22)。加热的方法包括：电火花放电、CO2激光器聚焦或火焰加热。激光在第一扩芯区21分成两路，一路耦合到包层中传播，另一路继续在纤芯中传播，在第二扩芯区23处，包层中的光信号和纤芯中的光信号相干产生干涉条纹。

Description

基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪
技术领域
本发明涉及一种干涉仪，适用于光纤激光器、光纤传感、光纤通信领域。
背景技术
无论在光纤激光器、光纤传感还是光纤通信领域，马赫增德干涉仪都是一种十分重要的无源光器件。该类干涉仪的工作原理是分光器将原本光信号分为两路或多路，使不同路的光信号通过不通的路径，从而产生光程差，在干涉仪末端的合束器再将不同路的光信号合束，出现干涉现象。
在多波长光纤激光器中采用马赫增德干涉仪可以实现等间隔的多波长输出，各波长的峰值和波长间隔都较为稳定。而在光纤传感领域，由于马赫增德干涉仪的干涉条纹宽度与分光器和合束器之间的光纤长度有直接关系，光纤越长，产生的干涉条纹越密，而通过将应力或是温度参数作用这段光纤可以实现应力或是温度的传感。在光通信系统中，MZ也被为泛的用于多波长信号的滤波。
传统基于光纤结构的马赫增德干涉仪一般是在光纤上相隔一定距离拉出两个锥，第一个锥相当于分光器，将纤芯中的光信号分一部分至包层中传输，第二个锥相当于合束器，可以将包层中的光信号重新合并至纤芯，最终出现干涉。这种结构的马赫增德干涉仪制作简单，但是由于两锥之间的光纤需要除去涂覆，并保持外表面清洁，而且这段光纤的长度通常都较长，用于传感器领域时敏感性低，使得在实际应用中受到限制。另外一种是将两个锥分别以长周期光纤光栅代替，其中的长周期光纤光栅起到了将光信号从纤芯耦合至包层和从包层耦合回纤芯的作用。这种马赫增德干涉仪需要光纤光栅的写入设备，成本很高，而且光栅一般都在厘米量级，尺寸较大。还有其它一些结构的光纤马赫增德干涉仪需要用到特种光纤，其制作成本更是大大提高。
综上所述，目前基于光纤结构的马赫增德干涉仪所面临的问题是：尺寸大、敏感性差、制作成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
目前基于光纤结构的马赫增德干涉仪所面临的问题是：尺寸大、敏感性差、制作成本高。
本发明的技术方案为：
基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪，其特征在于：该干涉仪包括在光纤上制作的第一、第二扩芯区，拉锥区。
制作方法：将光纤去除涂覆，在对光纤加热的同时将光纤两端向中间推，分别制作位置连续的第一、第二扩芯区，然后在第一、第二扩芯区之间将光纤拉细制作拉锥区。加热的方法包括：电火花放电、CO2激光器聚焦或火焰加热。
光纤直径为D1，第一、第二扩芯区长度均为L1，最大直径均为D2；拉锥区的长度为L2，最小直径为D3。
D1＝50～500μm。
D2＝1.1D1～10D1。
D3＝0.01D1～0.9D1。
L1＝D1～10D1。
L2＝0.5L1～5L1。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
以光纤上的两个扩芯区实现对光信号的分束与合束，两个扩芯区之间的拉锥区实现不同路径光信号的传输，其折射率敏感性大大增强，尺寸相比传统MZ大大减小，而且不需要光纤光栅的写入设备，成本很低。
附图说明
图1基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪结构图。
图2当D3＝0.9D1时光信号的传播示意图。
图3当D3＝0.01D1时光信号的传播示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施方式
基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪，如图1所示，其特征在于：该干涉仪包括在光纤1上制作的第一、第二扩芯区21、23，拉锥区22。
制作方法：将光纤1去除涂覆，在对光纤1加热的同时将光纤1两端向中间推，分别制作位置连续的第一、第二扩芯区21、23，然后在第一、第二扩芯区21、23之间将光纤1拉细制作拉锥区22；加热的方法包括：电火花放电、CO2激光器聚焦或火焰加热。
光纤1直径为D1，第一、第二扩芯区21、23长度均为L1，最大直径均为D2；拉锥区22的长度为L2，最小直径为D3。
D1＝50～500μm。
D2＝1.1D1～10D1。
D3＝0.01D1～0.9D1。
L1＝D1～10D1。
L2＝0.5L1～5L1。
当拉锥区的最小直径较大时，例如D3＝0.9D1，干涉仪中光的传播路径如图2所示，激光信号在第一扩芯区21分成两路，一路被耦合到包层中传播，另一路继续在纤芯中传播，当传播至第二扩芯区23时，包层中的光信号和纤芯中的光信号相干产生干涉条纹。
当拉锥区的最小直径较小时，例如D3＝0.01D1，干涉仪中光的传播路径如图3所示，激光信号在第一扩芯区21分成两路，一路被耦合到包层中传播，另一路继续在纤芯中传播，由于拉锥区22的最小直径很小，所以随着在拉锥区激光信号的传播，纤芯尺寸太小，而纤芯包层的折射率差又保持不变，纤芯束缚光的能量越来越小，进而使得激光大部分已进入到包层传输，此时的包层外部材料折射率对光的传输起到很重要的作用，有相当一部分光被耦合到包层外传播，随着光信号的传播，拉锥区22的直径又逐渐增大，在包层外传播的光信号又被耦合回第二扩芯区23，与原来在光纤1中传播的光信号相遇产生干涉条纹。

Claims (1)

1.基于哑铃形光纤结构的马赫增德干涉仪，其特征在于：该干涉仪包括在光纤(1)上制作的第一、第二扩芯区(21、23)，拉锥区(22)；
制作方法：将光纤(1)去除涂覆，在对光纤(1)加热的同时将光纤(1)两端向中间推，分别制作位置连续的第一、第二扩芯区(21、23)，然后在第一、第二扩芯区(21、23)之间将光纤(1)拉细制作拉锥区(22)；加热的方法包括：电火花放电、CO2激光器聚焦或火焰加热；
光纤(1)直径为D1，第一、第二扩芯区(21、23)长度均为L1，第一、第二扩芯区(21、23)最大直径均为D2；拉锥区(22)的长度为L2，拉锥区(22)的最小直径为D3；
D1＝50～500μm；
D2＝1.1D1～10D1；
D3＝0.01D1～0.9D1；
L1＝D1～10D1；
L2＝0.5L1～5L1。
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