CN107015310B - 一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法，所述干涉仪采用一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法制造而成。本发明通过保偏光纤熔接机中的旋转和平移操作实现可控的偏芯熔接，将一定长度的多芯光纤与对应的多芯耦合器尾纤连接，利用多芯光纤空分复用的特点，在一根光纤上实现多通道干涉仪的集成，适用于弱耦合多芯光纤，拥有多个可调节维度，可制备多种类型的多通道干涉仪，如马赫泽德干涉仪(MZI)、迈克尔逊干涉仪(MI)等，具有适用性广、制备过程简单、重复性好、强度高、灵活可控等优点。

Description

一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法

技术领域

本发明涉及光纤干涉仪及其制备领域，特别涉及一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法。

背景技术

通过特殊材料或结构制作的光纤干涉仪被广泛的研究，此类干涉仪通常应用于气体力学、等离子物理学、光纤通信以及传感系统领域。但一般基于单模光纤或者光子晶体光纤的干涉仪，只能支持有限的通道，集成度较低。在传感领域，有限的通道会限制可探测量的个数，且不利于交叉定位。因此实现多通道干涉仪的制备和集成，是未来实际应用中的一项关键技术。

近年来，多芯光纤被用来制备各种干涉仪。相比普通单模光纤，多芯光纤端面的结构更加复杂，在一个外包层中有多个独立传输模场的纤芯区，形成了空分复用的结构，结合相应的多芯光纤耦合装置，对多芯光纤进行微结构处理，可实现多个芯、多参量的同时测量，是实现多通道干涉仪的一种有效手段。

目前现有的基于多芯光纤的干涉仪结构主要有，与其他类型熔接(可参见Antoniolopez J E,Eznaveh Z S,Likamwa P,et al.Multicore fiber sensor for high-temperature applications up to 1000℃.[J].Optics Letters,2014,39(15):4309-12)的方法和光纤拉锥(可参见Gan L,Wang R,Liu D,et al.Spatial-Division MultiplexedMach–Zehnder Interferometers in Heterogeneous Multicore Fiber forMultiparameter Measurement[J].IEEE Photonics Journal,2016,8(1):1-1)的方法。前者利用多芯光纤与其他类型光纤熔接时的模场不匹配激发高阶模，但此结构通常只利用到多芯光纤中的有限个芯，通道数仍然有限，且无法独立观测各个芯的结果。后者通过光纤拉锥使模场扩散到包层区域以激发包层模，与多芯耦合器相结合，可同时获得多个芯的光谱。但该结构中采用的拉锥方法会破坏原本多芯光纤结构，造成连接处脆弱易断，且拉锥结构不稳定，重复性较差。

也有少数采用偏芯熔接的方法制备基于多芯光纤的干涉仪，例如对比文件1：姚军.偏置熔接的光纤干涉式湿度传感器研究[D].重庆大学,2012，利用单模光纤偏芯制备的干涉结构，以及对比文件2：韩伟.基于偏芯熔接实现双参量同时测量的干涉型光纤传感器研究[D].天津理工大学,2014，利用多模光纤偏芯制备的干涉结构；其中对比文件1研究了大小偏置情况下的器件原理与干涉谱线，对比文件2利用不同模式间干涉对环境不同的响应度完成双参量的测量，两者均使用了偏芯熔接技术，但是通道数仍然有限。且对比文件2利用同一干涉谱中的两个波谷进行传感，虽然达到了双参量同时测量的目的，但该器件中的两个通道结构并不独立，对器件制备的重复性要求很高；如图1所示，由于对比文件1和对比文件2中采用的偏芯方式均为X轴方向和/或Y轴方向的偏移，在达到偏芯的同时包层将有较大部分处于移出状态，造成制成器件的稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，利用保偏光纤熔接机在多芯光纤与扇入、扇出耦合器尾纤的熔接过程中引入一定的偏移量，包括角度的旋转、X轴平移、Y平移，以实现所有芯的偏芯熔接；采用多芯光纤空分复用特点完成在一根光纤上同时制备多个干涉仪，即实现多通道干涉仪的集成。本发明制作过程灵活可控，重复性高，结构稳定性强。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本发明的一个方面，提供了一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过熔接机对多芯光纤的入射端的所有芯和扇入耦合器尾纤的所有芯进行调整，使所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤的各个芯均一一错开；

步骤S2：将所述入射端与所述扇入耦合器尾纤进行熔接；

步骤S3：对所述多芯光纤的出射端与扇出耦合器尾纤的所有芯进行调整，之后进行熔接。

进一步：所述步骤S1的具体实现为：

步骤S11：对所述入射端的端面和所述扇入耦合器尾纤进行预处理；

步骤S12：将预处理后的所述入射端和所述扇入耦合器尾纤放入到熔接机内；

步骤S13：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述入射端和所述扇入耦合器尾纤的端面图像；

步骤S14：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤进行一次旋转调整，使得所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤的各个芯一一对准；

步骤S15：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤进行二次调整使得所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤的各个芯均一一错开。

进一步：所述入射端的端面中心有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：首先对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤进行θ角度的旋转，之后再对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤进行X轴方向和/或Y轴方向的平移。

上述进一步方案的有益效果是：在进行X轴方向和/或Y轴方向平移之前对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤进行θ角度的旋转，不仅增加了旋转角度的调节量这个可调节维度；同时在旋转操作之后周围芯已处于偏芯状态，且此时的包层仍为对准状态，再辅以X轴方向和/或Y轴方向小偏移量的平移即可达到较好的干涉效果，因包层只有较少部分移出，因此制备的干涉仪强度更高，稳定性更强，通过增加旋转操作后使各个芯的偏移效果不同，利于制备多个不同参数的干涉仪结构。

进一步：所述入射端的端面中心没有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤进行θ角度的旋转、X轴方向的平移或Y轴方向的平移。

上述进一步方案的有益效果是：这里的二次调整可以是旋转、X轴方向平移、Y轴方向平移中的任意一种或是多种的组合，操作更加方便。当均采用旋转操作时，利用旋转偏芯熔接实现的结构包层仍为对准状态，强度更高，稳定性强，同时通过旋转操作还可以使各个芯达到不同的偏移效果，利于制备多个不同参数的干涉仪结构。

进一步：所述出射端与所述扇出耦合器尾纤需要偏芯熔接，所述步骤S3的具体实现为：

步骤S31a：对所述出射端的端面和所述扇出耦合器尾纤进行预处理；

步骤S32a：将预处理后的所述出射端和所述扇出耦合器尾纤放入到所述熔接机内；

步骤S33a：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述出射端和所述扇出耦合器尾纤的端面图像；

步骤S34a：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤进行旋转调整，使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤的各个芯一一对准；

步骤S35a：对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤进行旋转和/或平移使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤的各个芯均一一错开；

步骤S36a：将所述出射端与所述扇出耦合器尾纤进行熔接。

进一步：所述出射端与所述扇出耦合器尾纤不需要偏芯熔接，所述步骤S3的具体实现为：

步骤S31b：对所述出射端的端面和所述扇出耦合器尾纤进行预处理；

步骤S32b：将预处理后的所述出射端和所述扇出耦合器尾纤放入到所述熔接机内；

步骤S33b：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述出射端和所述扇出耦合器尾纤的端面图像；

步骤S34b：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤进行旋转调整，使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤的各个芯一一对准；

步骤S35b：将所述出射端与所述扇出耦合器尾纤进行熔接。

进一步：所述熔接机为保偏光纤熔接机。

进一步：所述扇入耦合器尾纤的光纤类型和所述扇出耦合器尾纤的光纤类型均与所述多芯光纤的类型相同。

上述进一步方案的有益效果是：因纤芯分布相同时，两侧光纤的各纤芯一一对应，可对中间段多芯光纤实现所有芯的偏芯注入，使多芯光纤的每一个纤芯都能够得到充分的使用；且相同种类的光纤可大大降低熔接损耗，提高器件性能。

本发明的另一个方面，提供了一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪，采用所述的一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法制造而成。

进一步：所述多芯光纤为任意弱耦合类型的多芯光纤。

上述进一步方案的有益效果是：各纤芯之间的联系较弱，可保证干涉通道间的独立。

与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：

(1)本发明提供的基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法，由于多芯光纤的对称性以及空分复用的特性，能在一根多芯光纤上同时制作多个并行的干涉仪，适用于弱耦合多芯光纤，操作简单，制备效率高，集成度好，是一个有前景的多通道器件制备方向；

(2)本发明提供的基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法，可从旋转角度θ、X轴平移量、Y轴平移量三个维度调整偏芯程度，灵活可控，自由度好；

(3)本发明提供的基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法，通过保偏光纤熔接机完成多数步骤，稳定性好，且由于旋转角度及平移量的步长已知或可调，使器件制作精度高，重复性好，误差较小；

(4)本发明提供的基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法，利用扇入、扇出耦合器，可实现各个芯输出光谱的实时观测，便于调整各参量，完成参量的定位和控制；

(5)本发明提供的基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法，仅采用了保偏熔接技术，对光纤本身不进行额外的微结构处理，结构简单，强度高，实用性强。

附图说明

图1为现有技术中采用X轴方向和/或Y轴方向平移后的偏芯部分截面图；

图2为本发明所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法的流程图；

图3a为扇入耦合器尾纤的端面图像及θ角旋转界面；

图3b为多芯光纤入射端端面图像及θ角旋转界面；

图4为偏芯熔接方法制作的多通道马赫曾德干涉仪(MZI)结构示意图；

图5a为扇入耦合器尾纤与多芯光纤连接区域X视场侧面图像及平移调节界面；

图5b为扇入耦合器尾纤与多芯光纤连接区域Y视场侧面图像及平移调节界面；

图6为实时观测输出光谱结果的操作系统图；

图7为上述多通道MZI干涉仪实施例中多个芯的透射谱线；

图中：1为多芯光纤、2为扇入耦合器、21为扇入耦合器尾纤、3为扇出耦合器、31为扇出耦合器尾纤、4为宽带光源、5为保偏光纤熔接机、6为光谱仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一，如图2所示，一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过熔接机对多芯光纤1的入射端的所有芯和扇入耦合器尾纤21的所有芯进行调整，使所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤21的各个芯均一一错开；这里扇入耦合器2指的是将多个单模光纤中的入射光耦合进多芯光纤1对应的纤芯中的耦合结构，完成各个芯独立的输入，在本结构中指的是多芯光纤1输入端的耦合器，实现各个芯的独立光注入；扇出耦合器3指的是将多芯光纤1各个芯中的光耦合输出到对应的单模光纤中，在本结构中指的是多芯光纤1输出端的耦合器，实现各个芯的独立光输出；

步骤S2：将所述入射端与所述扇入耦合器尾纤21进行熔接；

步骤S3：对所述多芯光纤1的出射端与扇出耦合器尾纤31和扇出耦合器尾纤31的所有芯进行调整，根据器件结构选择偏移量，最后进行熔接。

本实施例中：所述步骤S1的具体实现为：

步骤S11：对所述入射端的端面和所述扇入耦合器尾纤21进行预处理(这里的预处理是指将多芯光纤1的入射端和扇入耦合器尾纤21剥去熔接端涂覆层，并将两根光纤端面切割整齐)；

步骤S12：将预处理后的所述入射端和所述扇入耦合器尾纤21放入到熔接机内；

步骤S13：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述入射端和所述扇入耦合器尾纤21的端面图像；

步骤S14：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行一次旋转调整(这里一次旋转调整是指以所述入射端的端面中心或所述扇入耦合器尾纤21的端面中心为圆心进行的旋转，使得所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤21的各个芯一一对准；

步骤S15：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行二次调整使得所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤21的各个芯均一一错开。

本实施例中：所述入射端的端面中心有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行X轴方向和/或Y轴方向的平移。

本实施例中：所述入射端的端面中心有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：首先对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行θ角度的旋转(这里旋转是指以所述入射端的端面中心或所述扇入耦合器尾纤21的端面中心为圆心进行的旋转)，使得所述入射端的周围芯与所述扇入耦合器尾纤21的周围芯错开，以实现周围芯的偏芯熔接；由于所述入射端的端面中心有纤芯，因此在旋转的过程中，所述入射端的中间芯与所述扇入耦合器尾纤21的中间芯仍旧处于对准连接状态，中间芯并未实现偏芯，还需另外引入旋转角度以外的偏移量来实现中间芯的偏移，故还需再对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行X轴方向和/或Y轴方向的平移。这里在对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行X轴方向和/或Y轴方向的平移时，在实现中间芯偏芯的同时，周围芯的偏移程度也会发生改变，需进一步优化参数使多个芯的偏移量均能达到较好的干涉效果。相较于现有技术，本发明在进行X轴方向和/或Y轴方向平移之前对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行θ角度的旋转，不仅增加了旋转角度的调节量这个可调节维度；同时在旋转操作之后周围芯已处于偏芯状态，且此时的包层仍为对准状态，再辅以X轴方向和/或Y轴方向小偏移量的平移即可达到较好的干涉效果，因包层只有较少部分移出，因此制备的干涉仪强度更高，稳定性更强同时，通过增加旋转操作后使各个芯的偏移效果不同，利于制备多个不同参数的干涉仪结构。

本实施例中：所述入射端的端面中心没有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤21进行θ角度的旋转(这里旋转是指以所述入射端的端面中心或所述扇入耦合器尾纤21的端面中心为圆心进行的旋转)、X轴方向的平移或Y轴方向的平移。这里的二次调整可以是旋转、X轴方向平移、Y轴方向平移中的任意一种或是多种的组合。当均采用旋转操作时，利用旋转偏芯熔接实现的结构包层仍为对准状态，强度更高，稳定性强，同时通过旋转操作还可以使各个芯达到不同的偏移效果，利于制备多个不同参数的干涉仪结构。如当所述多芯光纤1采用弱耦合类型的四芯光纤时，因四芯光纤的中心没有纤芯，因此仅通过旋转操作即可达到所有芯的偏移，且偏移后的包层仍处于对准状态，强度更高，稳定性强，同时因各个芯达的偏移效果不同，制备的四个干涉仪的参数也将不同，适用范围更广。

将所述多芯光纤1的入射端的所有芯与所述扇入耦合器尾纤21的所有芯进行偏芯熔接，可激发所述多芯光纤1中的包层模式，实现芯层模式与包层模式之间的干涉，选择不同的旋转角度θ、X轴平移量、Y轴平移量可激发不同的包层模式，偏芯程度灵活可控；同时，引入旋转角度这个调节量不仅在原本的偏芯技术上增加了一个可调节维度，同时通过引入旋转量，还可以使各个芯达到不同的偏移效果，利于制备多个不同参数的干涉仪结构。

本实施例中：所述出射端与所述扇出耦合器尾纤31需要偏芯熔接，所述步骤S3的具体实现为：

步骤S31a：对所述出射端的端面和所述扇出耦合器尾纤31进行预处理(这里的预处理是指将多芯光纤1的出射端和扇出耦合器尾纤31剥去熔接端涂覆层，并将两根光纤端面切割整齐)；

步骤S32a：将预处理后的所述出射端和所述扇出耦合器尾纤31放入到所述熔接机内；

步骤S33a：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述出射端和所述扇出耦合器尾纤31的端面图像；

步骤S34a：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤31进行旋转调整，使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤31的各个芯一一对准；

步骤S35a：对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤31进行旋转和/或平移(这里的平移为X轴方向平移和/或Y轴方向平移)使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤31的各个芯均一一错开；所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤31的各个芯之间相互错开的方法与所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤21的各个芯之间相互错开的方法相同；具体的：当所述出射端的端面中心有纤芯时可通过以下两种方式实现所有芯的偏芯：(1)对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤31进行X轴方向和/或Y轴方向的平移；(2)首先对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤31进行旋转，再对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤31进行X轴方向和/或Y轴方向的平移。当所述出射端的端面中心没有纤芯时可通过旋转、X轴方向平移、Y轴方向平移中的任意一种或是多种的组合实现所有芯的偏芯。

步骤S36a：将所述出射端与所述扇出耦合器尾纤31进行熔接。

本实施例中：所述出射端与所述扇出耦合器尾纤31不需要偏芯熔接，所述步骤S3的具体实现为：

步骤S31b：对所述出射端的端面和所述扇出耦合器尾纤31进行预处理(这里的预处理是指将多芯光纤1的出射端和扇出耦合器尾纤31剥去熔接端涂覆层，并将两根光纤端面切割整齐)；

步骤S32b：将预处理后的所述出射端和所述扇出耦合器尾纤31放入到所述熔接机内；

步骤S33b：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述出射端和所述扇出耦合器尾纤31的端面图像；

步骤S34b：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤31进行旋转调整，使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤31的各个芯一一对准；

步骤S35b：将所述出射端与所述扇出耦合器尾纤31进行熔接。

进一步：所述扇入耦合器尾纤21的光纤类型和所述扇出耦合器尾纤31的光纤类型均与所述多芯光纤1的类型相同。因纤芯分布相同时，两侧光纤的各纤芯一一对应，可对中间段多芯光纤实现所有芯的偏芯注入，使多芯光纤的每一个纤芯都能够得到充分的使用；且相同种类的光纤可大大降低熔接损耗，提高器件性能。

本发明中旋转调整的旋转角度均为0°到360°可调，精度为0.1°；X轴方向和Y轴方向的平移范围均为-500um-500um，精度均为0.1um，可实现完全对准到完全偏移的状态。

所述熔接机采用保偏光纤熔接机5，可通过该熔接程序中的角度旋转、X轴、Y轴对准的步骤完成偏芯和熔接操作。此操作可手动调节，也可通过程序控制。100P+保偏光纤熔接机5的X、Y轴以及角度的调节范围为-500um-500um，精度分别为<0.1°和0.1um。因此旋转角度0°到360°可调，X、Y轴从完全对准至完全偏离的范围均可实现。为了精确偏移量，可使用自动化处理的方法，提取熔接机端面图像进行处理，通过程序更精确地控制偏移量，具体操作方式可参见申请号为201610514615.5和201610513579.0的专利。

所述多芯光纤1纤芯数目无具体限制，从两芯光纤到多个芯的光纤均可实现此结构，只需该光纤为弱耦合类型，保证芯间串扰较小，实现各个芯间独立的干涉。本专利的主要内容便是要实现多个通道，因此可使用的光纤类型只需要具有独立的多个纤芯即可。

以下将结合七芯光纤对本发明提供的一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法进行详细的描述：

(1)：首先取一根一定长度的七芯光纤，该七芯光纤为通信用弱耦合七芯光纤，其包层直径为150um,芯径为8um，芯间距为42um，其端面如图3所示；将所述七芯光纤的入射端和扇入耦合器尾纤21(采取同样种类的七芯光纤)剥去熔接端涂覆层，将两根光纤端面切割整齐，分别放入熔接机两端的夹具中固定(一般将扇入耦合器尾纤21放在左侧，多芯光纤1放在右侧)，调节两段光纤端面的位置，通过熔接机的端面成像装置，分别获得两段光纤清晰的端面图像；之后根据熔接机屏幕上清晰的端面图像(左右两侧端面图像分别如图3a、3b所示)，对左右两侧光纤进行旋转调整，使两侧光纤各个芯分别对准，即两侧图像上显示的光纤端面完全一致(旋转调整过程中可采取粗调和精调相结合的方式，使结果更为准确)；两侧光纤完全对准后，将七芯光纤一侧旋转θ角度，令原本对准的周围芯错开，即可实现周围芯的偏芯熔接；以激发七芯光纤中的包层模式，后期以实现芯层模式与包层模式之间的干涉；这里选择合适的旋转角度θ，即可激发相应的包层模式，此过程旋转角度灵活可控；图4示出了采用马赫泽德干涉仪的结构，图4中A定性表示了熔接点两侧光纤的各个芯的偏移，这里采用的旋转角度θ为顺时针18°；

(2)：经过七芯光纤θ角度的旋转后，所有的周围芯都均已具备偏芯熔接条件，但由于旋转轴心在端面圆心位置，两段的中间芯仍旧是对准连接状态，中间芯并未实现偏芯，此时需要通过旋转角度以外的偏移量来实现，需引入X、Y轴的平移，使用多个调节维度来增加器件的灵活性；在旋转步骤完成后，保偏光纤熔接机5的屏幕上会显示两段光纤连接处在X、Y两个视场的侧面图(分别如图5a、5b所示)，由于两个视场的方向正交，可分别定义X、Y视场的平移方向为X、Y轴方向；此时可手动调节两段光纤在X、Y轴上的相对位置，单步操作，因单次按键的步长是已知的，因此通过记录按键的方向和次数可以推出两个轴向的平移量，还可通过程序输入来精确控制偏移量；这里仍在七芯光纤一端操作，在预先对准的情况下，使七芯光纤相对扇入耦合器尾纤21端沿X轴或Y轴方向偏移一定距离，即可实现所有芯的偏芯(此处需要强调，旋转角度θ、X轴平移、Y轴平移均可造成偏芯的结果，可根据实际的多芯光纤1的结构引入一种偏移量，或同时引入多个偏移量)，然后将两段光纤进行熔接；

(3)：采取相同的方法将七芯光纤的输出端和扇出耦合器尾纤31放入到熔接机的两侧进行固定(七芯光纤仍固定在右侧)，旋转调整两侧光纤使七芯光纤的输出端的各个芯和扇出耦合器尾纤31的各个芯对准；

(4)：根据所制作的干涉仪结构决定七芯光纤输出端是否需要进行偏芯熔接，若不需要，即可直接对准进行放电熔接；本实施例中采取透射式干涉结构，仍需要在七芯光纤的输出端引入偏芯操作以形成干涉(如图6所示，将光源与光谱仪6分别连接至扇入、扇出耦合器3的单模跳线端，打开仪器，即可实时监测各个芯的光谱)，调整旋转角度θ、X轴平移量以及Y轴平移量，优化光谱结果(由于本实施例中纤芯数目较多，仅使用了旋转偏芯量，通过实验研究了实施例中的马赫泽德干涉仪结构透射谱与旋转角度的关系，由于实施例中均是对多芯光纤1一端进行操作，经过优化，多芯光纤1输入端采用的是顺时针18°的旋转角度，输出端采用的旋转角度为逆时针18°时已有多个芯得到了较好的光谱结果),图4中B定性表示了出射熔接点两侧光纤的各个芯的偏移，偏芯后，芯层模式与包层模式之间发生干涉，耦合回扇出耦合器尾纤31各个芯，在光谱仪6上可得到各个芯的干涉光谱，此时各个芯均为独立的干涉仪结构；最后将七芯光纤的输出端与扇出耦合器尾纤31进行熔接。图7示出了上述多通道MZI干涉仪本实施例中多个芯的透射谱线。为清晰的观测到各个纤芯之间的不同干涉效果，图7中仅列出了局部且具有较强干涉效果的三个干涉谱线图。

实施例二，一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪，采用所述的一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法制造而成。

本实施例中，所述多通道干涉仪可以为马赫泽德干涉仪、迈克尔逊干涉仪或萨格纳克干涉仪；所述干涉仪为采用所述的一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法制造而成的任意一种干涉仪。

本发明通过保偏光纤熔接机5对多芯光纤1进行可控的偏芯熔接，可制作集成多通道干涉仪；可从旋转角度θ、X轴偏移量、Y轴偏移量三个方面调整偏移参数，灵活可控，精度高，重复性好；同时，引入旋转角度这个调节量不仅在原本的偏芯技术上增加了一个可调节维度，同时通过引入旋转量，还可以使各个芯达到不同的偏移效果，利于制备多个不同参数的干涉仪结构，操作简单，实用性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：通过熔接机对多芯光纤(1)的入射端的所有芯和扇入耦合器尾纤(21)的所有芯进行调整，使所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤(21)的各个芯均一一错开；

步骤S2：将所述入射端与所述扇入耦合器尾纤(21)进行熔接；

步骤S3：对所述多芯光纤(1)的出射端与扇出耦合器尾纤(31)的所有芯进行调整，之后进行熔接；所述步骤S1的具体实现为：

步骤S11：对所述入射端的端面和所述扇入耦合器尾纤(21)进行预处理；

步骤S12：将预处理后的所述入射端和所述扇入耦合器尾纤(21)放入到熔接机内；

步骤S13：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述入射端和所述扇入耦合器尾纤(21)的端面图像；

步骤S14：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤(21)进行一次旋转调整，使得所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤(21)的各个芯一一对准；

步骤S15：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤(21)进行二次调整使得所述入射端的各个芯与所述扇入耦合器尾纤(21)的各个芯均一一错开；所述入射端的端面中心有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：首先对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤(21)进行θ角度的旋转，再对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤(21)进行X轴方向和/或Y轴方向的平移。

2.根据权利要求1所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，其特征在于：所述入射端的端面中心没有纤芯，所述步骤S15中的二次调整为：对所述入射端或所述扇入耦合器尾纤(21)进行θ角度的旋转、X轴方向的平移或Y轴方向的平移。

3.根据权利要求1所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，其特征在于：所述出射端与所述扇出耦合器尾纤(31)需要偏芯熔接，所述步骤S3的具体实现为：

步骤S31a：对所述出射端的端面和所述扇出耦合器尾纤(31)进行预处理；

步骤S32a：将预处理后的所述出射端和所述扇出耦合器尾纤(31)放入到所述熔接机内；

步骤S33a：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述出射端和所述扇出耦合器尾纤(31)的端面图像；

步骤S34a：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤(31)进行旋转调整，使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤(31)的各个芯一一对准；

步骤S35a：对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤(31)进行旋转和/或平移使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤(31)的各个芯均一一错开；

步骤S36a：将所述出射端与所述扇出耦合器尾纤(31)进行熔接。

4.根据权利要求1所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，其特征在于：所述出射端与所述扇出耦合器尾纤(31)不需要偏芯熔接，所述步骤S3的具体实现为：

步骤S31b：对所述出射端的端面和所述扇出耦合器尾纤(31)进行预处理；

步骤S32b：将预处理后的所述出射端和所述扇出耦合器尾纤(31)放入到所述熔接机内；

步骤S33b：通过所述熔接机的端面成像装置获取所述出射端和所述扇出耦合器尾纤(31)的端面图像；

步骤S34b：通过所述熔接机屏幕上显示的端面图像对所述出射端或所述扇出耦合器尾纤(31)进行旋转调整，使得所述出射端的各个芯与所述扇出耦合器尾纤(31)的各个芯一一对准；

步骤S35b：将所述出射端与所述扇出耦合器尾纤(31)进行熔接。

5.根据权利要求3或4所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，其特征在于：所述熔接机为保偏光纤熔接机(5)。

6.根据权利要求1所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法，其特征在于：所述扇入耦合器尾纤(21)的光纤类型和所述扇出耦合器尾纤(31)的光纤类型均与所述多芯光纤(1)的类型相同。

7.一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪，其特征在于：采用权利要求1至6中任一所述的一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪的制备方法制造而成。

8.根据权利要求7所述一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪，其特征在于：所述多芯光纤(1)为任意弱耦合类型的多芯光纤(1)。

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