CN114089467B - 一种周期可调的长周期光栅的制备装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种周期可调的长周期光栅的制备装置，包括调节装置、长度可伸缩的光栅制备台、底座、压板；所述的底座顶部开槽；所述的光栅制备台安装在底座的槽内，并且所述的光栅制备台上表面设有方形齿形结构；所述的调节装置安装在底座的侧面，所述的调节装置用于调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，所述的压板用于下压位于压板与所述的光栅制备台之间的光纤。本发明解决了现有技术中工艺复杂、成本昂贵和调整困难的缺点，且具有结构简单，方便易用的特点。

Description

一种周期可调的长周期光栅的制备装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤光栅制备领域，更具体的，涉及一种周期可调的长周期光栅的制备装置及其制备方法。
背景技术
长周期光纤光栅(LPFG)是一种透射型光纤光栅，其光学特性是由前向传输的纤芯导模和光栅中m阶包层模之间的耦合所决定，模式耦合发生在基模(LP01模)和包层模(LP0m模)之间，通常纤芯导模耦合到前向传输的包层模从而形成谐振波长的损耗峰，呈现出透射型带阻滤波特性。因为长周期光纤光栅具有体积小、接入损耗小、无后向反射、制备简易且成本较低等优点，使得LPFG在光通信以及光纤传感技术领域发挥着重要作用。此外LPFG对光纤放大器(如：掺杂光纤放大器)中的增益谱的增益平坦性而言，有着重要的价值意义，并且近年来LPFG的损耗谱特性已经被证实能作为光放大器的衰减谱。
制备长周期光纤光栅的常用方法有：二氧化碳激光写入法、紫外振幅掩模版法、腐蚀刻槽法、离子束注入法等等，但其制备过程及工艺较为复杂，制作成本过高、光栅周期与谐振波长比较固定，难以适应多样化的研究。而基于机械式的长周期光纤光栅刻写方法相对于传统方法而言，具有更为容易地形成光栅阵列、能够利用外部压力的变化来调节谐振波长的位置及其损耗峰值和光栅可擦除等特点。
现有技术公开有一种周期可调的长周期光纤光栅长周期光栅的制备装置，其利用公式对光栅周期进行调节，从而达到对光纤光栅周期调制的目的，其中d是光栅原周期，θ是光栅阵列与光纤的夹角；现有技术还公开有机械式啁啾长周期光纤光栅，其通过在金属固定底座上刻画出不同曲率半径的U型槽，使光纤保持以一定曲率半径R弯曲，再利用一具有设定周期数N、固定周期大小的V型槽的金属板，对在金属底座上的光纤施压，从而形成长周期光纤光栅。
光学精密工程期刊一文中提出了，通过采用机械线加工技术制作不同周期的压力槽，并借助螺旋测微器推进结构实现压迫标准弹簧对光纤施加可调压力，进而写制出谐振波长和谐振峰值均可调的长周期光纤光栅。
因此如何发明一种周期可调的长周期光栅的制备装置，能够解决现有技术中工艺复杂、成本昂贵和调整困难的缺点，是本技术领域急需解决的问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中工艺复杂、成本昂贵和调整困难的缺点，提供了一种周期可调的长周期光栅的制备装置及其制备方法，其具有结构简单，方便易用的特点。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
一种周期可调的长周期光栅的制备装置，包括调节装置、长度可伸缩的光栅制备台、底座、压板；所述的底座顶部开槽；所述的光栅制备台安装在底座的槽内，并且所述的光栅制备台上表面设有方形齿形结构；所述的调节装置安装在底座的侧面，所述的调节装置用于调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，所述的压板用于下压位于压板与所述的光栅制备台之间的光纤。
优选的，所述的压板为块状结构，其横截面的尺寸与所述的槽的横截面的尺寸相同。
进一步的，所述的底座至少一侧开有螺孔，所述的螺孔与所述的底座的槽相通；所述的调节装置通过所述的螺孔调节光栅制备台的伸缩。
更进一步的，所述的调节装置是微调旋钮，设有至少一个微调旋钮，通过底座的螺孔调节所述的光栅制备台的伸缩。
更进一步的，还包括两个相同的调节板，所述的两个相同的调节板分别与所述的光栅制备台的一侧固定连接。
更进一步的，所述的微调旋钮还设有螺旋杆；所述的微调旋钮与所述的螺旋杆一端相连，所述的螺旋杆另一端以螺旋的方式通过所述的螺孔并与所述的调节板相连。
更进一步的，所述的光栅制备台包括多个相同的横截面为矩形的刚性薄片和多个相同的横截面为矩形的弹性薄片，所述的刚性薄片与所述的弹性薄片彼此依次交错连接，组成所述的光栅制备台；所述的刚性薄片的纵向高度高于所述的弹性薄片的纵向高度，构成方形齿形结构。
更进一步的，所述的弹性薄片的厚度通过夹紧或者放松所述的调节板4进行调节，实现所述光栅制备台长度的伸缩。
所述的刚性薄片的纵向高度高于调节板的纵向高度。
一种周期可调的长周期光栅的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1.将底座水平放置；
S2.根据待加工光纤需要的光栅周期长度，通过调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，然后将待加工光纤水平放置在光栅制备台上；
S3.调整压板与槽对齐，盖在待加工光纤上方，下压压板；
S4.保持下压压板，并得到制备好的长周期光纤光栅。
本发明的有益效果如下：
首先将长周期光纤光栅制备台放置在底座上然后，将光纤放置在光栅制备台上，通过调节装置调节光纤光栅大小后，使用压板下压所述的光纤，并得到长周期光栅光纤，由此简单方便地制作长周期光纤光栅，解决了现有技术中工艺复杂、成本昂贵和调整困难的缺点。
附图说明
图1是本长周期光栅的制备装置的结构示意图。
图2是本长周期光栅的制备装置的结构示意图。
图3是本长周期光栅的制备装置上A部分的结构示意图。
图4是本长周期光栅的制备装置的主视图。
图5是本长周期光栅的制备装置的俯视图。
图6是本长周期光栅的制备装置的侧视图。
其中，1-底座、2-压板、3-微调旋钮、4-调节板、5-螺旋杆、6-刚性薄片、7-弹性薄片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图1所示，一种周期可调的长周期光栅的制备装置，包括调节装置、长度可伸缩的光栅制备台、底座1、压板2；所述的底座1顶部开槽；所述的光栅制备台安装在底座1的槽内，并且所述的光栅制备台上表面设有方形齿形结构；所述的调节装置安装在底座1的侧面，所述的调节装置用于调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，所述的压板2用于下压位于压板2与所述的光栅制备台之间的光纤。本实施例中，所述的光栅制备台与所述的槽通过嵌入的方式相连。
所述的压板2为块状结构，其横截面的尺寸与所述的槽的横截面的尺寸相同。本实施例中所述的压板为钢板材料制成。
所述的底座1左侧还开有一个螺孔，所述的螺孔与所述的槽相通，所述的调节装置通过所述的螺孔调节光栅制备台的伸缩。本实施例中所述的螺孔位于所述的底座的侧面一边的中间。
在一个具体实施例中，所述的调节装置是微调旋钮3，本实施例设有1个微调旋钮3，通过底座1的两侧螺孔调节所述的光栅制备台的伸缩。
还包括一个调节板4，所述的一个调节板4一端与所述的光栅制备台的两侧固定连接，用于夹紧所述的光栅制备台。
本实施例中，所述的微调旋钮3还设有两个螺旋杆5；所述的两个相同的微调旋钮与所述的螺旋杆5一端相连，所述的螺旋杆5另一端以螺旋的方式通过所述的螺孔并与所述的调节板4相连。本实施例中所述的螺旋杆5为不锈钢制成。
如图2所示，所述的光栅制备台包括多个相同的横截面为矩形的刚性薄片6和多个相同的横截面为矩形的弹性薄片7，所述的刚性薄片6与所述的弹性薄片7彼此依次交错连接，组成所述的光栅制备台。本实施例中所述光栅制备台的两端均为刚性薄片。
实施例2
如图1、4、5、6所示，一种周期可调的长周期光栅的制备装置，包括调节装置、长度可伸缩的光栅制备台、底座1、压板2；所述的底座1顶部开槽；所述的光栅制备台安装在底座1的槽内，并且所述的光栅制备台上表面设有方形齿形结构；所述的调节装置安装在底座1的侧面，所述的调节装置用于调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，所述的压板2用于下压位于压板2与所述的光栅制备台之间的光纤。本实施例中，所述的光栅制备台与所述的槽通过底部嵌入的方式相连。
所述的压板2为块状结构，其横截面的尺寸与所述的槽的横截面的尺寸相同。本实施例中所述的压板为钢板材料制成。
在一个具体实施例中，所述的底座1两侧还开有两个螺孔，所述的螺孔与所述的槽相通，，所述的调节装置通过所述的螺孔调节光栅制备台的伸缩。本实施例中所述的螺孔位于所述的底座的侧面两边的中间，两个螺孔的尺寸相同。
在一个具体实施例中，所述的调节装置是微调旋钮，设有两个个微调旋钮3，分别通过底座1的两侧螺孔调节所述的光栅制备台的伸缩。
在一个具体实施例中，还包括两个相同的调节板4，所述的两个相同的调节板4一端分别与所述的光栅制备台的两侧固定连接，所述的两个相同的调节板4的另一端分别与所述的螺旋杆5通过螺孔的一端相连，用于夹紧所述的光栅制备台。本实施例中所述的调节板4为钢板制成，通过多个螺钉与所述的光栅制备台固定连接。
在一个具体的实施例中，所述的微调旋钮3包括两个相同的螺旋手柄、两个相同的螺旋杆5；所述的螺旋手柄与所述的螺旋杆5一端相连；所述的螺旋杆5另一端以螺旋的方式通过所述的螺孔。所述的螺旋手柄包括柄盖和柄体，柄盖和柄体为塑料材料，柄盖和柄体互相连接，且所述的柄盖的纵截面大于所述的柄体的纵截面。本实施例中，所述的柄体上设有千分尺，用于精确调整所述的光栅制备台。本实施例中所述的螺旋手柄可以调节200-400μm的形弹性薄片厚度。
如图2所示，所述的光栅制备台包括多个相同的横截面为矩形的刚性薄片6和多个相同的横截面为矩形的弹性薄片7，所述的刚性薄片6与所述的弹性薄片7彼此依次交错连接，组成所述的光栅制备台，所述的光栅制备台高于所述的调节板4，且所述的刚性薄片6与所述的弹性薄片7。本实施例中所述光栅制备台的两端均为刚性薄片，其中，刚性薄片6和弹性薄片7宽度均为300μm。
实施例3
如图1、4、5、6所示，一种周期可调的长周期光栅的制备装置，包括调节装置、长度可伸缩的光栅制备台、底座1、压板2；所述的底座1顶部开槽；所述的光栅制备台安装在底座1的槽内，并且所述的光栅制备台上表面设有方形齿形结构；所述的调节装置安装在底座1的侧面，所述的调节装置用于调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，所述的压板2用于下压位于压板2与所述的光栅制备台之间的光纤。本实施例中，所述的槽位于所述的底座1的中轴线上，槽深超过所述底座1的高度的一半。
在一个具体实施例中，所述的压板2为表面光滑的不锈钢块，其横截面与所述的槽的横截面相同。本实施例中，所述的压板还包括底板，底板大于所述的压板2的横截面，用于更好的挤压光纤。
在一个具体实施例中，所述的底座1为块状结构，所述的底座1两侧还开有两个螺孔，所述的螺孔与所述的槽相通，，所述的调节装置通过所述的螺孔调节光栅制备台的伸缩。所述的螺孔位于所述的底座的侧面两边的中间，两个螺孔的尺寸相同。
在一个具体实施例中，所述的调节装置是微调旋钮，设有两个微调旋钮，通过底座的两侧螺孔调节所述的光栅制备台的伸缩。
在一个具体实施例中，还包括两个相同的不锈钢制的调节板4，所述的两个相同的调节板4一端分别与所述的光栅制备台的两侧固定连接，用于夹紧所述的光栅制备台。所述的两个调节板4为钢板制成，在中心设有螺孔。
所述的微调旋钮3还设有螺旋杆5；所述的两个相同的微调旋钮3与所述的螺旋杆5一端相连，所述的螺旋杆5另一端以螺旋的方式通过所述的螺孔并与所述的调节板4通过旋入所述调节板的中心的螺孔相连。
如图2所示，所述的光栅制备台包括多个相同的横截面为矩形的刚性薄片6和多个相同的横截面为矩形的弹性薄片7，所述的刚性薄片6与所述的弹性薄片7彼此依次交错连接，组成所述的光栅制备台，且所述的刚性薄片的纵向高度高于所述的弹性薄片的纵向高度，构成方形齿形结构，本实施例中所述刚性薄片6的纵向高度相对所述弹性薄片7的纵向高度大500μm。
所述的弹性薄片6的厚度通过夹紧或者放松所述的调节板4进行调节，实现所述光栅制备台长度的伸缩。
如图3所示，所述的刚性薄片(6)的纵向高度高于调节板(4)的高度。
实施例4
一种周期可调的长周期光栅的制备方法，包括以下具体步骤：
S1.将底座1水平放置；
S2.根据待加工光纤需要的光栅周期长度，通过调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，然后将待加工光纤水平放置在光栅制备台上，本实施例中光纤需要的光栅周期Λ为600μm，d为300μm，通过转动所述的螺旋手柄3，调整所述调整板使光栅达到需要的长度；
S3.调整压板2与槽对齐，盖在待加工光纤上方，下压压板2；
S4.保持下压压板2，并得到制备好的长周期光纤光栅。
实施例5：
一种周期可调的长周期光栅的制备方法，包括以下具体步骤：
S1.将底座1水平放置在水平台面上；
S2.根据待加工光纤需要的光栅周期长度，通过调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，然后将待加工光纤水平放置在光栅制备台上；本实施例中光纤需要的光栅周期Λ为500μm，d为200μm，阅读所述千分尺上的尺度并通过转动所述的螺旋手柄3调整所述的调整板，夹紧所述的调整板板使弹性薄片7的厚度d从300μm压缩到200μm；
S3.调整压板2与槽对齐，盖在待加工光纤上方，下压压板2；
S4.保持下压压板2，并得到制备好的长周期光纤光栅，在本实施例中，
当不需要长周期光纤光栅时，抬起所述的压板，光栅消失，光纤恢复原状。
本发明提供了一种光纤光栅的光栅制备台及其制备方法，首先将光纤光栅的光栅制备台水平放置在水平台面上；然后根据待加工光纤需要的光栅周期长度，通过调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，然后将待加工光纤水平放置在光栅制备台上；本实施例中光纤需要的光栅周期Λ为500μm，弹性薄片厚度d为200μm，阅读螺旋上的尺度并通过转动所述的螺旋手柄3调整所述的调整板，夹紧所述的调整板板使弹性薄片7的厚度d从300μm压缩到200μm；然后调整压板2与槽对齐，盖在待加工光纤上方，下压压板2；然后移去压板2，并得到制备好的长周期光纤光栅。由此，制作了长周期光纤光栅，并解决了现有技术中工艺复杂、成本昂贵和调整困难的缺点。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种周期可调的长周期光栅的制备装置，其特征在于：包括调节装置、长度可伸缩的光栅制备台、底座（1）、压板（2）；所述的底座（1）顶部开槽；所述的光栅制备台安装在底座（1）的槽内，并且所述的光栅制备台上表面设有方形齿形结构；所述的调节装置安装在底座（1）的侧面，所述的调节装置用于调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，所述的压板（2）用于下压位于压板（2）与所述的光栅制备台之间的光纤；
所述的压板（2）为块状结构，其横截面的尺寸与所述的槽的横截面的尺寸相同；
所述的底座（1）至少一侧开有螺孔，所述的螺孔与所述的底座（1）的槽相通；所述的调节装置通过所述的螺孔调节光栅制备台的伸缩；
所述的调节装置是微调旋钮（3），设有至少一个微调旋钮（3），所述的微调旋钮（3）通过底座（1）的螺孔调节所述的光栅制备台的伸缩；
还包括至少一个调节板（4），所述的调节板（4）与所述的光栅制备台的一侧固定连接；
所述的微调旋钮设有螺旋杆（5）；所述的微调旋钮（3）与所述的螺旋杆（5）一端相连；所述的螺旋杆（5）另一端以螺旋的方式通过所述的螺孔并与所述的调节板（4）相连；
所述的光栅制备台包括多个相同的横截面为矩形的刚性薄片（6）和多个相同的横截面为矩形的弹性薄片（7），所述的刚性薄片（6）与所述的弹性薄片（7）彼此依次交错连接，组成所述的光栅制备台；所述的刚性薄片（6）的纵向高度高于所述的弹性薄片（7）的纵向高度，构成方形齿形结构；
所述的弹性薄片（6）的厚度通过夹紧或者放松所述的调节板（4）进行调节，实现所述光栅制备台长度的伸缩。
2.根据权利要求1所述的周期可调的长周期光栅的制备装置，其特征在于：所述的刚性薄片（6）的纵向高度高于调节板（4）的纵向高度。
3.一种根据权利要求1所述的制备装置的周期可调的长周期光栅的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1. 将底座（1）水平放置；
S2. 根据待加工光纤需要的光栅周期长度，通过调节光栅制备台所设方形齿形结构的齿距，然后将待加工光纤水平放置在光栅制备台上；
S3.调整压板（2）与槽对齐，盖在待加工光纤上方，下压压板；
S4. 保持下压压板（2），并得到制备好的长周期光纤光栅。
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