CN214097855U - 制作长周期光纤光栅的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种制作长周期光纤光栅的装置，包括紫外光源、狭缝式可调光阑和微透镜阵列；狭缝式可调光阑位于紫外光源与微透镜阵列之间，以使紫外光源射出的紫外光依次经狭缝式可调光阑和微透镜阵列后射向待写入光敏光纤；微透镜阵列包括紫外石英板和多个紫外熔融石英棒，多个紫外熔融石英棒并行设置于紫外石英板朝向狭缝式可调光阑的板面。本实用新型提供的制作长周期光纤光栅的装置，采用紫外熔融石英棒组合加工微透镜阵列，取代现有技术中选用的振幅掩模板的设计；通过选取不同直径的紫外熔融石英棒，能实现不同的聚焦的紫外明暗相间条纹周期，最终形成不同参数的长周期光纤光栅，方案简单方便，降低了平台的搭建成本。

Description

制作长周期光纤光栅的装置

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种制作长周期光纤光栅的装置。

背景技术

长周期光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅。当一束宽光谱光经过长周期光纤光栅时，满足光栅工作条件的波长将产生耦合滤除，其余的波长透过光栅无损耗的继续传输。长周期光纤光栅尤其应用于精密通信传感领域。

目前常规的紫外光曝光方案需要使用定制模板将紫外光调制成光栅图样，然后写入到光敏光纤的纤芯内，而写入长周期光纤光栅一般用到的是不同调制周期的振幅掩模板。受国内制作技术瓶颈的限制，此振幅掩模板光学材料还未达到高质量国产化的水平，整个长周期光纤光栅的振幅掩模制作平台搭建起来材料成本昂贵。要从技术和成本上实现制作不同参数的长周期光纤光栅，就要另辟蹊径。

实用新型内容

本实用新型提供一种制作长周期光纤光栅的装置，旨在取代现有技术中选用的振幅掩模板的设计，以降低平台的搭建成本。

本实用新型提供一种制作长周期光纤光栅的装置，包括紫外光源、狭缝式可调光阑和微透镜阵列；

所述狭缝式可调光阑位于所述紫外光源与所述微透镜阵列之间，以使紫外光源射出的紫外光依次经所述狭缝式可调光阑和所述微透镜阵列后射向待写入光敏光纤；

所述微透镜阵列包括紫外石英板和多个紫外熔融石英棒，多个所述紫外熔融石英棒并行设置于所述紫外石英板朝向所述狭缝式可调光阑的板面。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，多个所述紫外熔融石英棒为直径相同的圆棒。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，任两个所述紫外熔融石英棒相抵接。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，多个所述紫外熔融石英棒通过紫外光刻胶胶合固定于所述紫外石英板的板面。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，每个所述紫外熔融石英棒设置有朝向所述紫外石英板的贴合平面，每个所述紫外熔融石英棒的贴合平面与所述紫外石英板的板面相贴合。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，还包括第一夹持调节架，所述紫外石英板夹持固定于所述第一夹持调节架。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，还包括第二夹持调节架和第三夹持调节架；

所述狭缝式可调光阑夹持固定于所述第二夹持调节架；

所述第三夹持调节架用于夹持固定所述待写入光敏光纤。

根据本实用新型提供一种的制作长周期光纤光栅的装置，所述紫外光源为紫外LED光源或者准分子激光器。

本实用新型提供的制作长周期光纤光栅的装置，采用紫外熔融石英棒组合加工微透镜阵列，取代现有技术中选用的振幅掩模板的设计；通过选取不同直径的紫外熔融石英棒，能实现不同的聚焦的紫外明暗相间条纹周期，最终形成不同参数的长周期光纤光栅，方案简单方便，降低了平台的搭建成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的制作长周期光纤光栅的装置的结构示意图；

图2是图1中微透镜阵列的光刻胶胶合制作流程示意图；

图3是图1中微透镜阵列的磨抛固定制作流程示意图；

图4是线性均匀紫外光斑透过微透镜阵列聚焦成明暗相间条纹的示意图；

附图标记：

1：紫外光源； 2：狭缝式可调光阑； 3：微透镜阵列；

31：紫外石英板； 32：紫外熔融石英棒； 33：紫外光刻胶；

4：待写入光敏光纤； 5：第一夹持调节架； 6：第二夹持调节架；

7：第三夹持调节架。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图4描述本实用新型的制作长周期光纤光栅的装置，能用于长周期光纤光栅的制作应用。如图1所示，制作长周期光纤光栅的装置包括紫外光源1、狭缝式可调光阑2和微透镜阵列3。

紫外光源1能射出能量均匀的紫外光斑，紫外光源1可以为紫外 LED光源、准分子激光器等，现有的紫外LED光源，准分子激光光源等可以实现此功能。

如图1和图4所示，狭缝式可调光阑2位于紫外光源1与微透镜阵列3之间，以使紫外光源1射出的紫外光依次经狭缝式可调光阑2 和微透镜阵列3后射向待写入光敏光纤4。狭缝式可调光阑2可以对紫外光源1进行筛选，以选取合适高度长度的均匀紫外光斑；微透镜阵列3可以对均匀紫外光斑进行周期性的聚焦，最终形成明暗相间的紫外条纹；待写入光敏光纤4可以在明暗紫外条纹下进行曝光写入，最终形成需要的长周期光纤光栅。按光路顺序依次放置的为紫外光源 1、狭缝式可调光阑2、微透镜阵列3、待写入光敏光纤4，首先将紫外光源1通过狭缝式可调光阑2后得到线性均匀光斑；然后经过微透镜阵列3聚焦后形成均匀分布的明暗相间条纹；最后将待写入光敏光纤4处于明暗相间条纹紫外光下曝光；最终在待写入光敏光纤4的纤芯内写入周期性的折射率分布，形成长周期光纤光栅。

如图1至图3所示，微透镜阵列3包括紫外石英板31和多个紫外熔融石英棒32；多个紫外熔融石英棒32并行设置于紫外石英板31 朝向狭缝式可调光阑2的板面。微透镜阵列3采用紫外熔融石英棒 32组合加工而成，根据选择的紫外熔融石英棒32的直径来控制长周期光纤光栅的纤芯折射率调制的周期，进而控制长周期光栅的工作波长。其中，多个紫外熔融石英棒32通常为直径相同的圆棒，并且任两个紫外熔融石英棒32相抵接，即多个紫外熔融石英棒32为紧密地排列在紫外石英板31上。

本实用新型提供的制作长周期光纤光栅的装置，采用紫外熔融石英棒32组合加工微透镜阵列3，取代现有技术中选用的振幅掩模板的设计；通过选取不同直径的紫外熔融石英棒32，能实现不同的聚焦的紫外明暗相间条纹周期，最终形成不同参数的长周期光纤光栅，方案简单方便，降低了平台的搭建成本。

如图2所示，在本实施例中，多个紫外熔融石英棒32通过紫外光刻胶33胶合固定于紫外石英板31的板面。微透镜阵列3加工方法为将紫外熔融石英棒32紧密排列在紫外石英板31上，然后使用紫外光刻胶33胶合固定形成半柱形阵列组。

如图2所示，首先选取合适参数的紫外熔融石英棒32，将其紧密排列于紫外石英板31之上，中间不留缝隙；然后在紫外熔融石英棒32的底端注紫外光刻胶33，流动平稳后固化，不影响紫外光的通过，最终形成图2所示的结构，这样就形成了紧密排列的一个个半柱形结构的组合，可以对通过的紫外光实现周期性的聚焦作用，并可以很容易的找到微透镜阵列3的焦点位置。

如图3所示，在本实施例中，每个紫外熔融石英棒32设置有朝向紫外石英板31的贴合平面，每个紫外熔融石英棒32的贴合平面与紫外石英板31的板面相贴合。将多个紫外熔融石英棒32研磨成半柱形阵列组后固定在紫外石英板31上。

如图3所示，首先同样将紫外熔融石英棒32组合紧密排列于紫外石英板31之上，然后对紫外熔融石英棒32组合的上表面进行均匀精细的磨抛，形成一个个半柱面的组合，然后将另一块紫外石英板 31移到磨平的这个面上，再上下翻转过来，对紫外熔融石英棒32进行固定，最终形成图3中的微透镜阵列3的结构。

紫外熔融石英棒32的直径、微透镜阵列3的聚焦周期、明暗相间条纹的周期、长周期光栅纤芯折射率调制的周期都是一致的，需要改变制作长周期光纤光栅的工作波长只需要调节紫外熔融石英棒32 的直径即可。

如图1所示，在本实施例中，制作长周期光纤光栅的装置还包括第一夹持调节架5，紫外石英板31夹持固定于第一夹持调节架5。具体地，紫外熔融石英棒32为沿紫外石英板31的宽度方向延伸，多个紫外熔融石英棒32为沿紫外石英板31的长度方向排布，两个第一夹持调节架5分别夹持紫外石英板31在长度方向上的两端。

如图1所示，在本实施例中，制作长周期光纤光栅的装置还包括第二夹持调节架6，狭缝式可调光阑2夹持固定于第二夹持调节架6。第二夹持调节架6沿紫外石英板31的长度方向设置有两个。

如图1所示，在本实施例中，制作长周期光纤光栅的装置还包括第三夹持调节架7；第三夹持调节架7用于夹持固定待写入光敏光纤 4。第三夹持调节架7沿紫外石英板31的长度方向设置有两个。

第一夹持调节架5、第二夹持调节架6和第三夹持调节架7的作用为夹持调节刻写光路上的器件，使其处于正确的工作位置和角度上。

制作长周期光纤光栅的装置的工作原理为：1、紫外光源1经过狭缝式可调光阑2形成线性紫外曝光光斑，使用第二夹持调节架6控制选取紫外光斑的尺寸以及角度；2、使用紫外熔融石英棒32定制加工微透镜阵列3，通过选取的紫外熔融石英棒32控制长周期光纤光栅的工作波长；3、紫外光源1经过微透镜阵列3聚焦形成明暗条纹； 4、待写入光敏光纤4至于微透镜阵列3的焦点位置进行曝光，通过第三夹持调节架7控制待写入光敏光纤4在微透镜阵列3的焦点附近，同时控制待写入光敏光纤4与明暗紫外光斑的相对角度姿态，待写入光敏光纤4在明暗紫外条纹下曝光，在纤芯内写入与明暗条纹一致的周期性折射率分布，最终形成需要的长周期光纤光栅。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，包括紫外光源、狭缝式可调光阑和微透镜阵列；

所述狭缝式可调光阑位于所述紫外光源与所述微透镜阵列之间，以使紫外光源射出的紫外光依次经所述狭缝式可调光阑和所述微透镜阵列后射向待写入光敏光纤；

所述微透镜阵列包括紫外石英板和多个紫外熔融石英棒，多个所述紫外熔融石英棒并行设置于所述紫外石英板朝向所述狭缝式可调光阑的板面。

2.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，多个所述紫外熔融石英棒为直径相同的圆棒。

3.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，任两个所述紫外熔融石英棒相抵接。

4.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，多个所述紫外熔融石英棒通过紫外光刻胶胶合固定于所述紫外石英板的板面。

5.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，每个所述紫外熔融石英棒设置有朝向所述紫外石英板的贴合平面，每个所述紫外熔融石英棒的贴合平面与所述紫外石英板的板面相贴合。

6.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，还包括第一夹持调节架，所述紫外石英板夹持固定于所述第一夹持调节架。

7.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，还包括第二夹持调节架和第三夹持调节架；

所述狭缝式可调光阑夹持固定于所述第二夹持调节架；

所述第三夹持调节架用于夹持固定所述待写入光敏光纤。

8.根据权利要求1所述的制作长周期光纤光栅的装置，其特征在于，所述紫外光源为紫外LED光源或者准分子激光器。

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