專利名稱：光纖保持裝置、光纖光柵加工裝置與方法以及光纖光柵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在光纖上施加張力以保持光纖的光纖保持裝置。具體涉及向被固定的光纖上照射紫外激光圖案形成光纖光柵的光纖光柵加工裝置和光纖光柵加工方法，以及利用這些光纖光柵加工裝置或光纖光柵加工方法加工的光纖光柵。
在圖9(a)的側(cè)面圖和圖9(b)的截面圖中，101是被施加了張力(拉伸力)而被固定的光纖，102是開有V形槽103(或U形槽)的夾持器。
在圖9的光纖保持裝置中，用夾持器102的V形槽103將光纖101的兩點夾持，使夾持器102向彼此相反的方向移動(圖9中的箭頭方向)，當?shù)玫剿鑿埩r將夾持器102停下不動。使光纖101固定在夾持器102的V形槽103的方法有，如圖9(c)的用粘接劑104將光纖101固定在夾持器102的方法以及如圖9(d)的用有凸形蓋105將光纖101扣在夾持器102上的方法等。
這種場合存在這樣的問題，從光纖101整體來說，用夾持器102的V形槽103夾持的部分很小，加張力時，光纖101的夾持部分被局部大力夾持，會造成微小的彎折，在光纖101上造成損傷，因此，致使在達到所需張力前就出現(xiàn)在光纖101的固定部分產(chǎn)生裂紋或光纖101斷裂的狀況。


圖10是本發(fā)明人在本申請的發(fā)明以前，作為研究目的所做實驗的光纖保持裝置的結(jié)構(gòu)示圖。用與圖9相同的符號表示相同或相當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖10(a)的側(cè)面圖中，106a、106b是纏繞光纖101用的圓筒型卷輪(或滑輪、線軸)在圖10的光纖保持裝置中，將光纖101的兩端分別纏繞在圓筒型卷輪106a、106b上，使圓筒型卷輪106a、106b向相反方向(圖10的箭頭方向)移動，在達到目標張力時，使圓筒型卷輪106a、106b停止不動。光纖101在圓筒型卷輪106a、106b上的保持方法如圖10(b)所示，第一圈以后的纏繞以將光纖101重疊交叉的方式進行。
在圖10的光纖保持裝置中，在向圓筒型卷輪106a、106b上纏繞光纖101時，會給光纖101的重疊交叉部分造成很大負荷。該負荷就是給光纖101帶來損傷的原因。另外，為使光纖101重疊交叉，需要寬大的纏繞范圍A。因此，為使光纖101從纏繞范圍A出來的引出位置P固定，必須進行圓筒型卷輪106a、106b的位置調(diào)整。
例如，考慮與光軸Z平行地向光纖101照射紫外激光進行光纖光柵加工的情況。這時，紫外激光的照射要沿著垂直于光軸Z的方向掃描，使其掃描方向與光纖101的長度方向(光軸方向)一致。但是，如果將光纖101如圖10(b)纏繞在兩個圓筒型卷輪106a、106b上，根據(jù)其纏繞方法，如圖10(c)或圖10(d)所示光纖的引出位置不能固定。
因而，每次在圓筒型卷輪106a、106b上纏繞光纖101時，為使光纖101的軸線和紫外激光的掃描方向一致，需要調(diào)整兩個圓筒型卷輪106a、106b的旋轉(zhuǎn)軸的位置，使其平行于光軸Z。一個卷筒106a(106b)的方向?qū)屎?，另一個卷筒106b(106a)的方向便偏離，這種位置的調(diào)整非常煩雜。加之讓圓筒型卷輪106a、106b離開，施加張力的話，其引出位置P會產(chǎn)生微妙的偏離，因此，相對光軸Z的圓筒型卷輪106a、106b的位置調(diào)整實際上非常困難。
另外，在圖10(c)中，為了連續(xù)在光纖101的新部分上加工光纖光柵，在圓筒型卷輪106a、106b上纏繞光纖101的話，就變?yōu)槿鐖D10(d)的狀態(tài)。將圖10(c)和圖10(d)比較可知，光纖101相對光軸Z的保持位置發(fā)生變化，如此下去，紫外激光的照射條件會有變化，光纖光柵的加工精度將產(chǎn)生誤差。因此，在圖10的光纖保持裝置中，需要進行圓筒型卷輪106a、106b的位置調(diào)整。
傳統(tǒng)的光纖保持裝置存在的問題是因上述結(jié)構(gòu)，使光纖局部受力很大，致使光纖受到損傷。
另外還存在這樣的問題圖10的光纖保持裝置，為維持因每次纏繞而變化的光纖的保持位置，需要進行圓筒型卷輪位置的調(diào)整。這樣，其機構(gòu)會變得相當復雜。
本發(fā)明旨在解決上述課題，目的在于提供這樣的光纖保持裝置它可不給光纖帶來損傷地保持光纖，每當更換光纖時，光纖的軸方向總是固定，不需要進行圓筒型卷輪位置的調(diào)整，光纖的保持位置每次纏繞時都可保持一定。
并且，本發(fā)明的目的在于提供適合光纖光柵連續(xù)加工的光纖光柵的加工裝置以及光纖光柵的加工方法。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供用所述光纖光柵的加工裝置以及光纖光柵的加工方法加工的光纖光柵。
本發(fā)明所涉及的光纖保持裝置包括設有將光纖的一端纏繞的槽的第一圓筒型纏繞器；設有將光纖的另一端纏繞的槽的、離第一圓筒型纏繞器預定間隔放置的第二圓筒型纏繞器；以及對第一圓筒型纏繞器和第二圓筒型纏繞器之間的光纖施加張力，使第一圓筒型纏繞器以及第二圓筒型纏繞器至少一方移動的移動裝置。
本發(fā)明的光纖保持裝置上開有槽，其截面形狀離第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器的旋轉(zhuǎn)軸越近寬度越窄，在第一圓筒型纏繞器以及第二圓筒型纏繞器的圓周面上槽呈螺旋狀。
本發(fā)明的光纖保持裝置，設有底面為平面形狀的槽。
本發(fā)明的光纖保持裝置，設有底面為曲面形狀的槽。
本發(fā)明的光纖保持裝置，第一圓筒型纏繞器或第二圓筒型纏繞器上開有3圈以上的呈螺旋狀的槽。
本發(fā)明所涉及的光纖保持裝置，第一圓筒型纏繞器以及第二圓筒型纏繞器這樣設置槽的旋向相反，在旋轉(zhuǎn)軸方向的偏置量大致為零。
本發(fā)明的光纖保持裝置，第一圓筒型纏繞器以及第二圓筒型纏繞器這樣設置槽的旋向相同，在旋轉(zhuǎn)軸方向的偏置量大致等于纏繞范圍的寬度。
本發(fā)明的光纖保持裝置中設有包住光纖的吸管(straw)狀的半開的將光纖圍住的套管。
本發(fā)明的光纖保持裝置中設有被固定于第一圓筒型纏繞器的底座；支持第二圓筒型纏繞器、使第二圓筒型纏繞器向光纖的長度方向移動的臺架，以及使臺架移動用以調(diào)整底座和臺架之間距離的調(diào)整裝置。
本發(fā)明的光纖保持裝置中設有位于底座和調(diào)制裝置之間、通過調(diào)整和臺架之間的距離，來檢測出由底座和調(diào)整裝置施加的變形和張力的傳感器。
本發(fā)明的光纖保持裝置中設有參照傳感器檢測出的變形，控制調(diào)整裝置加在傳感器上的變形的控制裝置。
本發(fā)明的光纖保持裝置讓它們能以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)地支持第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器；并且，第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器上設有制動以旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)制動機構(gòu)。
本發(fā)明的光纖光柵加工裝置中設有至少一個以上的權(quán)力要求1到權(quán)力要求12中任一項所述光纖保持裝置；同時還設有發(fā)出紫外激光的激光光源；使從激光光源發(fā)出的紫外激光大致跟沿著被平行地固定在光纖保持裝置上的至少1根以上的光纖的長度方向掃描的掃描裝置；以及用于向光纖上投影作為從掃描裝置發(fā)出的紫外激光干涉圖案的相位掩模。
本發(fā)明的光纖光柵加工方法包括將被切為適當長度的光纖除去加工區(qū)域的包覆層的步驟；通過如權(quán)力要求13所述光纖光柵加工裝置保持的光纖上施加張力的步驟；將沿著光纖的長度方向掃描的紫外激光經(jīng)由相位掩模向光纖的加工區(qū)域投影作為干涉圖案的步驟。
本發(fā)明的光纖光柵用如權(quán)力要求13所述的光纖光柵加工裝置或權(quán)力要求14所述的光纖光柵加工方法加工。
圖2用于本發(fā)明實施例1中光纖保持裝置的圓筒型卷輪的結(jié)構(gòu)示圖。
圖3說明本發(fā)明實施例1中光纖保持裝置的動作的示圖。
圖4圓筒型卷輪上所開V形槽的截面形狀變化示圖。
圖5說明圓筒型卷輪相對位置的示圖。
圖6本發(fā)明實施例1的光纖保持裝置的結(jié)構(gòu)示圖。
圖7本發(fā)明實施例2中光纖光柵加工裝置的結(jié)構(gòu)示圖。
圖8說明本發(fā)明實施例2的光纖光柵加工裝置的動作的流程圖。
圖9傳統(tǒng)的光纖保持裝置的結(jié)構(gòu)示圖。
圖10本發(fā)明人在本申請的發(fā)明前，以研究為目的進行實驗的光纖保持裝置的結(jié)構(gòu)示圖。
1 光纖；3 槽；3B 底面；3S 側(cè)面；6a、6b圓筒型卷輪(滑輪、線軸、第一圓筒型纏繞器、第二圓筒型纏繞器)；7 半開的套管；7A 重疊部分；11 底座；11A 壁；11B 槽；12 直線移動臺架(臺架)；13 力傳感器(傳感器)；14 千分尺(調(diào)整裝置)；21 激光光源；22 固定反射鏡；23 移動反射鏡(掃描裝置)；24 相位掩模；25 光纖保持裝置；A 纏繞區(qū)域；I 干涉圖案；P 引出位置；Z 光軸。
在圖1的側(cè)面圖與圖2的正面圖中，1是被施加了張力的被保持光纖；6a、6b是纏繞光纖1在圓周面上呈螺旋狀的槽3圓筒型卷輪(或滑輪、線軸、第一圓筒型纏繞器、第二圓筒型纏繞器)。圓筒型卷輪6a、6b被空開指定間隔設置，對光纖1施加所要求的張力。
以下進行關于動作的說明。
本實施例1的特征在于使用在纏繞區(qū)域A螺旋狀地開有槽3的圖2所示的圓筒型卷輪6a、6b。如圖1所示，將1根帶包覆層的光纖1沿著兩個圓筒型卷輪6a、6b的槽3纏繞幾圈，通過未作圖示的移動裝置，使圓筒型卷輪6a、6b向相反方向(圖1的箭頭方向)移動，在這種狀態(tài)下，將光纖1拉伸而施加張力。達到目標張力時，使圓筒型卷輪6a、6b移動停止，保持光纖1。在使圓筒型卷輪6a、6b向相反方向移動期間，圓筒型卷輪6a、6b的旋轉(zhuǎn)停止。
此時，如圖3(a)的放大截面圖所示，固定在槽3中途的光纖1因張力被拉向底面3B，光纖1的包覆層沿側(cè)面3S變形而嵌入槽3，與槽3的側(cè)面3S形成大面積接觸。圖3(b)的放大截面圖為此時的狀態(tài)的示圖。光纖1對于槽3的側(cè)面3S的接觸面積因包覆層的變形而變大，使拉伸的摩擦力增大，光纖1便不會滑動被加到目標張力，從而被加以保持。
本發(fā)明人確認在以下條件下可以無滑動地可靠地保持光纖1即取光纖1的直徑為125μm，光纖1的長度為(含包覆層)250μm，材質(zhì)為PVC(聚氯乙烯)樹脂、UV硬化樹脂等；加在光纖1上的張力的大小為1kg重(這時，光纖1在60mmφ的圓筒型卷輪6a、6b上纏繞3圈以上5圈左右)。另外，本發(fā)明人確認針對纏兩圈時光纖1有滑動的情況，通過在圓筒型卷輪6a、6b上開了3圈以上的螺旋槽3，能夠可靠地保持光纖1。
這樣，在實施例1中，與圖9所示的傳統(tǒng)的光纖保持裝置不同，因拉伸產(chǎn)生的應力不施加在局部，而是擴散到與圓筒型卷輪6a、6b的槽3側(cè)面3S接觸的帶包覆層的光纖1整體。因此，本發(fā)明具有在光纖1上不會發(fā)生微小彎折，使光纖1不受損傷地得以保持成為可能的優(yōu)點。
另外，因為將光纖1置于在圓筒型卷輪6a、6b的槽3內(nèi)，如在圖10的光纖保持裝置中所見，光纖1在圓筒型卷輪6a、6b上不需要重疊交叉，不會發(fā)生對光纖1的損傷。也就是說，將光纖1纏繞在圓筒型卷輪6a、6b上，通過在圓筒型卷輪6a、6b的槽3內(nèi)發(fā)生的摩擦力保持光纖1，因此，不是使光纖1局部受力，而是將力分散到纏繞于圓筒型卷輪6a、6b的光纖1的整個長度上(正如拔河比賽中力被分散到各比賽者那樣)，可以使光纖1不受損傷。
此外，這種圓筒型卷輪6a、6b的槽3如圖4(a)所示，除了呈V字型形狀，還包括圖4(b)的側(cè)面3S為斜面，底面3B為平面的截面形狀，以及圖4(c)的側(cè)面3S為斜面，底面3B為曲面的截面形狀。其主要特點在于，越到圓筒型卷輪6a、6b的旋轉(zhuǎn)軸側(cè)寬度變得越窄的側(cè)面3S的截面現(xiàn)狀(V形)的槽3。如圖4(b)、圖4(c)，通過改變底面3B的形狀，增加受張力而變形的光纖1和槽3在底面3B的接觸面積，可以進一步防止光纖1的滑動。
另外，分別如圖5(a)、圖5(b)所示，兩個圓筒型卷輪6a、6b可以是如下設置A、設置B中的任一種。
設置A沿著圓筒型卷輪6a、6b的旋轉(zhuǎn)軸方向看時，圓筒型卷輪6a的槽3和圓筒型卷輪6b的槽3向同一方向旋轉(zhuǎn)。就是說，圓筒型卷輪6a、6b的槽3是右旋或左旋槽(在圖5(a)的場合是右旋槽)。另外，圓筒型卷輪6a、6b在旋轉(zhuǎn)軸方向的偏置量大致等于纏繞區(qū)域的寬度(參照圖5(a))。
設置B沿著圓筒型卷輪6a、6b的旋轉(zhuǎn)軸方向看時，圓筒型卷輪6a的槽3向和圓筒型卷輪6b的槽3相反方向旋轉(zhuǎn)。就是說，圓筒型卷輪6a、6b的槽3是右旋槽和左旋槽。另外，圓筒型卷輪6a、6b在旋轉(zhuǎn)軸方向的偏置量幾乎等于零(參照圖5(b))。
由圖5可知，因為在此光纖保持裝置中，將光纖1沿著槽3放置，所以從光纖1圓筒型卷輪6a、6b的纏繞區(qū)域A出來(進入)的引出位置P可始終固定，因而，對于圖5的光軸Z(光軸Z也可為垂直紙面的方向或其它方向，只要是和圓筒型卷輪6a、6b間的光纖1的長度方向垂直相交的方向即可)光纖1的保持位置也能始終固定。
例如，對于圓筒型卷輪6a、6b間的指定長度的光纖1進行紫外激光照射等加工后，以如下方式進行光纖1的替換。首先，讓圓筒型卷輪6a和圓筒型卷輪6b接近，解除對光纖1的張力，接著用手將纏在槽3的光纖1的纏繞松緩，將光纖1從圓筒型卷輪6a、6b上拆下。然后，將新的光纖1纏繞在圓筒型卷輪6a和圓筒型卷輪6b上以后，拉開圓筒型卷輪6a、6b再次在光纖1上施加張力。此時，從光軸Z方向看，光纖1和圓筒型卷輪6a、6b的位置關系和替換前保持相同。因此，相對于光軸Z的光纖1的保持位置固定不變。這樣，與傳統(tǒng)裝置不同，在進行拆取、替換光纖1時，不需要調(diào)整圓筒型卷輪6a、6b的旋轉(zhuǎn)軸相對光軸Z的位置。
還有，例如，手動送出光纖1的方法。首先，使圓筒型卷輪6a、6b接近，解除對光纖1的張力，接著沿著槽3用手滑動將光纖1送出，到所希望的送出量時，將圓筒型卷輪6a、6b拉開對光纖1再次施加張力。這樣，與傳統(tǒng)方式不同，不用進行圓筒型卷輪6a、6b的位置調(diào)整以及拆卸、替換光纖1就可以送出新的光纖1，具有可連續(xù)加工光纖1的優(yōu)點。
特別在除去光纖1的包覆層后進行加工光纖光柵的場合，因光纖1的送出，包覆層被除去的部分在圓筒型卷輪6a、6b上容易受到損傷，例如為了使光纖1的除去包覆層的部分(加工區(qū)域長)不纏繞在圓筒型卷輪6a、6b上，一旦將光纖1從圓筒型卷輪6a、6b上拆下，將圓筒型卷輪6b的纏繞處纏到圓筒型卷輪6a上的同時，從圓筒型卷輪6b的纏繞處拉開一定的間隔(比加工區(qū)域長度稍長些)，使加工區(qū)域不纏到圓筒型卷輪上地纏繞在圓筒型卷輪6b上。
或者，如圖5(c)所示，用半開的套管7對被除去包覆層的部分做保護后，再將光纖1送出也可。被半開的吸管狀的半開套管7有重疊部分7A，以將光纖1圍1圈以上的。
另外，為了掌握加在光纖1上的張力，圖1所示的光纖保持裝置(的移動裝置)可具有如下結(jié)構(gòu)。
圖6是本發(fā)明實施例1中的光纖保持裝置的結(jié)構(gòu)示圖。和圖1、圖2相同符號表示是相同或相當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖6中，11是光纖1沿槽11B設置的底座，12是直線移動臺架(臺架)，13是壓電元件等的力傳感器(傳感器)，14是千分尺(調(diào)整裝置)。
圖6的光纖保持裝置中，空開一定間隔放置兩個圓筒型卷輪6a、6b，在兩個圓筒型卷輪6a、6b中分別設有制動旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)制動機構(gòu)。此制動機構(gòu)在光纖1的位置確定后被鎖定。另外，圖6左側(cè)的圓筒型卷輪6a與直線移動臺架12連接，可以沿水平方向移動。另一方面，右側(cè)的圓筒型卷輪6b，其旋轉(zhuǎn)軸被固定在底座11的側(cè)面。
另外，直線移動臺架12的導桿和底座11的壁11A連接，在直線移動臺架12上，固定著千分尺14，擰轉(zhuǎn)千分尺14，經(jīng)由力傳感器13壓住底座11的壁11A。根據(jù)這種構(gòu)成在光纖1上施加張力。對光纖1上的張力，以變形作用在千分尺14和壁11A之間的力傳感器13上，通過換算因此變形發(fā)生的從力傳感器13傳出的壓電信號來監(jiān)控。當然，力傳感器13并不限于壓電元件的方式，只要是能夠監(jiān)控對光纖1的張力的器件均可采用。
加工光纖光柵時因加工區(qū)域除去了光纖1的包覆層，若圓筒型卷輪6a、6b的槽3碰到加工區(qū)域，會給光纖1帶來損傷。為此，用手在圓筒型卷輪6a、6b上纏繞了光纖1后，使圓筒型卷輪6a、6b旋轉(zhuǎn)，在加工區(qū)域和紫外激光的照射區(qū)域相合時，再將圓筒型卷輪6a、6b固定。
再有，例如(省略圖示)，可以設置由馬達與驅(qū)動器構(gòu)成的執(zhí)行器(控制裝置)代替圖6的千分尺14，另外，以用力傳感器13檢測出的張力為基礎，設置對執(zhí)行器進行反饋自動控制的控制器(控制裝置)。通過這樣的設置，可以更準確地保持光纖1。
如上所述，在實施例1中，設置被空開預定間隔放置的、槽3分別被做成螺旋狀的兩個圓筒型卷輪6a、6b，同時，沿著這兩個圓筒型卷輪6a、6b的槽3纏繞光纖1的一端及另一端，到所希望的張力被加到為止，將兩個圓筒型卷輪6a、6b中的至少一方通過移動裝置反向移動，因此，不會在光纖1上局部施加負荷，不回導致因微小彎折造成的最終斷裂，可以取得直線性良好地在光纖1上施加張力并使之得以保持與固定的效果。
再者，可以取得如下效果在連續(xù)施加張力進行加工的場合，不用調(diào)整圓筒型卷輪6a、6b相對光軸Z方向的位置，或不需拆下、替換光纖1，可將加工區(qū)域設置在固定位置。
另外，在實施例1中，由于包括如下步驟使圓筒型卷輪6a、6b接近，解除對光纖1的張力的步驟；用手沿著槽3滑動將光纖1送出的步驟；以及在達到所希望的送出量時，將圓筒型卷輪6a、6b拉開再次對光纖1施加張力的步驟；所以，不用進行對圓筒型卷輪6a、6b相對光軸Z方向的位置調(diào)整及光纖1的拆取和替換，取得可將光纖1重新送出，并可連續(xù)加工光纖1的效果。
再有，在實施例1中，有呈離圓筒型卷輪6a及圓筒型卷輪6b的旋轉(zhuǎn)軸越近寬度越窄的截面面形狀的槽3，在圓筒型卷輪6a及圓筒型卷輪6b的圓周面，槽3被做成螺旋狀，因此，可以取得增加光纖1和槽3的接觸面積，防止光纖1滑動的效果。
在實施例1中，因為設有底面3B是平面形狀或曲面形狀的槽3，增加光纖1和槽3在底面的接觸面積，可以取得進一步防止光纖1滑動的效果。
并且，在實施例1中，圓筒型卷輪6a、6b上開有3周以上的螺旋狀的槽3，因此，可以取得可靠地保持光纖1的效果。
并且，在實施例1中，兩個圓筒型卷輪6a、6b的槽3向相反方向旋繞，它們在旋轉(zhuǎn)軸方向的偏置量幾乎為零。因此，可以取得使光纖1的引出位置P總是保持固定，光纖1的保持位置也始終固定的效果。
并且，在實施例1中，兩個圓筒型卷輪6a、6b的槽3同方向旋繞，它們在旋轉(zhuǎn)軸方向的偏置量大致等于纏繞區(qū)域A的寬度。因此，可以取得使光纖1的引出位置P總是保持固定，光纖1的保持位置也總始終固定的效果。
并且，在實施例1中，因設有半開的，將光纖1包住的半開的吸管狀套管7，可以取得能夠保護光纖1上包覆層的除去部分不受圓筒型卷輪6a、6b損傷的效果。
并且，在實施例1中，因設有固定于圓筒型卷輪6b的底座11；以及保持另一圓筒型卷輪6a，使另一圓筒型卷輪6a沿著光纖1的長度方向移動的直線移動臺架12；以及使直線移動臺架12移動來調(diào)整底座11和直線移動臺架12之間距離的千分尺14；所以可以取得準確掌握施加在光纖1上的張力的效果。
并且，在實施例1中，圓筒型卷輪6a、6b以其旋轉(zhuǎn)軸為中心被可旋轉(zhuǎn)地固定的同時，在圓筒型卷輪6a、6b上還設有制動以旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)制動機構(gòu)，因此，可以取得在給光纖1施加張力時能夠簡單地進行圓筒型卷輪6a、6b移動的效果。
并且，在實施例1中，設有夾持器于底座11和千分尺14之間、用以檢測出在直線移動臺架12的移動方向被千分尺14施加的力的力傳感器13。因此，可以取得能夠準確控制加給光纖1的張力的效果。
并且，在實施例1中，設有給力傳感器13加力的執(zhí)行器，參照力傳感器檢測出的力控制加于力傳感器13的執(zhí)行器的力的控制器；因此，可以取得進一步準確保持光纖1的效果。
圖7中，21是發(fā)出紫外激光的光源，22是反射激光光源21發(fā)出的紫外激光的固定反射鏡，23是反射從固定反射鏡22出來的紫外激光沿光纖1的長度方向掃描的移動反射鏡(掃描裝置)，24是將從移動反射鏡23發(fā)出的紫外激光變成干涉圖案I投影在光纖1上的相位掩模，25是實施例1的圖6所示的光纖保持裝置。在圖7的光纖光柵加工裝置中，用光纖保持裝置25保持放置在相位掩模24后面的光纖1。
以下進行關于動作的說明。
在圖7、圖8中，首先將纖芯內(nèi)被添加Ge元素的光纖1切為適當?shù)拈L度(步驟ST1)，除去加工區(qū)域的光纖1的包覆層(步驟ST2)。接下來與實施例1相同，在相位掩模24的背面的光纖保持裝置25上設置光纖1(步驟ST3)，通過光纖保持裝置25給光纖1施加適當?shù)膹埩?步驟ST4)。
張力一旦被施加在光纖1上，從激光光源21發(fā)出的經(jīng)由固定反射鏡22、移動反射鏡23的紫外激光照射在相位掩模24上，并從側(cè)面將紫外激光的干涉圖案I投影在光纖1上(步驟ST5)，通過使其在纖芯內(nèi)激發(fā)與干涉圖案I對應的光化學變化，使纖芯內(nèi)產(chǎn)生周期的折射率分布，從而在光纖1上形成光柵。
確認目標折射率分布在纖芯內(nèi)的形成情況后，停止干涉圖案I的照射(步驟ST6)。此時的確認是通過使激光射向光纖1，觀察形成中的光纖光柵反射回來的激光的特性(反射波長區(qū)域、透射、反射損失等)實現(xiàn)的。照射結(jié)束后，解除施加在光纖1上的張力(步驟ST7)，從光纖保持裝置25中取出光纖1(步驟ST8)。
這樣，光纖保持裝置25被用于在光纖1的纖芯內(nèi)形成光柵的加工。此時，被加工的光纖1需放置在了能準確投影干涉圖案I的正確位置上，且加工中位置不能偏離?；谝陨侠碛桑褂迷趯嵤├?中所述的光纖保持裝置25，在光纖1上施加一定程度的張力，使之不松弛。
另外，經(jīng)光纖光柵反射的激光波長需要作高精度的調(diào)整與設定。此反射波長由纖芯內(nèi)的折射率和光柵間距的積而定，通過變更這兩個參數(shù)來調(diào)整反射波長。前者的基本折射率可以通過加熱使其值發(fā)生變化，后者的光柵間距可以通過改變光纖1的長度來調(diào)整。
在實施例2中所設想的是通過改變后者的光纖1的長度來調(diào)整反射波長的方法。這可以通過拉伸光纖1使光纖1的長度發(fā)生變化。在光纖1上加有任意張力的狀態(tài)下，投影干涉圖案I，在其纖芯內(nèi)形成光纖光柵。其后，通過解除施加的張力，在光纖1恢復原狀后形成光柵間距。此光柵間距即為求得目標反射波長的間距值。
另外，準備多組光纖保持裝置25，將多根光纖1分別裝入大致平行的多組光纖保持裝置25內(nèi)，也可以同時向多根光纖1投影干涉圖案I。這樣的做法可以提高光纖光柵的生產(chǎn)效率。當然，將在實施例1中所示的通過光纖1的送出實現(xiàn)的連續(xù)加工和同時投影多根光纖1相結(jié)合，可進一步提高生產(chǎn)效率。
如上所述，在實施例2中，至少包括一個以上的光纖保持裝置25，它的作用在于將在步驟ST1、ST2中在被切為適當?shù)拈L度并在加工區(qū)域除去包覆層的光纖1上，經(jīng)步驟ST3、ST4施加張力并使之保持。同時，還由以下部構(gòu)成分光纖光柵加工裝置發(fā)出射紫外激光的激光光源21；與光纖保持裝置25大致平行被分別固定的沿著至少1根以上的光纖1的長度方向掃描來自于激光光源21的紫外激光的固定反射鏡22以及移動反射鏡23；以及作為來自移動反射鏡的紫外激光的干涉圖案I在步驟ST5向光纖1投影的相位掩模24。因此，干涉圖案I被準確地投影在正確的位置上，并且在加工過程中光纖1可以無位置偏移地保持。能夠取得提高光纖光柵的制造精度的效果，也可以取得可連續(xù)加工光纖光柵提高生產(chǎn)效率的效果。
并且，在實施例2中，設置多組光纖保持裝置25，使多根光纖1大致平行地排列，同時投影干涉圖案I，可以取得提高光纖光柵生產(chǎn)效率的效果。
另外，在實施例2中，利用了以下光纖光柵加工方法將切成適當長度的光纖1的加工區(qū)域的包覆層除去的步驟ST1、ST2；在通過所述光纖光柵加工裝置保持的光纖1上施加張力的步驟ST3、ST4；以及將沿著光纖1的長度方向掃描的紫外激光經(jīng)由相位掩模24向光纖1的加工區(qū)域投影作為干涉圖案I的步驟ST5。因此，干涉圖案I被準確地投影在正確的位置上，并且在加工過程中光纖1可以無位置偏移地保持。能夠取得提高光纖光柵的制造精度的效果，也可以取得可連續(xù)加工光纖光柵提高生產(chǎn)效率的效果。
另外，在實施例2中，利用所述光纖光柵加工裝置(所述光纖光柵加工方法)在光纖1上進行光柵的加工，可以取得能夠提供正確形成光柵間距的光纖光柵的效果。
如上所述，本發(fā)明可以取得不在光纖局部施加負荷，避免小彎折的發(fā)生地保持光纖的效果。
本發(fā)明可以取得使光纖的引出位置始終固定的效果。
權(quán)利要求
1.一種光纖保持裝置，其特征在于包括如下部分開有將光纖的一端纏繞的溝槽的第一圓筒型纏繞器；開有將所述光纖另一端纏繞的溝槽的、與所述第一圓筒型纏繞器間隔預定距離設置的第二圓筒型纏繞器；使所述第一圓筒型纏繞器與所述第二圓筒型纏繞器中的至少一方移動以對所述光纖施加張力的移動裝置。
2.如權(quán)力要求1所述的光纖保持裝置，其特征在于溝槽具有越靠近第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器的旋轉(zhuǎn)軸其寬度越窄的截面形狀，它們在所述第一圓筒型纏繞器與所述第二圓筒型纏繞器的圓周面上被動做成螺旋狀地形成。
3.如權(quán)力要求2所述的光纖保持裝置，其特征在于溝槽具有平面形狀的底面。
4.如權(quán)力要求2所述的光纖保持裝置，其特征在于溝槽具有曲面形狀的底面。
5.如權(quán)力要求1所述的光纖保持裝置，其特征在于第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器上螺旋狀地開有3圈以上的溝槽。
6.如權(quán)力要求1所述的光纖保持裝置，其特征在于第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器上溝槽的旋向相反，它們在旋轉(zhuǎn)軸方向上的偏置量幾乎為零。
7.如權(quán)力要求1所述的光纖保持裝置，其特征在于第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器上溝槽的旋向相同，它們在旋轉(zhuǎn)軸方向上的偏置量大致等于纏繞區(qū)域的寬度。
8.如權(quán)力要求1所述光纖保持裝置，其特征在于設有圍住光纖的吸管狀的半開套管。
9.如權(quán)力要求1至權(quán)力要求8中任一項所述的光纖保持裝置，其特征在于包括以下部分被固定于第一圓筒型纏繞器的底座；支承第二圓筒型纏繞器，使第二圓筒型纏繞器沿光纖的長度方向移動的臺架；使所述臺架移動來調(diào)整所述底座和所述臺架之間的距離的調(diào)整裝置。
10.如權(quán)力要求9所述的光纖保持裝置，其特征在于包括位于底座和調(diào)整裝置之間，通過和臺架之間的距離調(diào)整檢測出由所述底座和所述調(diào)整裝置施加的變形或張力的傳感器。
11.如權(quán)力要求10所述的光纖保持裝置，其特征在于包括參照用傳感器測出的變形或張力，控制由調(diào)整裝置加于所述傳感器的所述變形或張力的控制裝置。
12.如權(quán)力要求9所述的光纖保持裝置，其特征在于第一圓筒型纏繞器與第二圓筒型纏繞器被能以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)地支承，同時設有制動以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心的所述旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)制動機構(gòu)。
13.一種光纖光柵加工裝置，其特征在于，至少包括一個以上的如權(quán)力要求1至權(quán)力要求8中任一項所述的光纖保持裝置的同時，還包括發(fā)出紫外激光的激光光源；用所述激光光源發(fā)出的所述紫外激光沿與所述光纖保持裝置大致平行地被各自保持的至少1根以上的光纖的長度方向掃描的掃描裝置；作為所述掃描裝置發(fā)出的所述紫外激光的干涉圖案向所述光纖投影的相位掩模。
14.一種光纖光柵加工方法，其特征在于包括如下部分從被切成適當長度的光纖除去加工區(qū)域的包覆層的步驟；利用權(quán)力要求13所述的光纖光柵加工裝置，在被保持的所述光纖上施加張力的步驟；以及將沿著所述光纖長度方向掃描的紫外激光經(jīng)由相位掩模向所述光纖的所述加工區(qū)域投影作為干涉圖案的步驟。
15.一種光纖光柵，其特征在于用權(quán)力要求13所述的光纖光柵加工裝置或權(quán)利要求14所述的光纖光柵加工方法加工。
全文摘要
本發(fā)明所要解決的課題是局部地給光纖施加大的夾持力，會給光纖帶來損傷。其解決手段是被空開一定的間隔放置，其上螺旋狀開有槽3的兩個圓筒型卷輪6a、6b，同時，沿著這兩個圓筒型卷輪6a、6b的槽3將光纖1的一端與另一端分別纏繞，將兩個圓筒型卷輪6a、6b向互為相反的方向移動，直到在光纖1上施加了所希望的張力為止。
文檔編號G02B6/00GK1425929SQ0214990
公開日2003年6月25日 申請日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者橋本孝志 申請人:三菱電機株式會社