專利名稱：制作太赫茲光纖光柵的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于微塑料套管的
太赫茲光纖光柵制作方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
太赫茲學(xué)科是研究頻率基于微波和光波之間的電磁波及其應(yīng)用的、涉及電子學(xué)、光學(xué)等不同學(xué)科的一門交叉學(xué)科。太赫茲技術(shù)在傳感、成像、等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此在公共安全、工業(yè)生產(chǎn)、航天以及軍事等涉及到物質(zhì)檢測(cè)的眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)太赫茲應(yīng)用最為關(guān)鍵的技術(shù)之一就是實(shí)現(xiàn)太赫茲波的傳播和控制。塑料光纖是實(shí)現(xiàn)太赫茲低損耗傳播最為重要的器件。太赫茲波的控制包括了頻譜控制技術(shù)。
目前，已經(jīng)有不少實(shí)現(xiàn)太赫茲低損耗傳輸?shù)姆椒?，其中最為成熟的是采用塑料光纖作為傳輸介質(zhì)。報(bào)道較多的有多孔結(jié)構(gòu)的太赫茲光纖，能夠把大部分的太赫茲能量保留在空氣中，從而實(shí)現(xiàn)了低損耗傳輸。采用截面尺寸和工作波長可比擬的微塑料套管也能夠?qū)崿F(xiàn)太赫茲的低損耗傳輸。因此，太赫茲傳輸?shù)募夹g(shù)已經(jīng)比較成熟。然而在太赫茲頻譜控制方面，目前還沒有可靠的技術(shù)方案。目前太赫茲頻譜基本上是有產(chǎn)生太赫茲波的方法決定的，后續(xù)實(shí)現(xiàn)太赫茲頻譜選擇的濾波器極度缺乏。本發(fā)明提出的太赫茲光纖光柵是實(shí)現(xiàn)太赫茲頻譜選擇的重要器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于微塑料套管的太赫茲光纖光柵制作方法，同時(shí)提供了實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
本發(fā)明的方法包括以下步驟 (1)根據(jù)太赫茲光纖光柵的工作波長(A)選擇合適的微塑料套管。微塑料套管的材料是高密度聚乙烯(HDPE)、特氟龍(PTFE)等。微塑料套管的外徑為D，滿足0. 5 A《D《1. 5 A ，微塑料套管的內(nèi)徑為d，滿足0. 01D《d《0. 99D ;微塑料套管的長度為L，O. 5m《L《lm。 (2)將選定的微塑料套管的一端端接，即融化密封內(nèi)部通孔。將選定的微塑料套管的另 一端接真空泵，保持內(nèi)部負(fù)壓狀態(tài)。 (3)利用夾具將微塑料套管固定在線性位移平臺(tái)上，保持微塑料套管處于水平狀態(tài)。調(diào)節(jié)激光聚焦系統(tǒng)，使得激光聚焦在微塑料套管上。 (4)開啟二氧化碳激光器，使得微塑料套管上激光聚焦的地方軟化，進(jìn)而出現(xiàn)塌陷，塌陷所對(duì)應(yīng)的微塑料套管內(nèi)徑通孔封閉，然后關(guān)閉二氧化碳激光器。再利用線性位移平臺(tái)將微塑料套管向端接的一邊移動(dòng)周期長度A， A = A/(2^f)，其中rWf為微塑料套管的有效折射率，開啟二氧化碳激光器，使得微塑料套管上激光聚焦的地方再次軟化塌陷。重復(fù)本步驟N次，N滿足N > 100，得到太赫茲光纖光柵。 二氧化碳激光器發(fā)出的激光對(duì)微塑料套管的加工導(dǎo)致微塑料套管沿著長度方向呈現(xiàn)周期性的折射率變化，因而產(chǎn)生布拉格光柵效應(yīng)，從而獲得了太赫茲光纖光柵。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備包括二氧化碳激光器、激光聚焦系統(tǒng)、真空泵、夾具、線性位移平臺(tái)；線性位移平臺(tái)的兩側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置夾具，兩個(gè)夾具居中位置的上方依次對(duì)應(yīng)設(shè)置有激光聚焦系統(tǒng)和二氧化碳激光器，二氧化碳激光器輸出的激光經(jīng)激光聚焦系統(tǒng)聚焦到微塑料套管；真空泵與微塑料套管的另一端密封連接。 本發(fā)明主要適用于太赫茲光濾波，實(shí)現(xiàn)太赫茲光譜控制。本發(fā)明還可以應(yīng)用于太赫茲傳感。利用本發(fā)明制作的太赫茲光纖光柵具有光通信波段光纖光柵同樣的濾波和傳感功能，是目前拓展太赫茲應(yīng)用的重要器件。本發(fā)明還具有制作簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為利用本發(fā)明方法制作的太赫茲光纖光柵結(jié)構(gòu) 圖3為利用本發(fā)明方法制作的太赫茲光纖光柵的反射頻譜圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，二氧化碳激光器1輸出的激光經(jīng)激光聚焦系統(tǒng)2后聚焦在微塑料套管3上；微塑料套管3的一端被端接，另外一端接真空泵6 ;夾具4夾住微塑料套管3，使其固定在線性位移平臺(tái)5上。 具體制作太赫茲光纖光柵的方法包括以下步驟 (1)根據(jù)太赫茲光纖光柵的工作波長(A " 300iim)選擇合適的微塑料套管。本實(shí)施例中選用的微塑料套管的材料是高密度聚乙烯(HDPE)。局部放大的微塑料套管3-l結(jié)構(gòu)如圖2所示，其外徑為D = 300 ii m，其內(nèi)徑為d = 13. 5 ii m ;微塑料套管的長度約為1米。
(2)將選定的微塑料套管的一頭端接，即融化密封內(nèi)部通孔。將選定的微塑料套管的另一頭接真空泵，保持內(nèi)部負(fù)壓狀態(tài)。 (3)將微塑料套管固定在線性位移平臺(tái)上，保持微塑料套管出于水平狀態(tài)。調(diào)節(jié)激
光聚焦系統(tǒng)，使得二氧化碳激光器發(fā)出的激光能夠聚焦在微塑料套管上。 (4)開啟二氧化碳激光器，使得微塑料套管上激光聚焦的地方軟化，進(jìn)而出現(xiàn)塌
陷，對(duì)應(yīng)該地方的內(nèi)徑通孔封閉，然后關(guān)閉二氧化碳激光器。再利用線性位移平臺(tái)將微塑料
套管向端接的一邊移動(dòng)周期長度A = llOym，開啟二氧化碳激光器，使得激光聚焦的地方
軟化塌陷。重復(fù)上述本步驟2727次，得到太赫茲光纖光柵的長度為30cm。利用本發(fā)明方法
制作的局部放大的太赫茲光纖光柵3-2結(jié)構(gòu)如圖2所示。 按照上述步驟完成太赫茲光纖光柵制作，通過測(cè)量可以獲得該太赫茲光纖光柵的反射譜如圖3所示。 太赫茲光纖光柵實(shí)現(xiàn)了太赫茲頻段的濾波，并能應(yīng)用于太赫茲傳感。本發(fā)明利用二氧化碳激光器來加工適合太赫茲傳播的微塑料套管，通過周期性的逐點(diǎn)軟化微塑料套管實(shí)現(xiàn)了沿著微塑料套管長度方向的有效折射率調(diào)制，從而形成了太赫茲布拉格光柵結(jié)構(gòu)，獲得了太赫茲光纖光柵。太赫茲光纖光柵具有光通信波段光纖光柵同樣的濾波和傳感功能，是目前拓展太赫茲應(yīng)用的重要器件。本發(fā)明還具有制作簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
制作太赫茲光纖光柵的方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟(1)根據(jù)太赫茲光纖光柵的工作波長λ選擇微塑料套管，微塑料套管的外徑為D、內(nèi)徑為d，0.5λ≤D≤1.5λ、0.01D≤d≤0.99D；微塑料套管的長度為L，0.5m≤L≤1m；步驟(2)將選定的微塑料套管的一端端接，另一端接真空泵，保持內(nèi)部負(fù)壓狀態(tài)；步驟(3)利用夾具將微塑料套管固定在線性位移平臺(tái)上，保持微塑料套管處于水平狀態(tài)；調(diào)節(jié)激光聚焦系統(tǒng)，使得激光聚焦在微塑料套管上；步驟(4)開啟二氧化碳激光器，使得微塑料套管上激光聚焦的地方軟化，進(jìn)而出現(xiàn)塌陷，塌陷處對(duì)應(yīng)的微塑料套管內(nèi)徑通孔封閉，然后關(guān)閉二氧化碳激光器；再利用線性位移平臺(tái)將微塑料套管向端接的一邊移動(dòng)周期長度Λ，Λ＝λ/(2neff)，其中neff為微塑料套管的有效折射率，開啟二氧化碳激光器，使得微塑料套管上激光聚焦的地方再次軟化塌陷；重復(fù)本步驟N次，N＞100，即可得到太赫茲光纖光柵。
2. 制作太赫茲光纖光柵的設(shè)備包括二氧化碳激光器、激光聚焦系統(tǒng)、真空泵、夾具、線性位移平臺(tái)，其特征在于線性位移平臺(tái)的兩側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置夾具，兩個(gè)夾具居中位置的上方依次對(duì)應(yīng)設(shè)置有激光聚焦系統(tǒng)和二氧化碳激光器，二氧化碳激光器輸出的激光經(jīng)激光聚焦系統(tǒng)聚焦到微塑料套管；真空泵與微塑料套管的另一端密封連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及制作太赫茲光纖光柵的方法及設(shè)備。現(xiàn)有太赫茲頻譜控制可靠性差的。本發(fā)明方法首先選擇合適的微塑料套管，其次將微塑料套管的一端端接，另一端接真空泵，然后將微塑料套管固定在線性位移平臺(tái)上，調(diào)節(jié)激光聚焦系統(tǒng)，最后開啟二氧化碳激光器，使得微塑料套管上激光聚焦的地方軟化，對(duì)應(yīng)微塑料套管內(nèi)徑處通孔封閉，在下一個(gè)周期長度重復(fù)本步驟得到太赫茲光纖光柵。本發(fā)明設(shè)備中線性位移平臺(tái)的兩側(cè)設(shè)置夾具，兩個(gè)夾具居中位置的上方設(shè)置有激光聚焦系統(tǒng)和二氧化碳激光器，真空泵與微塑料套管的另一端密封連接。本發(fā)明具有制作簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/02GK101750672SQ20101003965
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者陳達(dá)如 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)