專利名稱：內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種光纖光柵，本發(fā)明也涉及一種光纖光柵的制備方法，具體地 說是一種內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵及其制備方法。
背景技術：
保偏光纖(PMF，PolarizationMaintaining Optical Fiber)由于對線偏振光具 有較強的偏振保持能力，在高級相干光通信、光纖陀螺、水聽器、光纖傳感器等方面有廣泛 的應用，它是軍事領域中導彈、航空器中的關鍵元器件。由于光纖幾何不對稱制成的保偏光 纖與應力型保偏光纖相比較，偏振特性保持好，溫度穩(wěn)定性較好，具有廣泛的應用。光纖光 柵傳感器是光纖傳感領域的研究熱點，用光纖光柵的應變和熱膨脹進行壓力、溫度等多種 物理量的檢測，已成為光纖光柵傳感器的重要應用。而當前限制其發(fā)展的一個重要因素是 它的交叉敏感問題，在這些應用中消除溫度-應力耦合成為光纖光柵傳感器中必須解決的 一大難題。由于保偏光纖雙折射的存在，保偏光纖光柵的反射譜中會形成滿足布拉格條件 的兩個反射峰，它們的偏振態(tài)相互正交，利用這種特性，可以制作出偏振消光比較高的偏振 分束器。1997年，Sudo M等人發(fā)現(xiàn)采用熊貓型保偏光纖光柵可以實現(xiàn)溫度和應變兩個物理 量的同時測量，從而解決交叉敏感問題。通過測量這兩個光柵中心波長的間隔，利用光纖光 柵的基本原理，能夠非常方便地得到所用保偏光纖的快慢軸折射率差值，也可以計算出該 光纖的拍長。若利用光纖幾何不對稱制成的保偏光纖制備光纖光柵則可以實現(xiàn)溫度不敏感 的高靈敏度壓力傳感，為解決溫度_應力耦合問題提供一種可實施的方案。目前光纖幾何不對稱制成的保偏光纖如邊孔保偏光纖光柵無論是分析理論還是 制作工藝都已相當成熟，但邊孔光纖相對制備工藝較復雜，給我們的研究帶來諸多不便，需 要結構更簡單的保偏光纖光柵來解決。因內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖，拉制容易，可以作為一 種解決問題的方案。該光纖在拉制過程中，因表面張力的影響，單模光纖纖芯較細，纖芯很 容易部分嵌入折射率較低的包層中，故保偏特性好，單模實現(xiàn)起來也較容易，也為保偏光纖 家族增添新的一員。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、可調(diào)諧性大的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光 柵。本發(fā)明的目的還在于提供一種簡單可行的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的光纖含有一個偏心纖芯1，光纖中心為 空氣孔3，偏心纖芯部分嵌入折射率較低的包層2中、另一部分懸掛于空氣孔3中，偏心纖芯 上刻有光柵4。本發(fā)明的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵還可以包括1、所述的偏心纖芯的形狀呈橢圓形。2、所述光纖中心的空氣孔為圓形或D形。
3、所述空氣孔的軸心與包層空心管的軸心有偏移。4、偏心纖芯的長軸垂直于嵌入包層方向。本發(fā)明的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制備方法包括如下步驟
1、取一載氫后內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖，將其中一段剝除涂敷層，進行清潔處理 后將光纖固定在光纖夾具上，光纖緊貼相位掩模板，光纖夾具置于可旋轉光纖的多維調(diào)節(jié) 光學裝置上，通過利用顯微鏡或CCD成像裝置觀察，調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)光學裝置使光纖纖芯長 軸平行于相位掩模板且正對寫入紫外光源，光纖纖芯處于空氣孔的最上方或最下方；2、光纖一端利用分束器接入寬帶光源，同時接入光譜儀；3、開啟準分子激光器，紫外光經(jīng)準直擴束變成平行光，最后經(jīng)過相位掩模板成周 期條紋，在光纖上進行曝光；4、通過光譜儀監(jiān)測光柵形成，達到所需反射率時停止曝光；5、進行封裝。本發(fā)明的要點是光纖是內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖。光纖含有一個偏心纖芯1，光纖 中心為空氣孔3，光纖纖芯部分嵌入折射率較低的包層2中，部分懸掛于空氣孔3中，纖芯形 狀呈類橢圓形。光纖中心的空氣孔可以為圓形，也可以為D形；空氣孔的軸心可以與包層空 心管的軸心有偏移。光纖的長軸垂直于嵌入包層方向。內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵寫入 時首先將光纖固定在光纖夾具，為減小紫外曝光引入的雙折射，調(diào)整可旋轉光纖的多維調(diào) 節(jié)裝置，使光纖纖芯的長軸平行于相位掩模板，對準紫外光源，利用相位掩模板寫入光纖光 柵，相位掩模板可具有不同的周期和不同的形狀。寫入光柵時相位掩模板可以與光纖軸平 行，也可以與光纖軸有一夾角。所述寫入紫外光可以正入射，也可以斜入射；所說光纖纖芯具有光敏性。該光纖結構簡單制備容易，光柵寫入方法簡單，可調(diào)諧性大。本發(fā)明設計的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖因保偏特性好，所制作的內(nèi)壁融嵌式單模 保偏光纖光柵雙峰間隔大且具有較好的熱穩(wěn)定性，為解決溫度_應力耦合提出了一個新結 構器件，為與偏振相關的有源、無源器件提供新途徑。


圖1是本發(fā)明制作的內(nèi)壁融嵌式保偏光纖光柵結構示意圖。圖2 (a)、圖2 (b)和圖2 (c)是本發(fā)明的三種內(nèi)壁融嵌式保偏光纖的橫截面示意圖。圖3是本發(fā)明用于制作內(nèi)壁融嵌式保偏光纖光柵的裝置示意圖。圖4是本發(fā)明用于研磨內(nèi)壁融嵌式D型空氣孔保偏光纖的橫截面示意圖。圖5是本發(fā)明用于制作D型空氣孔內(nèi)壁融嵌式保偏光纖光柵的裝置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述本發(fā)明的附圖中各符號的含義為1_纖芯；2-光纖包層；3-空氣；4-光纖光柵； 5_待寫入光柵的內(nèi)壁融嵌式保偏光纖；6-紫外光束；7-準直擴束系統(tǒng)；8-相位掩模板； 9-拋光后的D型空氣孔內(nèi)壁融嵌式保偏光纖。實施方案1
結合圖3本發(fā)明用于制作內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的裝置示意圖。本發(fā)明空氣孔為圓形且與包層同軸(圖2(a))內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制 作方法的實施例，具體包括以下步驟①、一根空氣孔為圓形且與包層同軸的保偏光纖5進行一周載氫，剝除3-4cm長 度光纖的涂覆層，進行清潔處理后將其固定在光纖夾具上，利用顯微鏡觀察纖芯長短軸位 置；②、為減小紫外曝光引入的雙折射，調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)裝置使光纖的長軸平行于相位 掩模板，纖芯1位于空氣孔3上方，調(diào)節(jié)相位掩模板8緊貼光纖，調(diào)好后將之固定；③、光纖5 —個尾端利用分束器接入寬帶光源，同時接入光譜分析儀觀測反射譜；④、紫外光束6經(jīng)紫外光束準直擴束系統(tǒng)7變成平行光，經(jīng)相位掩模板8在光纖5 上進行曝光；⑤、開啟寬帶光源，通過光譜儀監(jiān)測光柵形成，達到所需反射率時停止曝光；⑥、進行封裝，完成保偏光纖光柵(見圖1(a))的制作。實施方案2 本發(fā)明D型空氣孔內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制作方法的實施例，具體包括 以下步驟①、一根D型空氣孔內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖(圖2(b))進行一周載氫，剝除 3-4cm長度光纖的涂覆層，為更好的保偏，可將保偏光纖沿D型空氣孔方向研磨成D型光纖 9(見圖4)；②、進行清潔處理后將其固定在光纖夾具上，利用顯微鏡觀察纖芯長短軸位置；③、調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)裝置使D型光纖的拋光面平行于相位掩模板8，調(diào)節(jié)相位掩模板 8緊貼光纖9，調(diào)好后將之固定；④、光纖9 一端利用分束器接入寬帶光源，同時接入光譜分析儀觀測反射譜；⑤、紫外光束6經(jīng)紫外光束準直擴束系統(tǒng)7變成平行光，經(jīng)相位掩模板8在光纖9 上進行曝光；⑥、開啟寬帶光源，通過光譜儀監(jiān)測光柵形成，達到所需反射率時停止曝光；⑦、進行封裝，完成D型空氣孔內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制作。
權利要求
一種內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵，光纖含有一個偏心纖芯(1)，光纖中心為空氣孔(3)，其特征是偏心纖芯部分嵌入折射率較低的包層(2)中、另一部分懸掛于空氣孔(3)中，偏心纖芯上刻有光柵(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵，其特征是所述的偏心纖芯 的形狀呈橢圓形。
3.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵，其特征是偏心纖芯的長軸 垂直于嵌入包層方向。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵，其特征是所述光纖 中心的空氣孔為圓形或D形。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵，其特征是所述空氣 孔的軸心與包層空心管的軸心有偏移。
6.根據(jù)權利要求4所述的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵，其特征是所述空氣孔的軸 心與包層空心管的軸心有偏移。
7.—種內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制備方法，其特征是包括如下步驟(1)取一載氫后內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖，將其中一段剝除涂敷層，進行清潔處理后將 光纖固定在光纖夾具上，光纖緊貼相位掩模板，光纖夾具置于可旋轉光纖的多維調(diào)節(jié)光學 裝置上，通過利用顯微鏡或CCD成像裝置觀察，調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)光學裝置使光纖纖芯長軸平 行于相位掩模板且正對寫入紫外光源，光纖纖芯處于空氣孔的最上方或最下方；(2)光纖一端利用分束器接入寬帶光源，同時接入光譜儀；(3)開啟準分子激光器，紫外光經(jīng)準直擴束變成平行光，最后經(jīng)過相位掩模板成周期條 紋，在光纖上進行曝光；(4)通過光譜儀監(jiān)測光柵形成，達到所需反射率時停止曝光；(5)進行封裝。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵。光纖含有一個偏心纖芯(1)，光纖中心為空氣孔(3)，偏心纖芯部分嵌入折射率較低的包層(2)中、另一部分懸掛于空氣孔(3)中，偏心纖芯上刻有光柵(4)。本發(fā)明的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵的制備方法制備的光纖結構簡單制備容易，光柵寫入方法簡單，可調(diào)諧性大。本發(fā)明設計的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖因保偏特性好，所制作的內(nèi)壁融嵌式單模保偏光纖光柵雙峰間隔大且具有較好的熱穩(wěn)定性，為解決溫度-應力耦合提出了一個新結構器件，為與偏振相關的有源、無源器件提供新途徑。
文檔編號G02B6/02GK101806934SQ201010133480
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者關春穎, 田鳳軍, 苑立波 申請人:哈爾濱工程大學