專利名稱：全光纖化微型加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種全光纖化微型加熱器，可用于對光纖光柵的調(diào)諧和生物傳感領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在光纖通信和光纖傳感技術(shù)中，各種光纖器件，如光纖光柵、光纖濾波器等發(fā)揮了重要的作用。這些器件的可調(diào)諧特性是實際應用中十分值得關(guān)注的性能，實際應用中要求可以調(diào)諧其諧振峰位置。尤其在密集波分復用通信系統(tǒng)中，需要可調(diào)諧的啁啾光纖光柵色散補償器件消除系統(tǒng)中色散的影響。為解決上述問題，研究人員提出了基于機械應カ方法和基于外部加熱方法實現(xiàn)對光纖光柵進行調(diào)諧的方案。但是上述方法通常涉及到比較復雜和相對體積較大的裝置，因此限制了在某些領(lǐng)域，如生物傳感方面的應用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種全光纖化微型加熱器，其方便制作，結(jié)構(gòu)緊湊、應用靈活，適用于實際工程項目的需要。本實用新型技術(shù)方案如下包括輸出能量及波長可調(diào)諧的光源1、寫有傾斜光柵的光纖纖芯2、單模光纖包層4、以及包覆在光纖包層4表面的加熱層3。優(yōu)選的是，所述激光光源波長可調(diào)諧，工作時與傾斜光纖光柵包層模諧振峰一致。優(yōu)選的是，所述激光光源輸出功率可以在一定范圍進行調(diào)節(jié)。優(yōu)選的是，所述傾斜光柵的傾角在4度到45度之間。優(yōu)選的是，所述加熱層為金屬薄膜(金或銀等)或石墨等吸熱物質(zhì)，應具有較高的熱光系數(shù)。所述加熱層的厚度均勻分布或厚度呈梯度分布。(梯度分布如沿著激光傳輸方向加熱層厚度線性遞增或遞減、沿激光傳輸方向加熱層厚度指數(shù)遞增或遞減等)，通過調(diào)節(jié)加熱層厚度和厚度梯度，實現(xiàn)對加熱區(qū)域和溫度分布的靈活控制。本實用新型的有益效果本實用新型提供一種全光纖化微型加熱器件，其方便制作，結(jié)構(gòu)緊湊、應用靈活，適用于實際工程項目的需要。傾斜光柵屬于短周期光纖光柵，其光柵平面與光纖光軸之間有輕微的傾斜，它與普通光纖光柵的制作方法相同。傾斜光柵相對于普通光纖光柵不同之處是，它可以將纖芯中前向傳輸?shù)幕ｑ詈系胶笙騻鬏數(shù)陌鼘幽：洼椛淠Ｖ?。將能量導出纖芯。利用這ー性質(zhì)，可以將纖芯中傳輸?shù)募す饽芰恳龉饫w，被加熱層材料吸收后轉(zhuǎn)化成熱能，進而實現(xiàn)對布拉格諧振峰的調(diào)諧。由此，本實用新型設(shè)計實現(xiàn)全光纖化的微型加熱器件。

[0014]圖1是本實用新型全光纖化微型加熱器的一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是傾斜光柵布拉格諧振峰隨輸入激光功率的變化(激光功率為0到250毫瓦)。圖中1_輸出能量及波長可調(diào)諧的光源；2_寫有傾斜光柵的光纖纖芯；3-加熱層；4-單模光纖包層。
具體實施方式
如圖1所示，全光纖化微型加熱器的工作方式是調(diào)諧激光光源輸出波長與傾斜光纖光柵包層諧振峰波長一致，使激光注入寫有傾斜光纖光柵的單模光纖。當激光在光纖中傳輸經(jīng)過光柵區(qū)域時，前向傳輸?shù)睦w芯模式向后向傳輸?shù)陌鼘幽Ｊ交蜉椛淠ｑ詈?，激光能量被導出纖芯，被加熱層材料吸收后轉(zhuǎn)化為熱能。溫度沿光纖長度方向在光柵區(qū)形成一定分布，從而實現(xiàn)對光柵區(qū)折射率的調(diào)諧，進而對布拉格諧振峰波長和透射譜實現(xiàn)調(diào)諧。通過設(shè)計加熱層的厚度和分布，可以控制加熱區(qū)域，進而實現(xiàn)對溫度分布和光柵譜型的調(diào)諧。一定參數(shù)條件下，對所述微型加熱器進行加熱效果測試。所選用的傾斜光纖光柵傾角為4度，室溫(25攝氏度)下光柵布拉格諧振峰位于1587nm附近。光柵區(qū)域覆蓋厚度均勻的金膜，鍍膜厚度為200nm。將上述參數(shù)的微型加熱器放入內(nèi)徑為2mm的玻璃毛細管中，并在加熱區(qū)注入長度為6cm的水柱，利用光譜儀監(jiān)測布拉格諧振峰的漂移對微型加熱器效果進行測試。圖2為加熱器工作吋，傾斜光柵布拉格諧振峰波長隨輸入激光功率((T250mW)的變化。當輸入激光功率為250mW吋，傾斜光柵布拉格諧振峰波長為1587. 6nm，與室溫條件下諧振波長相比漂移0. 6nm。由于傾斜光柵的布拉格諧振峰與普通布拉格光纖光柵諧振峰具有相同的溫度特性在溫度升高時諧振峰向長波長移動，且移動速率為10pm/°C，因此對于本專利所述微型加熱器，可以根據(jù)傾斜光柵布拉格諧振峰波長的移動監(jiān)測溫度變化。輸入激光功率為250mW時，加熱器附近水溫比加熱前(室溫25°C )提高約60°C。為驗證測試結(jié)果的準確性，將熱電偶溫度計的電極插入毛細管水柱區(qū)，測量溫度為84. 9°C，測量結(jié)果與布拉格諧振峰變化一致。本實用新型全光纖化微型加熱器，其方便制作，結(jié)構(gòu)緊湊、應用靈活，適用于實際工程項目的需要。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種全光纖化微型加熱器，其特征在于該微型加熱器包括輸出能量及波長可調(diào)諧的激光光源(I)、寫有傾斜光柵的光纖纖芯(2)、單模光纖包層(4)、以及包覆在光纖包層 (4)表面的加熱層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特征在于所述激光光源波長可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特征在于所述激光光源輸出功率可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特征在于所述傾斜光柵的傾角在4 度到45度之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特征在于所述加熱層(3)為金屬薄月吳或為石墨層。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特征在于所述加熱層(3)的厚度均勻分布或厚度呈梯度分布。
專利摘要本實用新型公開了一種全光纖化微型加熱器。該加熱器包括輸出能量及波長可調(diào)諧的激光光源(1)、寫有傾斜光柵的光纖纖芯(2)、單模光纖包層(4)、以及包覆在光纖包層(4)表面的加熱層(3)?？捎糜趯饫w光柵的調(diào)諧和生物傳感領(lǐng)域。當激光在光纖中傳輸經(jīng)過光柵區(qū)域時，前向傳輸?shù)睦w芯模式向后向傳輸?shù)陌鼘幽Ｊ交蜉椛淠ｑ詈希す饽芰勘粚С隼w芯，被加熱層材料吸收后轉(zhuǎn)化為熱能。溫度沿光纖長度方向在光柵區(qū)形成一定分布，從而實現(xiàn)對光柵區(qū)折射率的調(diào)諧，進而對布拉格諧振峰波長和透射譜實現(xiàn)調(diào)諧。通過設(shè)計加熱層的厚度和分布，可以控制加熱區(qū)域，進而實現(xiàn)對光柵譜型的調(diào)諧。
文檔編號G02F1/01GK202886770SQ20122054390
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者孫婷婷, 趙立龍, 裴世鑫 申請人:南京信息工程大學