可調(diào)fp腔的fp干涉儀的制作裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光纖應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作裝置。所述制作裝置包括光纖熔接機(jī)、3db耦合器、光譜儀、激光器；所述光纖熔接機(jī)用于熔接兩待熔接光纖；所述3db耦合器的兩輸入端分別連接所述激光器與光譜儀，兩輸出端中的一端用于連接兩待熔接光纖之一，另一端被屏蔽；所述光纖熔接機(jī)上設(shè)置有兩步進(jìn)馬達(dá)，兩步進(jìn)馬達(dá)用于控制兩待熔接光纖在所述光纖熔接機(jī)中的運(yùn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案只需利用普通的商用光纖熔接機(jī)即可制作出FP干涉儀，制作的方法簡(jiǎn)單易于操作，裝置成本較低，而且制作出的FP干涉儀可靈活調(diào)節(jié)FP腔的腔長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制作的FP干涉儀參數(shù)的調(diào)節(jié)。
【專利說明】可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] FP干涉儀(法布里珀羅干涉儀）在眾多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，比如生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)、建 筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)等。隨著FP干涉儀應(yīng)用領(lǐng)域的日漸擴(kuò)展，其制作方法也出現(xiàn)了多種方式，其中 基于光纖形成的FP干涉儀就有機(jī)械連接腔、化學(xué)腐蝕、飛秒或離子束微加工以及在光纖末 端鍍高反射薄膜等多種制作方法。
[0003] 然而眾多制作方法也存在一定弊端，一般而言，這些制作方法都具有制作裝置昂 貴或制作方法復(fù)雜等。比如，采用在光纖末端鍍高反射薄膜的方法需要復(fù)雜的鍍膜設(shè)備， 機(jī)械連接腔需要采用高精密機(jī)械連接可調(diào)諧FP干涉設(shè)備、飛秒微加工的方式需要價(jià)格昂 貴的飛秒激光光源，化學(xué)腐蝕的方法一般利用氫氟酸對(duì)光纖進(jìn)行腐蝕，在光纖內(nèi)部形成FP 腔，但制作過程中利用的氫氟酸具有劇毒，對(duì)操作者具有嚴(yán)重傷害。除此之外，上述眾多制 作方法所制作的FP干涉儀一般不能靈活調(diào)節(jié)干涉儀的干涉對(duì)比度及自由譜寬等參數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)以上利用傳統(tǒng)技術(shù)制作FP干涉儀的過程中存在的問題，本發(fā)明提供了一種 可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作裝置，該裝置利用液體受熱氣化在光纖內(nèi)部形成一個(gè)氣泡腔 作為所形成的FP干涉儀的FP腔，然后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)FP干涉儀的參數(shù)，并通過調(diào)節(jié)氣泡沿光纖 軸向的腔長(zhǎng)使所形成的FP干涉儀滿足設(shè)定的參數(shù)要求。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作方法的制作裝置，包括：
[0006] 光纖熔接機(jī)、3dB耦合器、光譜儀、激光光源；
[0007] 所述3dB耦合器的兩輸入端分別連接所述激光光源與光譜儀，兩輸出端中的一端 用于連接兩待熔接光纖之一，另一端被屏蔽；
[0008] 所述光纖熔接機(jī)設(shè)置有兩步進(jìn)馬達(dá)，用于定位兩待熔接光纖在所述光纖熔接機(jī)中 的位置。
[0009] 進(jìn)一步地，所述光纖熔接機(jī)通過電極放電熱熔或C02激光熱熔的方式對(duì)兩待熔接 光纖進(jìn)行熔接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述另一端被放入溶液或繞成圈。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明所提供的技術(shù)方案只需利用普通的商用光纖熔接機(jī) 即可制作出FP干涉儀，制作的方法簡(jiǎn)單易于操作，裝置成本較低，而且制作出的FP干涉儀 可靈活調(diào)節(jié)FP腔的腔長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制作的FP干涉儀參數(shù)的調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1 :本發(fā)明實(shí)施例提供的可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2 :采用上述裝置制作可調(diào)FP腔的FP干涉儀的方法流程示意圖；
[0014] 圖3 :上述流程中，兩光纖待熔接端面被切平的示意圖；
[0015] 圖4:上述流程中，兩光纖待熔接端面被熱熔成弧面示意圖；
[0016] 圖5 :上述流程中，兩光纖被熱熔成弧面的端面上涂抹液體的示意圖；
[0017] 圖6 :上述流程中，兩涂抹液體后的待熔接端面的熔接示意圖；
[0018] 圖7:上述流程中，兩涂抹液體后的待熔接端面熔接后在光纖形成的氣泡示意圖；
[0019] 圖8 :上述流程中，通過擠壓氣泡的方式調(diào)節(jié)氣泡沿光纖軸向腔長(zhǎng)的示意圖；
[0020] 圖9 :上述流程中，通過拉伸氣泡的方式調(diào)節(jié)氣泡沿光纖軸向腔長(zhǎng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種制作可調(diào)諧光纖內(nèi)腔的FP干涉儀的裝置，該裝置 包括光纖熔接機(jī)1、光譜儀4、激光光源3、3dB耦合器2,制作FP干涉儀所需材料包括待熔接 的兩光纖以及液體。制作FP干涉儀的總體流程如圖2所示。結(jié)合圖2,對(duì)制作FP干涉儀的 各步驟分別描述如下：
[0023] 步驟1，如圖3所示，將兩光纖的待熔接端面切平，并將待熔接端面放入光纖熔接 機(jī)1中。同時(shí)，將3dB耦合器2的兩輸入端連接激光光源3及光譜儀4,兩輸出端口中的一 端連接兩待熔接光纖之一，另一端屏蔽。屏蔽3dB耦合器2的另一輸出端的目的是為避免 引入反射信號(hào)干擾后續(xù)的光纖熔接及對(duì)所形成的FP干涉儀參數(shù)的調(diào)節(jié)，因此可將另一端 放入溶液繞成小圈。
[0024] 步驟2,如圖4所示，通過設(shè)置在光纖熔接機(jī)1上的兩步進(jìn)馬達(dá)控制兩待熔接端面 距離光纖熔接機(jī)1中的加熱中心的距離，然后設(shè)置熱熔參數(shù)對(duì)兩待熔接端面進(jìn)行加熱，使 兩待熔接端面被熱熔成弧面6。熱熔可采用電極放電熱熔或C0 2激光熱熔的方式?；∶? 的尺寸可影響后續(xù)形成的氣泡大小，通過調(diào)節(jié)熱熔參數(shù)可控制形成的弧面6的尺寸。若采 用電極放電，則熱熔參數(shù)為放電功率與放電時(shí)間，若采用C0 2激光熱熔，則熱熔參數(shù)為激光 功率與加熱時(shí)間。
[0025] 步驟3、如圖5所示，在被熱熔成弧面的兩待熔接端面上涂抹液體7。當(dāng)兩光纖的 待熔接端面被熱熔成弧面6后，將兩光纖取出，并在兩光纖的弧面6上涂抹液體7,然后再放 入光纖熔接機(jī)1中。
[0026] 步驟4、如圖5箭頭所示，將兩光纖的兩待熔接端面正對(duì)，然后通過兩步進(jìn)馬達(dá)將 涂抹了液體7的兩待熔接端面向中間移動(dòng)，使兩待熔接端面接觸，并將接觸面置于光纖熔 接機(jī)1的加熱中心處，然后設(shè)置熱熔參數(shù)對(duì)兩待熔接端面進(jìn)行熔接(如圖6所示)。在熔接 過程中所涂抹的液體7汽化而在熔接后的光纖中形成氣泡8 (如圖7所示)。此時(shí)初步形成 FP腔，所形成的氣泡8即為FP干涉儀的FP腔。
[0027] 步驟5、通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述氣泡沿光纖軸向的腔長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述FP干涉儀參數(shù)的調(diào) 節(jié)，直到所述FP干涉儀滿足設(shè)定的參數(shù)要求。首先介紹該步驟所依據(jù)的原理：
[0028] 定義干涉信號(hào)光強(qiáng)度為1 = + 其中，λ為入射光波 長(zhǎng)，η為FP腔內(nèi)介質(zhì)折射率，L為FP腔沿光纖軸向的腔長(zhǎng)，Ψ0為FP腔干涉初始相位。由 Αιτη?. 余弦函數(shù)可知，當(dāng)兩束反射光束干涉相位滿足+仍,=(2/? + 1);τ的條件時(shí)，1=0,同時(shí)， 乂 義2 可得出光譜中自由譜寬的表達(dá)式為：八=^由此可知，F(xiàn)P腔沿光纖軸向的腔長(zhǎng)將影響干 2/zi。 涉信號(hào)的干涉對(duì)比度及自由譜寬，因此，可通過調(diào)節(jié)FP腔(氣泡8)的沿光纖軸向的腔長(zhǎng)實(shí) 現(xiàn)對(duì)FP干涉儀參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0029] 調(diào)節(jié)氣泡8沿光纖軸向的腔長(zhǎng)的步驟如下：
[0030] 將氣泡8移動(dòng)到光纖熔接機(jī)1的加熱中心處，并在熱熔狀態(tài)下，通過兩步進(jìn)馬達(dá)將 氣泡8兩端的光纖沿光纖軸向向中間擠壓(如圖8箭頭所示）或向兩端拉伸（如圖9箭頭所 示)，從而對(duì)氣泡8產(chǎn)生擠壓應(yīng)力或拉伸應(yīng)力，在此過程中對(duì)氣泡8進(jìn)行加熱，釋放氣泡8所 受到的應(yīng)力，從而調(diào)節(jié)氣泡8沿光纖軸向的腔長(zhǎng)。為提高對(duì)FP干涉儀參數(shù)調(diào)節(jié)的精度，通 過步進(jìn)馬達(dá)設(shè)置光纖每次的擠壓位移量或拉伸位移量為2um，多次重復(fù)擠壓或拉伸氣泡8 兩端的光纖，并在擠壓或拉伸光纖的過程中多次重復(fù)對(duì)氣泡8部位進(jìn)行加熱。在調(diào)節(jié)氣泡8 沿光纖軸向的腔長(zhǎng)的過程中，通過光譜儀4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所形成的FP干涉儀的參數(shù)，直到所形 成的FP干涉儀滿足設(shè)定的參數(shù)要求。
[0031] 采用本方法制作的FP干涉儀可應(yīng)用于如下【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0032] (1)、基于FP干涉儀的FP濾波器：通過調(diào)節(jié)FP腔沿光纖軸向的腔長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)FP 干涉儀參數(shù)的靈活調(diào)節(jié)，比如干涉對(duì)比度及自由譜寬，該FP干涉儀可用于加工干涉對(duì)比度 較高的FP濾波器。
[0033] (2)、高靈敏度應(yīng)變傳感器：當(dāng)氣泡8受到其兩端光纖的擠壓或拉伸時(shí)，一定程度 的擠壓距離或拉伸距離會(huì)導(dǎo)致氣泡8沿光纖軸向的腔長(zhǎng)發(fā)生相應(yīng)程度的變化，進(jìn)而導(dǎo)致FP 干涉儀參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過監(jiān)測(cè)FP干涉儀的參數(shù)變化情況即可檢測(cè)氣泡8兩端光纖的 擠壓距離或拉伸距離。因此，將該FP干涉儀固定于被測(cè)物體表面可檢測(cè)物體表面產(chǎn)生的微 應(yīng)變。
[0034] (3)、通過多次拉伸或擠壓氣泡8兩端的光纖，同時(shí)，對(duì)氣泡8部位進(jìn)行加熱可將氣 泡8的氣泡壁變薄，從而對(duì)氣壓或壓力反應(yīng)敏感，可制成高靈敏度的氣壓或壓力傳感器。
[0035] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作方法的制作裝置，其特征在于，包括： 光纖熔接機(jī)、3dB耦合器、光譜儀、激光光源； 所述3dB耦合器的兩輸入端分別連接所述激光光源與光譜儀，兩輸出端中的一端用于 連接兩待熔接光纖之一，另一端被屏蔽； 所述光纖熔接機(jī)設(shè)置有兩步進(jìn)馬達(dá)，用于定位兩待熔接光纖在所述光纖熔接機(jī)中的位 置。
2. 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作方法的制作裝置，其特征在于，所 述光纖熔接機(jī)通過電極放電熱熔或C02激光熱熔的方式對(duì)兩待熔接光纖進(jìn)行熔接。
3. 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)FP腔的FP干涉儀的制作方法的制作裝置，其特征在于，所 述另一端被放入溶液或繞成圈。
【文檔編號(hào)】G01D5/26GK203893866SQ201420153237
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王義平, 劉申, 廖常銳 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)