[发明专利]内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅及制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信和光纤传感技术领域。本发明涉及的是一种光纤光栅，本发明还涉及一种光纤光栅的制作方法。

背景技术

保偏光纤(PMF，Polarization Maintaining Optical Fiber)由于对线偏振光具有较强的偏振保持能力，在高级相干光通信、光纤陀螺、水听器、光纤传感器等方面有广泛的应用，是军事领域中导弹、航空器中的关键元器件。由光纤几何不对称制成的保偏光纤与应力型保偏光纤相比较，温度稳定性较好，具有广泛的应用。光纤光栅传感器是光纤传感领域的研究热点，用光纤光栅的应变和热膨胀进行压力、温度等多种物理量的检测，已成为光纤光栅传感器的重要应用。而当前限制其发展的一个重要因素是它的交叉敏感问题，在这些应用中消除温度-应力耦合成为光纤光栅传感器中必须解决的一大难题。由于保偏光纤双折射的存在，保偏光纤光栅的反射谱中会形成满足布拉格条件的两个反射峰，它们的偏振态相互正交。若利用光纤几何不对称制成的保偏光纤制备光纤光栅则可以实现温度不敏感的高灵敏度压力传感，解决温度-应力耦合问题。而采用多芯结构光纤制作光栅，将多个光纤光栅集成到一根光纤中，可构造多波长组合光纤滤波器；此外，沿同一多芯光纤写入不同波长的光纤光栅组，构成分布式光纤光栅弯曲传感器，可同时获得弯曲的大小和方向的信息，多芯光纤光栅可以对应变和弯曲等多种参量进行同时测量且有好的灵敏度。

目前光纤几何不对称制成的保偏光纤如边孔保偏光纤光栅无论是分析理论还是制作工艺都已相当成熟，但边孔光纤相对制备工艺较繁杂，器件成本较高，需要结构更简单的保偏光纤光栅来解决。因内壁融嵌式单模保偏光纤，拉制容易。在拉制过程中，因表面张力的影响，单模光纤纤芯较细，纤芯很容易部分嵌入折射率较低的包层中，故保偏特性好，单模实现起来也较容易。目前多芯光纤光栅多数都是采用一侧曝光[W.N.MacPherson，Meas.Sci.Technol.15，1642，2004和美国专利NO.20070201793A1]，多个纤芯光栅一次性写入，此种制备方法不同纤芯栅距不一致，各个光栅反射峰值差别也较大，离写入光束较远的纤芯，反射峰值较小，且多个光栅间满足固定的关系，可调谐性较差，这些都给我们的研究带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保偏特性好，可提高光学器件在光纤中的集成实现多个物理量的同时测量的内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅。本发明的目的还在于提供一种内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅包括多芯光纤，多芯光纤中心为空气孔，多芯光纤的每个纤芯部分嵌入折射率低于纤芯的折射率的包层中、部分悬挂于空气孔中构成内壁融嵌式多芯单模保偏纤芯，纤芯形状为类椭圆形，利用紫外光源通过相位掩模板写入技术制成内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅。

本发明的内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅还可以包括这样一些特征：

1、所述空气孔是圆形或D形，空气孔的数量是一个或两个。

2、光纤偏振长轴垂直于嵌入包层方向。

3、各个纤芯具有不同的折射率和不同的芯径大小，各个纤芯具有光敏性，各个纤芯光敏性不同。

4、各个纤芯具有相同的折射率和相同的芯径大小，各个纤芯具有光敏性，各个纤芯光敏性相同。

本发明的内壁融嵌式多芯单模保偏光纤光栅是采用这样的方法来制备的：

(1)取内壁融嵌式多芯单模保偏光纤，将其中一段剥除涂敷层，进行清洁处理后，将内壁融嵌式多芯单模保偏光纤固定在可旋转的光纤夹具上，调节使内壁融嵌式多芯单模保偏光纤的一个纤芯的长轴平行于相位掩模板且对准紫外写入光源；

(2)调节相位掩模板紧贴内壁融嵌式多芯单模保偏光纤，内壁融嵌式多芯单模保偏光纤一端接入宽带光源，同时接入光谱仪；

(3)开启准分子激光器，经准直扩束变成平行光，进行曝光；通过光谱仪监测光栅形成，达到所需反射率时停止曝光；

(4)调节可旋转的光纤夹具使下一个纤芯的长轴平行且正对相位掩模板，写入下一个光栅；

(5)重复上述步骤，逐一纤芯写入；

(6)进行封装。