[发明专利]指针保偏长周期光纤光栅的装置和方法

权利要求书

1.一种制作保偏长周期光纤光栅的装置，包括一台宽带光源（1）、一个起偏与偏振控制器（2）、一台CO₂激光器（3）、一个二轴控制平台（4）、一个可调光纤轴向拉力装置（5）以及一台光谱分析仪（6）和一台电脑（13），其特征在于所述宽带光源（1）和可调光纤轴向拉力装置（5）分别安置在所述二轴控制平台（4）水平横向轴的两端，而所述CO₂激光器（3）安置在二轴控制平台（4）纵向轴的一端，被加工的保偏光纤（11）被夹紧在二轴控制平台（4）上呈一直线安置，且通过夹紧保偏光纤的旋转夹具（15）任意旋转角度。

2.保偏光纤（11）的一端连接到宽带光源（1），两者之间插入起偏与偏振控制器（2）控制输入光的偏振方向，另一端连接到可调光纤轴向拉力装置（5），CO₂激光器（3）的激光扫描头（14）垂直接近安置在二轴控制平台（4）上的保偏光纤（11）；所述光谱分析仪（6）的探测头接近处于光纤可调轴向拉力装置（5）中受轴向拉力的保偏光纤区段（12），监测光纤的透射谱变化；所述电脑（13）连接所述CO₂激光器（3），该电脑控制CO₂激光器（2）的输出功率、扫描速度、以及光栅周期参数。

3.根据权利要求1所述的制作保偏长周期光纤光栅的装置，其特征在于所述可调光纤轴向拉力装置（5）的结构是：有一台由一个旋钮（10）旋转控制沿保偏光纤（11）轴向移动的移动控制平台（9），该移动控制平台（9）上固定安装一台弹簧秤（8），该弹簧秤（8）的拉簧拉力端固定在一根圆柱形玻璃棒（7）下端；所述被加工的保偏光纤的外端被缠绕在该圆柱形玻璃棒上（7）。

4.一种制作保偏长周期光纤光栅的方法，采用根据权利要求2所述的装置进行制作，其特征在于制作步骤如下：

a.利用显微镜（16）观察保偏光纤（11）的端面，并用标签（19）标定保偏光纤（11）的快轴或慢轴的方向：首先用胶带（18）将一端切割平整的保偏光纤（11）一有机玻璃块（17）上，有机玻璃块的长为7.5 cm±0.5 cm、宽为2.5 cm±0.5 cm、高为1 cm±0.5 cm；在有机玻璃块（17）下约7 cm处粘贴标签（19），使标签（19）与有机玻璃块（17）的侧面平行；将侧面粘有保偏光纤（11）的有机玻璃块（17）置于显微镜（16）下观察，此时用台灯照射保偏光纤（11）的另一端；根据观察的结果，重新将保偏光纤（11）粘贴到有机玻璃块（17）上并重新粘贴标签（19），再观察，不合适的话再重新粘贴，直到标签（19）正好与保偏光纤（11）的快轴或慢轴平行为止，或者只粘贴一次，但需根据观察得到的端面图形测量标签与保偏光纤慢轴之间的角度；

b.将去掉长约5 cm涂覆层的保偏光纤（11）水平直线状态放置在二轴控制平台（4）上，并确保保偏光纤轴线（11）与CO₂激光焦斑平行，用可旋转夹具（15）把这根保偏光纤（11）靠近宽带光源（1）的一端夹住，结合步骤（1）中的标签（19）或其与慢轴之间的角度、和二轴控制平台的YOZ面可旋转夹具（15），旋转保偏光纤（11）使其特定方向——慢轴或快轴方向，对应CO₂激光的照射方向；

c.对保偏光纤（11）施加可任意调节的外部轴向拉力：首先，把步骤b中调节好的保偏光纤（11）未被夹具夹住的一端紧贴可调光纤轴向拉力装置（5）中的圆柱形玻璃棒（7）环绕几圈，缠绕在圆柱形玻璃棒（7）上的光纤区段（12）用胶带粘牢；最后，通过顺时针旋转可调光纤轴向拉力装置（5）中的移动控制平台（9）的旋钮（10），可控制移动控制平台（9）沿保偏光纤（11）轴向反向移动，从而使与移动控制平台（9）连接的弹簧秤（8）的读数从0开始变大，直到所需外加轴向拉力的大小为止；

d.通过电脑（13）程序设置所制作的长周期光纤光栅的周期、周期数及CO₂激光作用在光纤上的能量密度，并且控制激光扫描头（14）扫描放置在二轴控制平台（4）上的被施加了外部轴向拉力的保偏光纤（11）；

e.利用偏振控制器（2）调节输入光的偏振方向，可分别选择沿保偏光纤的快轴与慢轴，末端利用光谱分析仪（6）监测每次扫描过程后长周期光纤光栅的透射谱的变化，分析不同条件下所制得的保偏长周期光纤光栅。

5.根据权利要求3所述的制作长周期光纤光栅的方法，其特征在于外加的轴向拉力大于100 g，且CO₂激光的照射方向沿保偏光纤的快轴，此时所得的长周期光纤光栅，较不外加轴向拉力或加轴向拉力但照射方向沿慢轴的情形下所得的光栅，会产生新的谐振峰；通过施加约400 g的外加轴向拉力，可使新产生的谐振峰的成栅效率大于原有谐振峰的成栅效率，这里原有谐振峰是指不外加轴向拉力或外加轴向拉力但照射方向沿慢轴时所得的光栅的谐振峰。