[发明专利]保偏光纤模间干涉输出边瓣提取器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤及光学器件技术领域，特别涉及保偏光纤模间干涉传感领域。

背景技术

保偏光纤模间干涉技术做为光纤传感领域的一个重要分支，在上世纪末开始得到广泛重视。因其结构简单、稳定性好、成本低等优点，一度被国内外学者应用到应力检测及高电压测量领域，并取得了良好的效果。

然而现有的保偏光纤模间干涉传感器技术中，没有一个结构简单、性能优良的模间干涉提取器，已有方案多是在空间放置探测器的方法直接提取干涉边瓣，也有将两根单模或多模光纤熔融拉锥后同保偏光纤熔接的方法实现边瓣提取，但是实际制作加工非常困难，提取获得的边瓣光强损耗很大。这些问题都是目前保偏光纤模间干涉还无法实现全光纤化以及应用该原理设计的光纤传感器长期稳定性不好的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工工艺简单、成本低廉、且工作稳定的保偏光纤模间干涉输出边瓣提取器及其制造方法。本发明提取器是由同光纤包层材料相同的石英块、单模光纤、光探测器和保偏光纤组成。其中两段单模光纤一端分别嵌入两块石英块的凹槽中，另一端分别连接光探测器；一段保偏光纤的一端嵌入另外两块石英块的凹槽中，其另一端为自由端。嵌入了单模光纤的石英块组和嵌入了保偏光纤的石英块组的端面对准粘接固定。

本发明的制造方法如下：

选择同光纤包层材料相同的石英块，精密加工成尺寸相同的四块石英块，在其中两块石英块上开凹槽，然后将两根单模光纤分别紧密嵌入槽中并粘接牢固，该单模光纤的一端接光电探测器，其另一端均与石英块的端面平齐，然后对粘贴了光纤的石英块材料进行精密磨削，以去掉单模光纤的一部分包层，磨削深度根据保偏光纤模间干涉输出边瓣分布形式来确定。将上述两块磨削好的粘有去掉一部分包层光纤的石英块精密对准并粘接牢固。上述磨削对准粘贴的操作要保证两根单模光纤纤芯在水平和垂直方向对准没有偏差，并且要保证对称。再将另外两块石英块按照保偏光纤半径尺寸开凹槽，并将保偏光纤嵌入到槽中，将两块石英块开凹槽的一面对准粘贴牢固，勿需磨削，上述保偏光纤的一端为自由端，另一端与石英块的端面平齐。最后将嵌入了单模光纤的石英块组和嵌入了保偏光纤的石英块组的不露出光纤的端面进行抛光后精密对准粘接固定，对准方式是使得两段单模光纤的纤芯分别对准保偏光纤模间干涉的两个输出边瓣，以分别在两根单模光纤中获得两个干涉输出边瓣的光强并传输到光电探测器用以进行后期的信号处理。

本发明与现有技术相比具有如下优点：加工工艺和结构简单、成本低廉、稳定性好，边瓣提取效果好。

附图说明

图1是本发明的立体示意简图。

图2是本发明单模光纤和石英块安置方法示意图。

图3是本发明单模光纤和石英块组粘贴磨削后的截面示意图。

图4是本发明保偏光纤嵌入石英块组后的截面及模间干涉边瓣分布示意图。

具体实施方式

在图1所示的保偏光纤模间干涉输出边瓣提取器立体示意简图中，两段单模光纤5、6一端分别嵌入两块石英块1、2的凹槽中，另一端分别连接光探测器7、8；一段保偏光纤9的一端嵌入另外两块石英块3、4的凹槽中，其另一端为自由端。嵌入了单模光纤的石英块组和嵌入了保偏光纤的石英块组的端面对准粘接固定。

具体制造方法，取与同光纤包层材料相同的石英材料，精密加工成尺寸材料相同的四块石英块，在石英块上开凹槽10，将一段单模光纤嵌入到槽中粘贴牢固，如图2所示。该单模光纤的一端接光电探测器，其另一端与石英块的端面平齐，之后对上述石英块和单模光纤整体进行磨削，并去掉单模光纤的一部分包层，磨削深度要根据保偏光纤模间干涉输出边瓣分布形式来确定。按同样方法将另一块石英块开槽后嵌入单模光纤并进行磨削，并在单模光纤的一端接光电探测器。然后将磨削好的两块石英材料连同单模光纤位置精确对准后粘贴到一起，其端面如图3所示，即上述磨削对准粘贴的操作要保证两根单模光纤纤芯11在水平和垂直方向对准没有偏差，两根单模光纤包层12被磨削去掉的厚度根据保偏光纤模间干涉边瓣分布形式而确定,并且要保证对称。再后将另外两块石英块按照保偏光纤半径尺寸开凹槽，并将保偏光纤嵌入到槽中后粘贴好两块石英块，保偏光纤端面模间干涉边瓣13分布形式如图4所示。上述保偏光纤的一端为自由端，另一端与石英块的端面平齐。最后把嵌入了保偏光纤并粘接好的石英块组和嵌入了两段单模光纤并粘贴好后经磨削的石英块组不露出光纤的端面进行抛光后精密对准粘接固定。