[发明专利]一种相移可调的光纤布拉格光栅器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光栅技术领域，尤其涉及一种相移可调的光纤布拉格光栅器件及其制作方法。

背景技术

现有技术中相移光纤光栅器件存在各种问题，比如：相移量不可调、使用的器件昂贵、相移量大小很难精确控制、产生的光纤布拉格光栅不稳定等。以下列举几种常见的产生光纤布拉格光栅的方法。

相移相位掩模板法：紫外激光通过特殊定制的相移相位掩模板形成含有相移成份的干涉条纹，从而在光纤上直接刻写相移光纤布拉格光栅。这种方法的缺点是需要特殊定制昂贵的相移掩模板，并且相移量大小不可调节。

横向全息两次曝光法：首先借助均匀周期的相位掩模板对光纤进行第一次曝光，之后通过改变入射激光波长、移动光纤前后方位或者对光纤施加应变，对光纤进行第二次曝光，两次加工得到光栅周期略有不同，从而形成相移机制。这种方法的缺点是很难精确控制引入的相移量的大小。

移动光纤法：通过移动光纤或者相位掩模板的方法来改变光纤光栅的折射率分布，这种方法的缺点是对制造系统的硬件控制机构的精度要求较高，同时还要有完善、复杂的软件程序系统做保证。

激光后处理法：通过均匀周期的相位掩模板写入光栅后，对其中一小段光栅用紫外激光或者二氧化碳激光再次进行照射，使这部分光纤的折射率进一步发生变化，直至形成所需的相移量。这种方法的缺点是激光后处理不仅改变了两段光栅之间的相位，而且导致局部的有效折射率的增加，从而引起整个光栅的谐振波长红移。

外部扰动调制法：通过对均匀周期光纤光栅的局部施加压力或者加温，从而得到相移光纤光栅。这种方法的缺点是当外界扰动消失时，相移机制也会消逝。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种相移可调的光纤布拉格光栅器件，旨在解决现有技术产生的光纤布拉格光栅的相移量不稳定且不可调节的问题。

本发明是这样实现的，一种相移可调的光纤布拉格光栅器件，包括纤芯和包层，所述纤芯上形成有非相移的光纤布拉格光栅，所述纤芯上具有一可填充流体介质的腔体，所述腔体将所述光纤布拉格光栅分为两部分，且腔体具有与外部连通的通道。

所述的光纤布拉格光栅器件，其中，所述腔体为球形腔体。

所述的光纤布拉格光栅器件，其中，所述通道为两个通道，分别连通所述腔体。

本发明还提供一种相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：通过非相移的相位模板在光纤的纤芯上刻写出非相移的光纤布拉格光栅；

步骤2：沿着光纤布拉格光栅将光纤切断成两部分，在其中一根断光纤的端面中心烧蚀出一小孔，然后将带有小孔的光纤端面和另一根断光纤的端面进行放电熔接，在光纤内部形成一个封闭的球形腔体；

步骤3：从形成有封闭的球形腔体的光纤的上下表面依次加工出两通道，所述两通道与所述球形腔体相连，使所述球形腔体与外界连通。

所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤3后还包括：将光纤布拉格光栅器件浸没在流体介质中，所述流体介质完全填满球形腔体即可获得稳定的相移光纤布拉格光栅；更换球形腔体中不同折射率的流体介质能准确地调节光栅的相移量。

所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤1中使用波长为193nm准分子激光进行刻写所述光纤布拉格光栅。

所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤2中使用光纤切割刀在光纤布拉格光栅的中心位置进行切割光纤。

所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤3中的通道使用飞秒激光微加工技术进行加工。

所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述小孔为直径小于10微米、深度小于10微米的小孔。

所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述光纤熔接机进行放电熔接的放电电流为16.3mA、放电时间为2s。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：通过改变腔体中填充的不同折射率值的介质从而调节光栅的相移量，所得到的相移量不仅可以线性调节，还可以稳定地保持，且克服了相移相位掩模板法的高成本和灵活性差的缺点。

附图说明

图1是相移可调的光纤布拉格光栅器件的结构示意图；

图2是无相移光纤布拉格光栅的光谱图；

图3是采用光纤布拉格光栅器件获得的相移光纤布拉格光栅的光谱图；

图4是本发明所述的光纤布拉格光栅器件在光学显微镜下获取的图；