[发明专利]预扭曲结构的光纤光栅、光纤光栅制作设备及工艺

权利要求书

1.一种具有预扭曲结构的光纤光栅，其特征在于，所述光纤光栅包含若干个光栅周期，所述光纤光栅相对的两端部及任意相邻的两个所述光栅周期之间的连接处均为加工区域，每个所述加工区域均具有正向螺旋形变的预扭曲结构或负向螺旋形变的预扭曲结构，每个所述光栅周期内除所述加工区域以外的区域均为非预扭曲结构，以形成具有非连续性正向螺旋形变预扭曲结构的长周期光纤光栅、或非连续性负向螺旋形变预扭曲结构的长周期光纤光栅、或非连续性正负螺旋交替形变预扭曲结构的长周期光纤光栅。

2.一种光纤光栅制作设备，其特征在于，用于制作如权利要求1所述的具有预扭曲结构的光纤光栅，所述制作设备包括三维移动平台装置、加热装置以及旋转装置：

所述三维移动平台装置，用于水平放置待加工光纤；

所述加热装置，用于对所述待加工光纤的加工区域按照预设加热方法进行加热，以使所述加工区域受热融化；

所述旋转装置，用于将所述加工区域的两端分别夹紧，并在所述加工区域处于熔融状态后，按照预设的扭转规则对所述加工区域的两端进行相向扭转，以使所述加工区域在扭力作用下产生形变，形成具有正向螺旋形变的预扭曲结构、或负向螺旋形变的预扭曲结构；

所述三维移动平台装置，还用于带动所述待加工光纤沿同一方向，每次水平移动一个光栅周期的距离，以使将所有所述加工区域依次加工成预扭曲结构，得到具有正向螺旋形变预扭曲结构、或负向螺旋形变预扭曲结构、或正负螺旋交替形变预扭曲结构的长周期光纤光栅；

其中，在不同的所述加工区域，通过调节所述加热装置的加热参数及所述旋转装置的旋转参数，以得到不同的所述预扭曲结构。

3.如权利要求2所述的制作设备，其特征在于，所述制作设备还包括监测装置，用于在光纤光栅的制作过程中用于实时监测所写制的光纤光栅参数。

4.如权利要求3所述的制作设备，其特征在于，所述监测装置包括光源与光谱仪，所述待加工光纤的两端分别与所述光源、所述光谱仪连接；

所述光源，用于在光纤光栅制作过程中发光以使光路连通；

所述光谱仪，用于在所述光纤光栅制作过程中实时监测所述光纤光栅的光谱信号。

5.如权利要求2所述的制作设备，其特征在于，所述预设的扭转规则包括：

定义每两个相邻的加工区域为一组，所述每两个相邻的加工区域分别为第N个加工区域和第N+1个加工区域，其中，N为正整数；

所述旋转装置对所述第N个加工区域的两端进行相向扭转，以使所述第N个加工区域按照指定方向扭动至预设角度，所述旋转装置继续对所述第N+1个加工区域的两端进行反方向相向扭转，以使所述第N+1个加工区域按照指定方向的反方向扭动至所述预设角度，以得到具有正负螺旋交替形变预扭曲结构的长周期光纤光栅；

或，所述旋转装置对所述第N个加工区域的两端进行相向扭转，以使所述第N个加工区域按照指定方向扭动至预设角度，所述旋转装置继续对所述第N+1个加工区域的两端进行相向扭转，以使所述第N+1个加工区域按照指定方向扭动至所述预设角度，以得到具有正向螺旋形变的预扭曲结构的长周期光纤光栅、或具有负向螺旋形变的预扭曲结构的长周期光纤光栅。

6.一种光纤光栅制作工艺，其特征在于，用于制作如权利要求1所述的具有预扭曲结构的光纤光栅，待加工光纤在轴向方向上，划分为若干个光栅周期；所述制作工艺包括以下步骤：

步骤1：对所述光栅周期的加工区域按照预设加热方法进行加热，在所述加工区域处于熔融状态时，按照预设的扭转规则对所述加工区域的两端进行相向扭转，以使所述加工区域在扭力作用下产生形变，形成具有正向螺旋形变的预扭曲结构、或负向螺旋形变的预扭曲结构；

步骤2：停止对所述加工区域进行加热，将所述待加工光纤沿同一方向，每次水平移动一个光栅周期的距离，返回步骤1，直至将所述待加工光纤的所有加工区域依次加工成预扭曲结构，得到具有正向螺旋形变预扭曲结构、或负向螺旋形变预扭曲结构、或正负螺旋交替形变预扭曲结构的长周期光纤光栅；

其中，在不同的所述加工区域，通过调节相应的加热参数及扭转参数，以得到不同的所述预扭曲结构。