[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

说明书

本发明提供了一种预扭曲结构的光纤光栅、光纤光栅制作设备及工艺，所述光纤光栅包含若干个光栅周期，形成具有正向螺旋形变预扭曲结构的长周期光纤光栅、或负向螺旋形变预扭曲结构的长周期光纤光栅、或正负螺旋交替形变预扭曲结构的长周期光纤光栅。制作所述光纤光栅的设备包括：加热装置，用于将待加工光纤的加工区域加热至融化状态；三维移动平台装置，用于水平移动所述待加工光纤；旋转装置，用于扭动所述待加工光纤，使加工区域引入预扭力而产生形变，形成预扭曲结构。本发明所提供的具有预扭曲结构的光纤光栅，不但灵敏度高，而且其制作工艺简单、和制作设备的结构复杂度低，因此更加适用于实际应用。

技术领域

本发明涉及光纤光栅制作技术领域，尤其涉及一种预扭曲结构的光纤光栅、光纤光栅制作设备及工艺。

背景技术

光纤光栅具有体积小、低损耗、耦合性高、以及波长选择性好等特点，因此在光纤传感领域有着广泛的用途。现有的光纤光栅一般是通过在普通单模光纤上直接通过二氧化碳激光径向扫描的方法进行写制，但是采用这种方法制备的光纤光栅灵敏度不高；还有一种利用二氧化碳激光曝光的同时，旋转器带动光纤旋转、位移平台水平移动来制备螺旋型的长周期光纤光栅，这种具有连续螺旋结构的光纤光栅虽然灵敏度较高，但是由于对于旋转器旋转的同轴度要求很高，以及螺旋调制时候旋转器旋转角度、速度、二氧化碳能量大小和位移平台等变量的匹配度要求很高，因此螺旋型光纤光栅的制备工艺复杂，不适用于实际应用。

发明内容

本发明提供了一种预扭曲结构的光纤光栅、光纤光栅制作设备及工艺，旨在解决现有技术制作的光纤光栅制作工艺复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有预扭曲结构的光纤光栅：

所述光纤光栅包含若干个光栅周期，每个所述光栅周期的加工区域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；

所述若干个光栅周期形成具有正向螺旋形变预扭曲结构的长周期光纤光栅、或负向螺旋形变预扭曲结构的长周期光纤光栅、或正负螺旋交替形变预扭曲结构的长周期光纤光栅。

本发明还提供了一种光纤光栅制作设备，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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；