[发明专利]基于碱刻蚀技术的光纤马赫-曾德尔干涉仪及其制作方法

说明书

本发明公开一种基于碱刻蚀技术的光纤马赫‑曾德尔干涉仪及其制作方法，属于光纤干涉仪技术领域，在两个单模光纤之间熔接一段大芯径锗芯光纤，经过侧面抛磨，去掉锗芯光纤的一部分包层，利用碱刻蚀锗芯，在锗芯光纤的纤芯中制作一个微腔。从单模光纤入射的光在锗芯光纤处被分成两部分，一部分沿锗芯光纤剩余纤芯传播，另一部分沿形成的微腔传播。这两部分光再次被耦合进入单模光纤时发生干涉，从而构造出在线光纤马赫曾德干涉仪，该干涉仪除了具有高性能之外，还具有低成本、易于制造和能产生规则透射光谱的优点，这种的结构将为实现各种光纤器件提供一个平台。

技术领域

本发明涉及一种基于碱刻蚀技术的光纤马赫-曾德尔干涉仪及其制作方法，属于光纤干涉仪技术领域。

背景技术

近年来，光纤传感器因其体积小，成本低，灵敏度高等优点，在物理，化学，生物等传感应用中备受关注。其中，光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)是最常用的光纤传感器之一。然而，具有两个独立干涉臂的传统MZI易受外部干扰，不利于维持长期稳定。因此，对环境扰动不敏感的光纤MZI引起了众多国内外研究人员的注意。最近，人们提出了抗外界扰动的在线型光纤MZI的设计。这些光纤MZI的干涉臂与测量臂位于相同的环境中，一些外部干扰对MZI的两个臂产生相同的影响，从而可以消除共模误差，使干涉仪具有显著的稳定性。

虽然已经取得了许多令人印象深刻的成果，但这些光纤MZI的制备仍然面临着许多障碍。例如，使用飞秒激光微加工的方法，可以制作在线光纤MZI，但飞秒激光设备昂贵，且需要精密调节，导致制作难以普及；利用氢氟酸刻蚀，同样可以制作在线光纤MZI，但是氢氟酸是剧毒物质，给干涉仪的制作带来不便；有的光纤MZI基于芯模与包层模的干涉，导致干涉仪的透射谱分布复杂，稳定性差。因此，设计一种成本低廉，制作过程安全可靠，光谱分布规则的在线光纤MZI，成为目前的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于碱刻蚀技术的光纤马赫-曾德尔干涉仪及其制作方法，利用碱刻蚀锗芯光纤的方法制作光纤马赫曾德尔干涉仪，解决了现有技术中出现的问题。

本发明所述的基于碱刻蚀技术的光纤马赫-曾德尔干涉仪的制作方法，包括以下步骤：

S1：在第一单模光纤和第二单模光纤之间熔接锗芯光纤，形成两侧为单模光纤，中部为锗芯光纤的整体结构；

S2：把制作的步骤S1中的两侧为单模光纤，中部为锗芯光纤的整体结构，利用砂纸进行侧面抛磨，使得锗芯光纤的一部分锗芯裸露在外界环境中；

S3：把步骤S2中经过侧面抛磨的两侧为单模光纤，中部为锗芯光纤的整体结构浸入碱溶液中，利用碱溶液对锗芯进行刻蚀；

S4：经过一段时间后，在经过侧面抛磨的锗芯光纤的锗芯中刻蚀出一个微腔；

S5：在第一单模光纤中投射入射光，入射光通过第一单模光纤后被分成两部分，一部分沿锗芯光纤中剩余锗芯传播，另一部分沿步骤S4中形成的微腔传播；

S6：步骤S5中的两部分光被耦合至第二单模光纤，两部分光在第二单模光纤中相遇并发生干涉，形成光纤马赫-曾德尔干涉仪。

进一步的，第一单模光纤和第二单模光纤为二氧化硅光纤。

进一步的，锗芯光纤的纤芯掺锗，所以这种光纤的纤芯也被称作锗芯，锗芯能够被碱刻蚀；包层为二氧化硅，不能被碱刻蚀。

进一步的，锗芯光纤的锗芯直径大于第一单模光纤和第二单模光纤的纤芯直径。

进一步的，步骤S4中的锗芯光纤抛磨后露出的锗芯宽度小于锗芯直径，刻蚀出的微腔宽度小于锗芯直径。