[发明专利]一种反射补偿型的高密度多芯光纤光栅制备系统

说明书

本发明提供的是一种反射补偿型的高密度多芯光纤光栅制备系统，系统包括紫外激光器、紫外反射镜、扩束镜、光阑、柱透镜、掩模板、光纤夹具、补偿反射镜和三维调节架。本发明提供的高密度多芯光纤光栅制备系统，通过补偿反射镜将通过相位掩模板的前向紫外光反射回光纤上，用来补偿由于光纤柱面效应导致的照射区域紫外光缺失的情况。本发明可有效改善刻写光束在光纤横截面上的光场分布，实现高密度多芯光纤及其他异形芯光纤光栅的制备。

(一)技术领域

本发明涉及光纤光栅制备技术领域，具体涉及一种反射补偿型的高密度多芯光纤光栅制备系统。

(二)背景技术

光纤光栅是指在光纤纤芯内建立的一种空间周期性折射率分布，其作用在于改变或控制光在该区域的传播行为与方式。单模光纤布拉格光纤光栅(FBG)是目前研究较为成熟的光纤光栅，该类光栅具有优异的光学窄带滤波特性与传感特性，因其制作简单、造价低、稳定性好、体积小等诸多优点，已经在光电子领域和光纤传感领域有着广泛的应用。近年来，为了满足通信和传感的需求，很多特殊的光纤结构被设计和制作出来，如大芯径光纤、多芯光纤、环形芯光纤、多包层光纤等，开展特种光纤光栅特性的研究也逐年增多。

相位掩模板法是目前广泛使用的光纤光栅刻写方法，该方法通常使用紫外光照射相位掩模板形成衍射条纹，利用±1级衍射条纹侧面曝光光敏光纤制备FBG。该方法大大减低了对光源的相干性要求，而且制备的FBG的布拉格波长只取决于相位掩模板的条纹周期，减低了光栅制备工艺难度。基于紫外激光的相位掩模板法作为最普遍采用的FBG制备方法，为FBG的实用化与产业化奠定了基础。

基于紫外激光的相位掩模板方法也被尝试用于特殊光纤的光栅刻写，但由于特殊光纤的结构与单模光纤存在很大不同，部分特殊光纤属于异形芯光纤，即这类光纤的波导纤芯未处在光纤中心，而是分布在整个光纤界面内。因此，在采用相位掩模板制备光纤光栅时，由于光纤本身的柱面透镜效应，使得从掩模板出射的±1级衍射光束很难在整个光纤横截面上形成均匀光强分布，因而难以制备出高质量的光纤光栅。文献(LINDLEY E,MIN S-S,LEON-SAVAL S,et al.Demonstration of uniform multicore fiber Bragg gratings[J].Optics Express,2014,22(25):31575.)提出了一种多芯光纤光栅制备方法，选择一段尺寸合适的石英毛细管，将毛细管一侧打磨一定厚度后抛光，将待刻写光纤插入该毛细管内，使相位掩模板的衍射光束从毛细管的侧抛面照射，以消除光纤本身的柱状透镜效应。该方法需要剥除较长的涂覆层，夹持起来较为困难，且需要的毛细管尺寸较小，抛磨起来较为困难。专利CN 106249348 B提出了一种切趾光纤光栅刻写方法，该方法在刻写光栅的同时旋转待刻写光纤，消除由于大芯径导致的光感折射率调制不对称性。该方法在刻写的同时需旋转待刻写光纤，光路的细微不对称性或旋转马达的轻微震动都会影响到FBG的刻写效果，对环境的要求较为严苛，制作起来较为困难。专利CN111552023A提出了一种半圆形补偿板的制作方法，通过一个半圆形的补偿板与光纤贴合，来抵消掉光纤的柱面效应，但此方法需要将补偿板与掩模板贴合，对掩模板会造成损伤，同时在平板上制作一个可与光纤贴合的半圆槽较为复杂，成本相对较高。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种反射补偿型的高密度多芯光纤光栅制备系统。该技术可以补偿由于光纤柱面效应导致的紫外光未照射区域，提高光栅刻写质量，实现多芯光纤光栅刻写。

本发明的目的是这样实现的：

发明一种反射补偿型的高密度多芯光纤光栅制备系统，系统包括紫外激光器、紫外反射镜、扩束镜、光阑、柱透镜、光栅掩模板、光纤夹具、补偿反射镜和三维调节架，补偿反射镜放置在三维调节架上。