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一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法技术

技术编号:19775064 阅读:321 留言:0更新日期:2018-12-15 10:14
本发明专利技术公开了一种马赫‑曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法,所述马赫‑曾德尔干涉仪为通过光纤布拉格光栅拉锥成型且具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅。其制作设备包括光源、拉伸移动台、氢氧火焰拉锥机、光谱分析仪。制作方法包括:去除截取的设定长度光纤布拉格光栅的表面涂覆层;将光纤布拉格光栅两端分别固定于拉伸移动台的两个工作台上;将宽带光源接入光纤布拉格光栅的一端,光谱分析仪接入光纤布拉格光栅的另一端;设定氢氧火焰拉锥机的熔融参数,并同时喷射向光纤布拉格光栅、向两边移动拉伸移动台的两个工作台,经过高温退火后形成马赫‑曾德尔干涉仪。本发明专利技术的制作方法简单,成本低且马赫‑曾德尔干涉仪的带宽可调谐。

【技术实现步骤摘要】
一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法
本专利技术涉及光纤
,特别是涉及一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法。
技术介绍
多通道滤波器由于设计简单,使用方便,光纤兼容性好等特性被广泛应用于路由,信号处理,防止波分复用中无用信号引起的串扰等。此外,还可以应用于多波长激光器和传感器。目前,光纤多通道滤波的结构有Sagnac双折射环(SagnacBirefringenceLoop,SBL),马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnderinterferometer,MZI),Lyot双折射滤波器(Lyot-typeBirefringenceFilter),光纤光栅(FiberBragg),偏振多样化的环路结构(Polarization-diversifiedLoopStructure,PDLS)等。在上述结构中,MZI由于具有响应快,灵敏度高,稳定性好等特点。已有技术中有利用保偏光纤和单模光纤熔接的方法制作MZI,将其应用于掺铥光纤激光器中实现了1857-1897nm的波长调谐。还有利用电弧放电法和蓝宝石掺杂光纤制成具有MZI结构的温度传感器,灵敏度达到4.6pm/℃。微光纤由于具有与光波长可比拟的直径,因此可以产生大量的倏逝波分量和较高的表面场强,在近年来的报道中多用于传感器方面。基于微光纤的MZI是近些年的研究热点,通过将MZI进行微光纤结构的设计可以有效地提高传感器的灵敏度。已有技术中有利用放电法制作成葫芦状MZI的温度传感器,灵敏度可以达到17.15pm/℃。还有将传统MZI中光纤耦合器的一臂用单模微光纤替代,对温度和拉伸的测量精度都大大提高。2013年,YanzhenTan报道了具有微光纤长周期光栅对称的MZI温度传感器,灵敏度可以达到11.7pm/℃,但是其在微光纤上刻写长周期光纤光栅,其制作工艺相对复杂、成本较高。在一些特殊应用中,如锁模激光器、孤子探测等实际应用中,需要光谱带宽可调谐的滤波器件,但是据我们所知,目前还没有光谱带宽可调谐的微光纤MZI报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法,已解决现有技术中马赫-曾德尔干涉仪的制作方法复杂、使用的光纤昂贵的问题。为实现上述目的,本专利技术提供了一种马赫-曾德尔干涉仪,所述马赫-曾德尔干涉仪为具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅,所述马赫-曾德尔干涉仪通过光纤布拉格光栅拉锥成型。可选的,所述双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅包括设于中间的空白光纤和对称连接于所述空白光纤两端的微纳啁啾长周期光纤光栅,所述微纳啁啾长周期光纤光栅为直径由远离所述空白光纤的方向逐渐增大的锥形。可选的,所述微纳啁啾长周期光纤光栅的直径的范围为纳米量级到微米量级;所述微纳啁啾长周期光纤光栅的光纤纤芯内部的光栅周期呈非均匀分布,所述光栅周期由远离空白光纤方向逐渐减小;所述微纳啁啾长周期光纤光栅的光纤纤芯内部的折射率呈现非均匀分布,所述折射率由远离空白光纤方向逐渐增大。可选的,所述光纤布拉格光栅拉锥的的条件为:环境温度在22-28℃范围内,氢氧火焰拉锥机的氢气流量为108.0-111.0SCCM,氧气流量为7.0-10.0SCCM,火焰扫描宽度为1-5mm,扫描速度为0.05-0.1mm/s。本专利技术还提供了一种马赫-曾德尔干涉仪的制作设备,包括:光源,用于产生宽带光源并输入至被拉伸光纤;拉伸移动台,用于固定所述被拉伸光纤,和完成拉伸光纤的移动动作;氢氧火焰拉锥机,用于对所述被拉伸光纤喷射火焰,熔融所述被拉伸光纤;光谱分析仪,用于检测所述被拉伸光纤中的光谱。可选的,所述被拉伸光纤为光纤布拉格光栅,拉伸后为具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅。可选的,所述氢氧火焰拉锥机在拉锥时的条件为:环境温度在22-28℃范围内,氢氧火焰拉锥机的氢气流量为108.0-111.0SCCM,氧气流量为7.0-10.0SCCM,火焰扫描宽度为1-5mm,扫描速度为0.05-0.1mm/s。本专利技术又提供了一种马赫-曾德尔干涉仪的制作方法,包括:截取设定长度的光纤布拉格光栅;去除光纤布拉格光栅的表面涂覆层;将去除涂覆层的光纤布拉格光栅两端分别固定于拉伸移动台的两个工作台上;将宽带光源接入光纤布拉格光栅的一端,光谱分析仪接入光纤布拉格光栅的另一端;设定氢氧火焰拉锥机的熔融参数,并喷射向光纤布拉格光栅;喷射的同时向两边移动所述拉伸移动台的两个工作台,再进行高温退火,使光纤布拉格光栅被拉锥成型为具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅,得到马赫-曾德尔干涉仪。可选的,所述马赫-曾德尔干涉仪的锥区长度为6.78mm-12.88mm,与所述锥区长度对应的所述中部束腰的直径的范围为纳米量级到十微米量级。可选的,所述熔融参数为环境温度在22-28℃范围内,氢氧火焰拉锥机的氢气流量为108.0-111.0SCCM,氧气流量为7.0-10.0SCCM,火焰扫描宽度为1-5mm,扫描速度为0.05-0.1mm/s。根据本专利技术提供的具体实施例,本专利技术公开了以下技术效果:本专利技术提供的马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法,通过对价格偏低的光纤布拉格光栅进行火焰拉锥,制得了马赫-曾德尔干涉仪,该方法简单、可靠。另外,本专利技术还可以通过改变锥区长度的方式实现不同的滤波器带通宽度和通道个数,只要控制拉伸的长度即可,操作简单方便。此外,经过高温退火后的光纤光栅具有微纳结构,由于具有对称的纤芯调制的微啁啾长周期光纤光栅的结构,可以实现前后的传输模式匹配,从而可以利用改变溶液浓度的方法调节MZI的带通宽度,调节精度为0.63418nm-1/RIU。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的马赫-曾德尔干涉仪的结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的马赫-曾德尔干涉仪制作设备的结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的马赫-曾德尔干涉仪的锥区长度为12.031nm时的透射谱;图4为当设置氢气流量为108.0SCCM和111.0SCCM的透射谱;图5为拉锥后周期长度Λ(z)的曲线图;图6为光纤布拉格光栅的折射率函数n(z)与位置z的关系曲线;图7中的a-f分别为NaCl溶液浓度为1%,5.76%,7.88%,10.16%,13.11%,16.22%时,拉锥光纤光栅的透射谱;图8为带宽倒数1/B与溶液浓度的关系曲线与线性拟合曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法,已解决现有技术中马赫-曾德尔干涉仪的制作方法复杂、使用的光纤昂贵的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种马赫‑曾德尔干涉仪,其特征在于,所述马赫‑曾德尔干涉仪为具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅,所述马赫‑曾德尔干涉仪通过光纤布拉格光栅拉锥成型。

【技术特征摘要】
1.一种马赫-曾德尔干涉仪,其特征在于,所述马赫-曾德尔干涉仪为具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅,所述马赫-曾德尔干涉仪通过光纤布拉格光栅拉锥成型。2.根据权利要求1所述的马赫-曾德尔干涉仪,其特征在于,所述双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅包括设于中间的空白光纤和对称连接于所述空白光纤两端的微纳啁啾长周期光纤光栅,所述微纳啁啾长周期光纤光栅为直径由远离所述空白光纤的方向逐渐增大的锥形。3.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔干涉仪,其特征在于,所述微纳啁啾长周期光纤光栅的直径的范围为纳米量级到微米量级;所述微纳啁啾长周期光纤光栅的光纤纤芯内部的光栅周期呈非均匀分布,所述光栅周期由远离空白光纤方向逐渐减小;所述微纳啁啾长周期光纤光栅的光纤纤芯内部的折射率呈现非均匀分布,所述折射率由远离空白光纤方向逐渐增大。4.根据权利要求1所述的马赫-曾德尔干涉仪,其特征在于,所述光纤布拉格光栅拉锥的条件为:环境温度在22-28℃范围内,氢氧火焰拉锥机的氢气流量为108.0-111.0SCCM,氧气流量为7.0-10.0SCCM,火焰扫描宽度为1-5mm,扫描速度为0.05-0.1mm/s。5.一种马赫-曾德尔干涉仪的制作设备,其特征在于,包括:光源,用于产生宽带光源并输入至被拉伸光纤;拉伸移动台,用于固定所述被拉伸光纤,和完成拉伸光纤的移动动作;氢氧火焰拉锥机,用于对所述被拉伸光纤喷射火焰,熔融所述被拉伸光纤;光谱分析仪,用于检测所述被拉伸光纤中的光谱。6.根据权利要求5所述的马赫-曾德尔干涉仪的制作设备,其特征在于,所述被拉伸光纤为光...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱晓军耿健章国安徐晨季彦呈金丽曹娟
申请(专利权)人:南通大学南通先进通信技术研究院有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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