一种基于光纤内部点阵结构的光纤器件制造技术

本发明专利技术提出了一种新结构的具有波长选择功能的光纤器件，所采用的光纤包括二氧化硅光纤，掺杂光纤，聚合物光纤或者其它类型的光纤。本发明专利技术通过改变光纤内部特定区域的折射率，构成点阵，点阵按照周期或者准周期排列即得到具有波长选择功能的光纤器件。所述点阵可以按点阵线、点阵面方式排列，也可按多阵线、多阵面方式排列。通过改变构成该器件的点阵中各个点的排列方式，就可以对光纤器件的波长选择性质进行调节和设计。本发明专利技术提出的光纤器件，能够实现光纤反射镜和光纤光栅类似的光波长选择功能，而且制作更加方便、灵活、快捷，成本更为低廉，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤器件
，更具体地，本专利技术涉及一种基于在光纤内部制作点阵结构的光纤器件。
技术介绍
在现代的光纤光学系统中，例如光纤激光器，光纤通信系统中很多场合都需要光波长选择器件。光纤光学中常见的波长选择器件有光学滤波器，光纤光栅，光纤反射镜等。对于光学滤波器，大部分是基于光的干涉原理实现对特定波长的选择。常见类型的光学滤波器往往制作复杂，精度要求高，损耗大，不易与光纤器件相结合。光纤反射镜也是一种应用广泛的对光波进行波长选择的器件。光纤反射镜是通过镀上对特定波长的光具有高反射率的膜系实现对光的波长进行选择。对于光纤反射镜，很难实现窄带宽，高反射的波长选择。此外，在光纤端面制作高反射镜也对工艺要求很高。光纤光栅是一种折射率沿光纤轴向呈周期或者准周期变化的一种光纤器件。光纤光栅不仅具有很好的波长选择特性，经过适当设计的光纤光栅还具有特殊的色散特性。因此，除了对光的波长进行选择以外，光纤光栅也被用作色散器件广泛的应用在光纤通信系统中。除了良好的波长选择特性和色散特性以外，光纤光栅的光谱响应还表现出对外界环境变化的敏感性，这使得光纤光栅在传感领域也得到了广泛的应用。在光纤光栅的制作过程中，相位掩模板法和光束干涉法是常用的方法。但是，根据相位掩模板法和光束干涉的原理，光纤光栅在制作过程中，很难实现对光栅区域中各个光栅周期的折射率改变量和周期进行任意设计。同时，光纤光栅的波长选择特性也局限于沿光纤轴向折射率分布变化这个维度上面。
技术实现思路
为了设计满足光纤光学中具有灵活的波长选择特性的光纤器件，本专利技术中提出了一种基于光纤内部点阵结构的光纤器件，其特征在于，光纤器件内部有折射率不同于光纤的点形成的点阵，所述点阵按照周期或者准周期排列，所述的点是指通过改变光纤材料的折射率得到的折射率奇点。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述的点阵中各点的直径和\或点与点之间的距离可以根据需要设定。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述的点是球体或其它体状结构。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述的点能任意排列成点阵线或点阵面。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件，其具有一个及以上点阵线或点阵面，点阵线、点阵面之间的距离可以调整。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述点阵能缺失其中一个点构成一个具有点阵缺陷的光纤器件。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述点阵能缺失多个相邻的部分点阵线，构成具有线缺陷的光纤器件。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件，其能缺失任意平面上的多个相邻的局部点阵面，得到具有面缺陷的的光纤器件。进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述的光纤是二氧化硅光纤、聚合物光纤或其它类型的光纤。由此可以适用于不同的应用场合进一步的，所述光纤内部点阵结构的光纤器件中，所述的点是通过将飞秒激光器光束聚焦后，利用飞秒激光光束与光纤材料相互作用，从而形成折射率不同于光纤材料的点。本专利技术提出的一种基于在光纤内部制作点阵结构的光纤器件，该器件包括光纤内部的点阵结构和光纤背景材料。所述的点阵可以通过改变光纤材料的折射率得到。在光学加工领域，通过激光作用改变介质折射率是一个比较常用的工艺，折射率可以变大，也可以变小，和波长和能量之间有关系，一般来说的规律是功率小的情况下使得介质的折射率增大，功率大的情况下使得介质的折射率减小。在点阵所在的横截面包括点阵结构和背景材料，所述的点阵结构的折射率高于背景材料的折射率。该器件沿光纤轴向的折射率呈周期性或者准周期性排列。点阵结构中的各个点按照特定规律排列形成一个点阵面，再以同样的方式制作其它的点阵面，使得各个点阵面在沿光纤轴线上呈周期性或者准周期性的排列，使得光纤内部的折射率按照设计的规律变化，根据折射率变化的规律对不同波长的光的反射和透射率各不相同，这样，光纤器件的波长选择特性得到改变，由此实现对光的波长的选择，由此得到所设计的光纤器件，通过设计光纤内部点阵的结构和分布，可以实现灵活地设计该器件的波长选择特性。本专利技术中所采用的光纤可以是包括二氧化硅光纤，也可以是掺杂光纤，聚合物光纤或者其它类型的光纤。本专利技术的优点在于:本专利技术利用在光纤中制作点阵结构来实现具有特定光谱响应的光纤器件，器件的光谱响应可以通过设计这些点的性质和点阵的排列分布来实现对器件光谱响应的设计。相比于光纤光滤波器，光纤光栅，光学薄膜等这些具有波长选择功能的器件，本专利技术在设计器件的波长选择功能时，可以通过任意改变每个点阵的性质和排列方式，因此设计更为灵活。点阵结构制作在光纤的内部，使得器件的结构紧凑，稳定性好。【附图说明】下面结合附图和方案实施方式对本专利技术做进一步的说明。图1表示的为本设计方案中设计的点阵均匀分布的光纤器件示意图；其中1表示光纤的纤芯部分，2表示的为包层区域，3表示的为点阵，L表示均匀分布的点阵面之间的距离L。图2表示的为本设计方案中一个包含有点阵的横截面的示意图，R表示点阵中的点的直径，D表示的是两个点的中心之间的距离。图3表示的为本专利技术中点阵面具有一个相移分布的结构示意图，其中，有两个点阵面的间距和其它点阵面之间的间距不相等。图4表示的是本专利技术中由两个间距为Η的点阵构成法布里-珀罗腔结构的示意图。图5表示的是点阵面呈啁啾分布的基于光纤内部点阵结构光纤器件的结构示意图，呈啁啾分布的点阵面的反射通带可以出现较宽的反射带。图6表不的是具有缺陷的点阵分布构成的光纤器件的不意图，其中:图6Α表示的是光纤内部点阵结构具有点缺陷的光纤器件结构的示意图，其中图中4表示的是缺陷点的示意图；图6Β表示的是光纤内部点阵结构具有线缺陷分布的光纤器件的示意图，其中图中5表示的是线缺陷的示意图；图6C表示的是光纤内部点阵结构具有面缺陷分布的光纤器件的示意图，其中图中6表示的是面缺陷区域的示意图；图7Α表示的是光纤内部的点阵结构构成的点阵面与光纤轴向平行时的情况；图7Β表示的是具有点缺陷的光纤内部点阵结构形成径向点阵面的光纤器件示意图，图中7表示的是点缺陷的示意图；图7C表示的是具有线缺陷的光纤纤内部点阵结构构成径向点阵面的光纤器件示意图，图中8表示的是线缺陷的示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术中，点阵制作是采用飞秒激光器光束聚焦形成高能量密度的光脉冲，通过其与光纤材料的强当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤器件，其特征在于，光纤器件内部有折射率不同于光纤的点形成的点阵，所述点阵按照周期或者准周期排列，所述的点是指通过改变光纤材料的折射率得到的折射率奇点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒学文，徐作为，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42