基于拉锥光纤的相移光栅制造技术

本实用新型专利技术涉及光纤应用技术领域，尤其涉及一种基于拉锥光纤的相移光栅，所述相位光栅包括光纤拉锥区域，及分别位于所述光纤拉锥区域两端的光栅写制区域；所述光栅写制区域上具有通过预置波长的飞秒激光直接曝光写制的预置结构的光纤布拉格光栅；所述光纤布拉格光栅的总长度为0.5毫米至5毫米，单个栅格周期为0.5微米至10微米，单条光栅条纹的长度为9微米至40微米。采用本实用新型专利技术所提供的技术方案制作的基于拉锥光纤的相移光栅，采用全光纤式结构，可避免电磁干扰。同时，其结构及制作工艺简单，可靠性高，灵活性好。

Phase shift grating based on taper fiber

【技术实现步骤摘要】
基于拉锥光纤的相移光栅
本技术涉及光纤应用
，尤其涉及一种基于拉锥光纤的相移光栅。
技术介绍
光纤相移光栅在众多领域具有广泛应用。然而，现有的光纤相移光栅制备方法存在诸多缺陷。首先，目前的制备技术基本是基于相位掩膜版的光栅刻写技术，相位掩膜版造价昂贵并且保养维护困难，这无疑增加了光栅制备系统的投入；其次，一块相位掩膜版的栅格周期是一定的，因此无法灵活地改变相移光栅相移峰对应的波长；再次，相移光栅的一个较广泛应用是用于可调谐器件中，而目前大多数的相移光栅是非可调谐的，而可调谐的相移光栅是通过烧蚀圆孔或者腐蚀通道等破坏光纤结构的方式然后填入不同折射率液体达到可调谐目的，这将破坏器件的刚性，并容易造成污染，而且其响应速度较慢。综合来看，现有的光纤相移光栅基本存在如下所述的一种或多种缺陷：制备工艺复杂、制作成本高、灵活性差、可靠性低、响应速度慢等。
技术实现思路
针对以上利用传统技术制备光纤相移光栅的过程中存在的问题，本技术拟提供一种结构简单、制作方法简单、灵活性好、可靠性高、响应速度快的基于拉锥光纤的相移光栅。本技术是这样实现的，一种基于拉锥光纤的相移光栅，包括光纤拉锥区域，及分别位于所述光纤拉锥区域两端的光栅写制区域；所述光栅写制区域上具有通过预置波长的飞秒激光直接曝光写制的预置结构的光纤布拉格光栅；所述光纤布拉格光栅的总长度为0.5毫米至5毫米，单个栅格周期为0.5微米至10微米，单条光栅条纹的长度为9微米至40微米。进一步地，所述光纤拉锥区域的长度为0.05毫米至2毫米。进一步地，所述光纤拉锥区域通过光纤熔接机或者氢氧焰拉锥机拉制而成。本技术与现有技术相比，有益效果在于：通过本技术实施例提供的制作方法制备的基于拉锥光纤的相移光栅，采用全光纤式结构，可避免电磁干扰对检测结果的影响。同时，该相移光栅结构简单、制作方法简单、灵活性好、可靠性高、响应速度快。附图说明图1是本技术实施例提供的一种基于拉锥光纤的相位光栅的制作方法的流程图；图2是本技术实施例提供的两光纤待熔接端面被切平的示意图；图3本技术实施例提供的拉锥熔接完成后，得到的含锥区的光纤；图4本技术实施例提供的飞秒激光显微加工系统的结构示意图；图5本技术实施例提供的第一个光纤布拉格光栅刻写完成的示意图；图6本技术实施例提供的基于拉锥光纤的相移光栅的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本技术进行进一步详细说明。本技术提供的基于拉锥光纤的相移光栅(以下简称拉锥相移光栅)，通过飞秒激光逐线法在光纤拉锥区域的两侧分别刻写一个光纤布拉格光栅得到前述器件。图1示出了制备本技术提供的一种基于拉锥光纤的相位光栅的制作方法，包括：S101，将两段切平的光纤按照预置拉锥熔接方式进行拉锥熔接得到具备光纤拉锥区域的拉锥光纤。具体地，本步骤包括：将两段光纤的端面切平，并将切平后的两段光纤的纤芯对准；选择熔接机中的预置熔接模式，调节该熔接机的熔接放电量、锥区长度、马达移动速度、拉锥时间等参数，然后进行放电熔接，得到该拉锥光纤。S102，将所述拉锥光纤固定于仰俯台上，所述仰俯台固定于电控三维移动平台，移动所述电控三维移动平台并通过显微镜进行同步观察，使所述拉锥光纤的轴向与水平方向平行，通过调节飞秒激光的光束所经过的光路中的激光能量控制器件将聚焦飞秒激光光斑的能量密度调节到预置大小。具体地，在本步骤中，将所述拉锥光纤固定于仰俯台上的步骤包括：使用光纤夹具将该拉锥光纤固定于仰俯台上；则所述移动所述电控三维移动平台并通过显微镜进行同步观察，使所述拉锥光纤的轴向与水平方向平行包括：调节所述电控三维移动平台的位置，使所述拉锥光纤的纤芯在高倍物镜下聚焦，即(NA>1)，调节该仰俯台的仰俯使所述拉锥光纤的轴向与水平方向平行。S103，将所述飞秒激光的光斑位置移动到距离所述拉锥区域的左侧与待写制的光纤布拉格光栅的长度相等的距离，并将所述飞秒激光的光斑移动到距离所述拉锥光纤的纤芯上边缘预置距离，按照预置光栅写制方法对所述拉锥区域的两端进行光纤布拉格光栅写制，在光栅写制过程中，对光谱仪中的透射光谱进行实时监测直至得到预置光谱。具体地，激光能量控制器件为1/2波片与格兰棱镜的组合器件，或者其他可调控衰减光能量的器件。所述聚焦飞秒激光光斑的能量密度的预置大小具体为：在0.01毫米每秒至0.4毫米每秒的移动速度v下(0.01mm/s—0.4mm/s)，能够形成局部均匀的合适的折射率强度调制Δn(10-4—10-2)的激光能量，使得沿所述拉锥光纤的径向的线状改性区域具有连续平滑的形貌。所述飞秒激光的光斑与所述拉锥光纤的纤芯上边缘的预置距离为0至20微米。本实施例中，光栅写制方法包括：设置光纤布拉格光栅的栅格间距为0.5微米至20微米，栅格周期数50至3000，单个光栅条纹长度为9微米至40微米，扫描速度为0.01毫米每秒至0.4毫米每秒；控制快门的开关，驱动所述电控三维移动平台，使飞秒激光的光斑沿所述拉锥光纤的径向逐线扫描，并在所述拉锥区域的左右两侧分别刻写一段参数相同的光纤布拉格光栅。具体地，所述在所述拉锥区域的左右两侧分别刻写一段参数相同的光纤布拉格光栅包括：将飞秒激光的光斑调节至距离所述拉锥区域左端0.5毫米至3毫米处(即一段光纤布拉格光栅的长度的距离，目的就是保证在这段距离中可以刻写一段光纤布拉格光栅)，并使光斑位置定位于纤芯上边缘的预置位置，通过逐线扫描方法扫描所述光栅周期数完成第一个光纤布拉格光栅刻写；关闭所述快门，移动所述电控三维移动平台，使所述飞秒激光的光斑位置移动到所述拉锥区域的的右端位置，控制所述飞秒激光的光斑与所述拉锥光纤的纤芯的边缘为预置距离，通过逐线扫描方法扫描与所述第一个光纤布拉格光栅相同的光栅周期数完成第二个光纤布拉格光栅刻写。下面结合图2至图6来为本技术实施例进行进一步地阐述：如图2所示，将两光纤的待熔接端面切平，并将待熔接端面放入光纤熔接机3中，图2中的1表示光纤的包层部分，2代表光纤的纤芯部分。熔接前，选择熔接机的拉锥熔接模式，将放电量设置为标准-30bit，拉锥长度设置为380μm，拉锥速度设为40bit，放电时间设为1600ms。然后便可以放电熔接，如图3所示，最终能到一个含有锥区的光纤。图4示出了将拉锥后的光纤通过光纤夹具固定在三维移动平台上。图3的中101代表飞秒激光器，102、104分别表示一个1/2波片，1033为一个格兰棱镜，105为一个快门，106为显微镜系统，107为光谱仪，108为激光光源，109为电控三维移动平台，110代表图3中进行拉锥熔接得到的拉锥光纤，111、112分别为固定光纤用的双臂夹具。图4中，显微镜系统106含有100×物镜及能够与计算机通信连接的CCD器件，电控三维移动平台109是能够在三维空间移动的，且可通过调节旋钮调节其水平，夹具111、112通过机械固定方式固定在电控三维移动平台109上，拉锥光纤110通过夹具111、112固定。在具体使用过程中首先，通过显微镜系统106进行观察并通过调节电控三维移动平台109使拉锥光纤110的轴向处于水平方向；然后，通过旋转第一个半波片102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于拉锥光纤的相移光栅，其特征在于，包括光纤拉锥区域，及分别位于所述光纤拉锥区域两端的光栅写制区域；所述光栅写制区域上具有通过预置波长的飞秒激光直接曝光写制的预置结构的光纤布拉格光栅；所述光纤布拉格光栅的总长度为0.5毫米至5毫米，单个栅格周期为0.5微米至10微米，单条光栅条纹的长度为9微米至40微米。

【技术特征摘要】
1.一种基于拉锥光纤的相移光栅，其特征在于，包括光纤拉锥区域，及分别位于所述光纤拉锥区域两端的光栅写制区域；所述光栅写制区域上具有通过预置波长的飞秒激光直接曝光写制的预置结构的光纤布拉格光栅；所述光纤布拉格光栅的总长度为0.5毫米至5毫米，单个栅格周...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱峰，廖常锐，王义平，李正勇，杨天航，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44