机械制啁啾长周期光纤光栅制造技术

一种机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)，包括热缩管、热熔管、两个具有啁啾周期螺纹的钢针、一根光纤，所述的热缩管位于最外层，所述热熔管位于所述热缩管内部，所述两个具有啁啾周期螺纹的钢针位于所述热缩管和热熔管之间，呈现对称结构；所述光纤穿插在热熔管里面。本发明专利技术提供了一种结构简单、制作方便、适用于宽带滤波的机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)。

Mechanical Chirped Long Period Fiber Grating

【技术实现步骤摘要】
机械制啁啾长周期光纤光栅
本专利技术涉及光纤传感领域和光纤通信无源器件领域，尤其涉及一种啁啾长周期光纤光栅(CLPFG)。技术背景光纤通信技术在近几十年里得到了飞跃的提升，越来越多的光纤功能器件得到了深入的研究。光纤光栅近年来发展迅猛，在众多光纤无源器件中脱颖而出，引领着信息
的技术革命。光纤光栅是纤芯折射率周期性变化的器件，它是一种频谱选择元件，体积小、制造简单、易与其他光纤器件连接，可构成多种全光纤器件。其中啁啾长周期光纤光栅(CLPFG)具有较宽的带宽，透射谱中可以实现多波长的带阻，适用于多波长滤波，在通信和传感领域具有很大的应用前景。但目前啁啾长周期光栅的研究大部分还是停留在理论研究阶段，已有的制作技术主要有紫外写入法和机械压力法。机械制长周期光纤光栅(MLPFG)已被广泛研究和开发应用于光通信和光纤传感器，如可调谐陷波滤波器、增益平坦滤波器、光纤负载传感器和多参数传感等。与紫外诱导的长周期光纤光栅(UV-LPFG)相比，它更容易形成光栅，并且可以通过改变外部压力来调节谐振波长处的峰值损耗。制作MLPFG的方法有很多，典型的是通过周期性凹槽和平板，或者两个周期性凹槽对光纤施加压力。其他方法还有：使用尼龙线缠绕，利用弹簧、周期性排列的石墨棒或金属丝压制等。但是，几乎所有的MLPFG都不能脱离复杂、笨重、大体积的施力装置而独立使用，这大大限制了MLPFG的应用范围和场合。所以目前提出的CLPFG缺少实验制作手段，MLPFG的制作方法和装置又笨重复杂，这就导致了MCLPFG的应用存在着很大问题。
技术实现思路
为了实现一种可以满足宽带滤波、可脱离复杂受力装置单独使用等需求的啁啾长周期光栅(CLPFG)，本专利技术提供了一种结构简单、制作方便、适用于宽带滤波的机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)，包括热缩管、热熔管、两个具有啁啾周期螺纹的钢针、一根光纤，所述的热缩管位于最外层，所述热熔管位于所述热缩管内部，所述两个具有啁啾周期螺纹的钢针位于所述热缩管和热熔管之间，呈现对称结构；所述光纤穿插在热熔管里面。进一步，插入热熔管里的光纤为在插入前剥除涂覆层的光纤。热熔管在加热过程中充当涂覆层的作用。再进一步，热熔管的内径与光纤的外径一致。通过选用不同外径的热缩管和调节螺纹间距啁啾分布，并且控制受热收缩过程，可收缩到预定的尺寸，即可实现不同的施加压力和滤波波长，从而产生不同的滤波效果。本专利技术的技术构思为：通过热缩管受温度影响收缩所产生的力压制啁啾螺纹钢针，进一步啁啾螺纹钢针压制光纤，从而实现一种性能稳定可靠、可脱离复杂受力装置单独使用的机械制啁啾长周期光纤光栅。本专利技术的有益效果主要表现在：(1)机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)结构简单、制作方便，热缩管不仅是光纤的施力装置，同时也是在光纤光栅形成后作为保护套，对光纤光栅有保护作用，与其它结构相比更具有优势；(2)这种结构的MCLPFG透射带宽较宽，适于宽带滤波；(3)本结构可以稳定产生啁啾长周期光纤光栅，由于热缩管不易变形，使用时间更长；(4)该结构可用通过温度和热缩管半径控制压缩力的大小，进而调节滤波效果，这是其他啁啾长周期光栅所没有的。附图说明图1是机械制啁啾长周期光纤光栅的结构示意图。图2是机械制啁啾长周期光纤光栅的工作原理图。具体实施方式下面是结合附图对本专利技术作进一步的描述。参照图1和图2，一种机械制啁啾长周期光纤光栅，包括热缩管102、热熔管103、两个具有啁啾周期螺纹的钢针104和一根光纤101，所述光纤101穿插于热熔管102里面，两个具有啁啾周期螺纹的钢针104对称地插在热熔管103和热缩管102之间，当热缩管外的温度没有发生变化时，光纤是不受力的，此时光纤内部的折射率是相同的；当热缩管外的温度发生变化时，热缩管根据其收缩率收缩，并且使得热缩管中的啁啾螺纹钢针104与光纤表面接触，从而对光纤产生与螺纹间距相对应的应力。利用光纤101的弹光效应，进而形成完整的机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)。通过控制温度，控制热缩管102的收缩率，从而对螺纹钢针施加不同大小的压力。可根据滤波需求设计螺纹间距和啁啾系数分布。进一步，在热熔管103里面的光纤101在插入前需要剥除涂覆层，热熔管103在加热过程中充当了涂覆层的作用。再进一步，热熔管103内径与光纤101外径基本一致，通过选用不同外径的热缩管和调节螺纹间距啁啾分布，并且控制受热收缩过程，可收缩到预定的尺寸，实现不同的施加压力和滤波波长，从而产生不同的滤波效果。参照图1和图2，整个器件的工作过程和原理如下：首先，通过将宽带波长的光105(光谱如110所示)输入到光纤101中，然后利用热缩管烤箱给热缩管102加热，待温度恢复室温，热缩管收缩完成，相应的啁啾螺纹钢针104受到热缩管收缩带来的应力108，进而压制光纤101，利用光纤的弹光效应，压制出啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)109。进一步，满足谐振波长的光被MCLPFG109从纤芯模式106耦合到包层模式107中，谐振波长λm满足相位匹配条件：其中Λ、nco和分别指光栅周期、纤芯的有效折射率和LP1m包层模的有效折射率。而由于CLPFG109的周期不均匀(啁啾)，所以波长不同的光于不同的位置耦合到包层模，而不满足谐振波长的光将留在光纤101的纤芯中，最终从光纤101的纤芯透射，其光谱图111有着非常宽的凹陷，因此最终MCLPFG109能够得到宽带宽的滤波效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械制啁啾长周期光纤光栅，其特征在于，包括热缩管、热熔管、两个具有啁啾周期螺纹的钢针、一根光纤，所述的热缩管位于最外层，所述热熔管位于所述热缩管内部，所述两个具有啁啾周期螺纹的钢针位于所述热缩管和热熔管之间，呈现对称结构；所述光纤穿插在热熔管里面。

【技术特征摘要】
1.一种机械制啁啾长周期光纤光栅，其特征在于，包括热缩管、热熔管、两个具有啁啾周期螺纹的钢针、一根光纤，所述的热缩管位于最外层，所述热熔管位于所述热缩管内部，所述两个具有啁啾周期螺纹的钢针位于所述热缩管和热熔管之间，呈现对称结构；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，王栋，薛林林，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33