一种机械制长周期光纤光栅的制作方法技术

一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，所述机械制长周期光纤光栅包括抱箍装置、一个带有周期凹槽的卷筒凹槽和一根光纤，所述卷筒凹槽内侧制作了周期凹槽；所述抱箍装置为单侧螺丝固定结构；其中光纤可直接放入卷筒凹槽中；当螺丝固定时，使得抱箍装置凹槽紧缩，进一步卷筒收紧，使得卷筒内侧周期凹槽对光纤压制，从而产生长周期光纤光栅。本发明专利技术简化工艺、工艺流程成熟、成本低廉、结构简单、性能稳定、谐振波长可调谐、模式耦合强度可控、光栅可擦除。

【技术实现步骤摘要】
一种机械制长周期光纤光栅的制作方法
本专利技术涉及光纤传感领域与光通信无源器件制作工艺领域，尤其涉及一种机械制啁啾长周期光纤光栅(MCLPFG)的制作方法。
技术介绍
伴随着经济社会的快速发展，光纤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研究。其中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。而长周期光纤光栅(LPFG)由于其制作简单、易于连接、插入损耗低、无后向反射等优点，在光通信领域发挥着越来越重要的作用。此外，LPFG对环境参数(折射率、温度、湿度、应力、弯曲、扭曲等)的变化很敏感，因此，在传感测量方面也具有很大的竞争优势。目前长周期光栅的制作大多采用在掺锗载氢光纤中，通过紫外激光加掩膜版对纤芯进行照射，从而引入大的折射率周期性变化来实现；这种长周期光纤光栅的性能，包括应力、温度、弯曲等，易受外界环境的影响。另一种常见的制作长周期光纤光栅的工艺，是使用CO2激光逐点写入的方法使得光纤纤芯折射率产生周期性变化；这种方法可获得较大的有效折射率变化，器件性能稳定，然而工艺复杂，成本昂贵，不适合大规模生产。机械制长周期光纤光栅(MLPFG)与紫外诱导的长周期光纤光栅(UV-LPFG)相比，可以很容易地实现形成光栅，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。典型的MLPFG制作方法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LPFG的制作方法存在着工艺复杂、成本昂贵和光栅功能单一和机械装置又笨重复杂，这就导致了MLPFG的制作存在着很大问题。
技术实现思路
为了解决机械制长周期光栅(MLPFG)存在的制作困难的问题，本专利技术提供一种简化工艺、工艺流程成熟、成本低廉、结构简单、性能稳定、谐振波长可调谐、模式耦合强度可控、光栅可擦除等优点的机械制长周期光纤光栅的制作方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，所述机械制长周期光纤光栅包括抱箍装置(又称卡箍，俗称为快速法兰装置)、一个带有周期凹槽的卷筒凹槽和一根光纤，所述卷筒凹槽内侧制作了周期凹槽；所述抱箍装置为单侧螺丝固定结构；其中光纤可直接放入卷筒凹槽中；当螺丝固定时，使得抱箍装置凹槽紧缩，进一步卷筒收紧，使得卷筒内侧周期凹槽对光纤压制，从而产生长周期光纤光栅。进一步，所述抱箍装置凹槽半径与卷筒外径匹配，卷筒内径与光纤直径匹配；所述光纤包括但不限于单模光纤。再进一步，所述抱箍装置通过磕料(剪切尺寸)、冲压、焊接、打孔、热镀等过程进行结构加工；并通过数控加工中心进行一个固定板中内螺纹孔加工；所述抱箍装置开口上下薄片错开，以便收缩时其中一侧可包覆另一侧。更进一步，所述卷筒凹槽通过数控加工中心先加工周期凹槽，然后进行滚圆，其周期凹槽长度不超过光纤横截面周长。所述制作方法包括以下步骤：步骤一、将具有设定厚度的金属样品放置在精密的数控加工中心，进行外部结构形状加工，特别是对周期凹槽加工，其周期凹槽方向与光纤放置方向相垂直，周期凹槽长度要小于光纤横截面的周长，然后利用滚圆设备进行滚圆，形成卷筒，并且会留有设定宽度的缝隙；步骤二、利用数控加工中心、滚圆设备、冲压设备以及焊接设备对另一个金属材料进行结构加工，通过磕料(剪切设计尺寸)、冲压(制备固定弧度形状)、焊接、打孔、热镀(防腐蚀)过程进行加工；在冲压过程中，需在抱箍开口处上下两个薄片错开以便后期抱箍装置继续收缩，并且在内侧的薄片前后两边加工槽口，以便收缩时其中一侧能固定住另一侧薄片不发生前后滑动，通过数控加工中心对其中一个固定板进行内螺纹孔加工，制作出完整的抱箍装置结构；步骤三、随后将带有涂覆层光纤放入卷筒凹槽内，与孔大小一致的螺丝放到抱箍装置孔内(先通过无螺纹孔再转入内螺纹孔)，抱箍装置通过拧紧螺丝进行收缩，进而卷筒凹槽收缩，进而周期凹槽对光纤产生周期压力，进而形成长周期光纤光栅(MLPFG)。优选的，所述金属样品包括但不限于不锈耐酸钢等材料。本专利技术的技术构思为：通过机械加工抱箍装置结构，在其凹槽内侧放置一个独立卷筒，卷筒内侧制作有周期凹槽，通过紧固螺丝，使得抱箍装置收缩进而卷筒收缩，其内侧周期凹槽压制光纤，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)该制作工艺路线简单，工艺流程成熟，成本较低；2)该工艺技术使得长周期光纤光栅有稳定的滤波效果，性能稳定，并且抱箍装置的材料本身的特性(金属的耐腐蚀以及高强度)减少了光纤光栅的损坏率；3)通过加工卷筒内侧不同间距周期凹槽，侧边螺丝的紧固程度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。附图说明图1是制作周期凹槽卷筒流程图。图2是制作机械制长周期光纤光栅结构流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1和图2，一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，所述机械制长周期光纤光栅包括抱箍装置104(又称卡箍，俗称为快速法兰装置)、一个带有周期凹槽的卷筒凹槽103和一根光纤106，所述卷筒凹槽103内侧制作了周期凹槽；所述抱箍装置104为单侧螺丝固定结构；其中光纤106直接放入卷筒凹槽103中，当螺丝固定时，使得抱箍装置104凹槽紧缩，进一步卷筒103收紧，使得卷筒103内侧周期凹槽对光纤压制，从而产生长周期光纤光栅(LPFG)。进一步，所述抱箍装置104凹槽半径与卷筒外径匹配(基本一致)，卷筒103内径与光纤直径匹配(基本一致)；所述光纤包括但不限于单模光纤。再进一步，所述抱箍装置104通过磕料(剪切尺寸)、冲压、焊接、打孔、热镀等过程进行结构加工；并通过数控加工中心进行一个固定板中内螺纹孔加工；所述抱箍装置104开口部分上下薄片错开，以便收缩时其中一侧可包覆另一侧。更进一步，所述卷筒凹槽103通过数控加工中心先加工周期凹槽，然后进行滚圆，其周期凹槽长度不超过光纤横截面周长。所述金属样品101包括但不限于不锈耐酸钢等材料。所述制作方法包括以下步骤：步骤一、将具有设定厚度的金属样品101放置在精密的数控加工中心，进行外部结构形状加工，特别是对周期凹槽加工，其周期凹槽方向与光纤放置方向相垂直，周期凹槽长度小于光纤横截面的周长，然后利用滚圆设备进行滚圆，形成卷筒，并且会留有设定宽度的缝隙；步骤二、利用数控加工中心、滚圆设备、冲压设备以及焊接设备对另一个金属材料101进行结构加工，通过磕料(剪切设计尺寸)、冲压(制备固定弧度形状)、焊接、打孔、热镀(防腐蚀)等过程进行加工；在冲压过程中，需在抱箍开口处上下两个薄片错开以便后期抱箍装置继续收缩，并且在内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，其特征在于，所述机械制长周期光纤光栅包括抱箍装置、一个带有周期凹槽的卷筒凹槽和一根光纤，所述卷筒凹槽内侧制作了周期凹槽；所述抱箍装置为单侧螺丝固定结构；其中光纤可直接放入卷筒凹槽中；当螺丝固定时，使得抱箍装置凹槽紧缩，进一步卷筒收紧，使得卷筒内侧周期凹槽对光纤压制，从而产生长周期光纤光栅。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，其特征在于，所述机械制长周期光纤光栅包括抱箍装置、一个带有周期凹槽的卷筒凹槽和一根光纤，所述卷筒凹槽内侧制作了周期凹槽；所述抱箍装置为单侧螺丝固定结构；其中光纤可直接放入卷筒凹槽中；当螺丝固定时，使得抱箍装置凹槽紧缩，进一步卷筒收紧，使得卷筒内侧周期凹槽对光纤压制，从而产生长周期光纤光栅。


2.如权利要求1所述的一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，其特征在于，所述抱箍装置凹槽半径与卷筒外径匹配，卷筒内径与光纤直径匹配；所述光纤为单模光纤。


3.如权利要求1或2所述的一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，其特征在于，所述抱箍装置通过磕料、冲压、焊接、打孔、热镀过程进行结构加工；并通过数控加工中心进行一个固定板中内螺纹孔加工；所述抱箍装置开口上下薄片错开，以便收缩时其中一侧可包覆另一侧。


4.如权利要求1或2所述的一种机械制长周期光纤光栅的制作方法，其特征在于，所述卷筒凹槽通过数控加工中心先加工周期凹槽，然后进行滚圆，其周期凹槽长度不超过光纤横截面周长。


5.如权利要求1或2...

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