本发明专利技术涉及一种包括一定长度的光导纤维和封装体的制品，所述光导纤维包括分散在所述长度的光导纤维中的FBG部段上面的光纤Bragg光栅，所述封装体包括载体，所述载体具有用于至少支承包含FBG部段的光导纤维受支承部分的载体表面。本发明专利技术进一步涉及一种包括所述制品的设备，所述制品的应用及其生产方法。本发明专利技术的目的在于设法提供一种对来自环境的机械振动具有相对较低敏感度的最优（例如细长的）封装体。只要在制品的使用过程中用于支承包括光纤Bragg光栅的光导纤维的载体表面在光导纤维的纵向方向上是中凸的，就可以实现该目的。在与现有技术解决方案可比的环境中，这具有减弱来自声源（或其它机械振动源）的振动的影响作用的优点。在一个实施例中，所述载体包括两种不同的材料，所述材料均适于对通过光纤Bragg光栅选定的波长进行特定调谐。本发明专利技术例如可用于进行传感的光纤激光器中，可用在可对波长进行调谐的光纤激光器中（的低频/低相位噪声光纤激光器）中且可用在光纤激光器的封装中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括光纤布拉格(Bragg)光栅如光纤激光器的光学活性(optically active)光导纤维的封装，特别是涉及将光导纤维放置在封装体中从而使得对机械振动的敏感性最小化。本专利技术进一步涉及对光纤Bragg光栅的波长选择性进行调谐，例如对光纤激光器的激光波长进行调谐。本专利技术具体涉及一种包括用于激光器的一定长度的光导纤维和封装体的制品，所述光导纤维包括分散在所述长度的光导纤维中的FBG部段上面的光纤Bragg光栅。另外， 本专利技术涉及一种包括这样一种制品的设备，所述制品的应用及其生产方法。本专利技术例如可用于多种应用，如用于进行传感的光纤激光器中，可用在可对波长进行调谐的光纤激光器中(的低频/相位噪声光纤激光器)中且可用在光纤激光器的封装中。
技术介绍
下文中对现有技术的介绍涉及本专利技术的多个应用领域中的一个领域，光纤激光器包括光纤Bragg光栅，例如光导纤维分布式Bragg反射器(DBR)或分布式反馈(DFB)激光器。基于Bragg光栅的光纤激光器例如DBR或DFB激光器是例如通过将Bragg光栅紫外写入已掺杂有光学活性剂的光敏光导纤维中而制造得到的光纤激光器，所述光学活性剂例如稀土离子如铒、镱等(例如参见W0-98/36300)。基于Bragg光栅的光纤激光器沿光纤轴线的典型尺寸为几毫米至几厘米。基于Bragg光栅的光纤激光器可兼具多个具有吸引力的特征，例如单模工作稳定、线宽较窄和相干长度较长、调谐能力、波长选择、机械坚固性、尺寸较小、低功耗以及对电磁干扰(EMI)不敏感。对于包括如波长调谐的绝大多数应用而言，基于Bragg光栅的光纤激光器在张力作用下沿其纵向方向进行封装，通常被附到长度可控，优选相对刚硬的衬底上。衬底的机械性能控制光纤激光器的长度(并能够使光导纤维介质稳定)且因此控制光纤激光器的中心波长。衬底的机械性能主要影响激光器的环境敏感度。对于许多应用而言，所希望的是进一步增加相干长度或等效地具有低频和/或低相位噪声。基于Bragg光栅的光纤激光器的相干长度和频率及相位噪声性能受到环境效应如温度和声振动的负面影响。温度变动通过热光效应导致折射率发生变化。在热光系数为约10_5° σ1的石英光纤中，基于Bragg光栅的光纤激光器具有约O. 01nm/° C的中心波长温度敏感度。在1550nm 下，这对应于大于lGHz/° C的频率变化。虽然可采用涉 及具有如W0-99/27400所述的负热膨胀系数的结构的专用封装技术对长期的温度漂移进行补偿，但是较小且快速的温度波动致使与线宽增大或相干长度减小相对应的中心频率发生抖动。对抖动和线宽增大的另一重要贡献来自声扰动(或者通常的机械振动)。包括单频掺稀土的光纤激光器在内的激光器的线宽和相干长度最后由光学自发发射噪声决定，其对应于Shawlow-Townes极限值。对于掺稀土的光纤激光器而言,其位于赫兹区。然而，在实践中，例如上面提到的环境效应将会影响腔稳定性并且导致线宽大大高于Shawlow-Townes 极限值。例如，热光效应将会导致大小为10_5° σ1 * ν * ΔΤ[Ηζ]的移频，其中ν是光频率 (单位为赫兹)，Λ T是温度变化量(单位为。C)。作为实例，如果要求在1550nm条件下的频率稳定度好于1MHz，那么温度波动必须小于10_3° C (ImK)0为了使激光频率稳定且增大其相干长度，因此有必要进行保护使其不受环境影响作用。可通过把光纤激光器装配在衬底的中性轴线上从而实现频率/相位噪声的减小。 衬底的中性轴线是在弯曲变形条件下无应变的轴线。按照这种方式，如果衬底设计是正确的且光纤激光器被装配在中性轴线上，那么衬底在光纤激光器上的振动激励效应将明显减弱(参见如Hansen, L. V.，“Constant Frequency Condition of Fibre Lasers in Strain，，, NSCM 15, 15th Nordic Seminar on Computational Mechanics 会议论文集，Eds. : Lund, E ; Olhoff, N. ; Stegmann, J. , pp. 185-188, 2002 年 10 月，Aalborg,丹麦，在下文中被称作 [LVH-2002])。用于进行光纤激光器封装的衬底典型地可以是可被认为是(机械)梁的细长结构。 如今所采用的简支梁模型理论主要是由Jacob Bernoulli和Euler·在十八世纪发展而来的。梁的形变可被分为三部分 弯曲形变 轴向形变，和·扭转形变对于具有较大纵横比(即长度与截面大小之间的比值)的长梁而言，由于弯曲所导致产生的形变在幅度上至少大于轴向形变和扭转形变。因此，在用以抑制声耦合的处理方法中，仅弯曲需要被视为第一级。在纯弯曲条件下，衬底的一侧将处于压缩状态，而另一侧受拉。形变量为零的中性轴线存在于这些极端状况之间。如果光导纤维被置于该中性轴线上，那么封装体的弯曲无影响在光纤激光器上无应变，因此频率保持不变，且来自外部振动的噪声减小。该中性轴线在该衬底内的精确位置取决于截面的几何形状并且由 Bernoulli — Euler 简支梁理论所决定(参见如 J. M. Gere 和 S. P. Timoshenko, “Mechanics of Materials，，，Fourth SI Edition, Stanley Thornes (Publishers) Ltd. ,1999,第 311 — 312页上的“中性轴线的位置”部分，该书在本申请其它地方被称作[Timoshenko])。该理论将中性轴线放置在截面区域的第一力矩S为零的位置处S = / Ay · dA = O为此，现有的衬底/封装体已得到研发从而降低对温度变化和声振动的敏感度。 本申请涉及减弱声振动效应的封装体设计。温度变化通常是缓慢的且因此借助热源/散热元件是可控的。典型地，光纤在张力作用下被装配在封装体上，但是(例如使用胶粘剂)仅被固定在激光器的每一端(例如参见W0-99/27400)。因此，光纤激光器的中心部分由于存在光纤预应变从而可能与封装体表面接触不良。该效应如图2. b所示。在激光器沿封装体的中性轴线进行放置的情况下，该效应是所不希望的。在这种情况下，脱离将会导致激光腔长度和/ 或光栅周期缩短且导致由此的激光产生频率发生变化。然而，在不改变光纤特性的条件下将包括光纤Bragg光栅的光导纤维固定到封装体的中性轴线上可能存在问题。由于胶粘剂发生不均匀固化，因此使用胶粘剂沿所述光纤的长度固定光栅可能损伤纤芯中的细小的Bragg光栅。胶粘剂固化过程在光纤中产生应变场。所述不均匀的应变场破坏了 Bragg光栅的周期性并且由其形成部件的制品(例如光纤激光器)不再具有预期的功能。因此，感兴趣的是提供一种克服了以上问题的用于把光纤(例如包括光纤激光器) 装配到封装体中的技术方案。如上面所讨论地，在所述简支梁的三种形变方式中(即弯曲形变、轴向形变和扭转形变)，仅弯曲需要被视作第一级。然而，为了进一步改进光纤激光器中的相位噪声，从而使其达到一些过分要求的传感器应用(例如噪音环境如航空器和船只中的应用)中的所需标准。还有必要的是包括/减少扭转形变效应。在一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括用于激光器的一定长度的光导纤维和封装体的制品，所述光导纤维包括分散在所述长度的光导纤维中的FBG部段上面的光纤Bragg光栅，所述封装体包括具有适于至少支承包含FBG部段的光导纤维受支承部分的载体表面的载体，在制品的使用过程中，所述光导纤维的受支承部分被装配在载体表面上并且被固定到光导纤维的所述FBG部段的每一侧的载体表面上从而在光导纤维的受支承部分中提供纵向张力，其中所述载体表面适于在制品的使用过程中保持中凸，并且其中所述光导纤维受支承部分大体上沿所述封装体的中性轴线进行设置。
【技术特征摘要】
2004.06.24 DK PA200400990;2005.03.29 DK PA20050041.一种包括用于激光器的一定长度的光导纤维和封装体的制品，所述光导纤维包括分散在所述长度的光导纤维中的FBG部段上面的光纤Bragg光栅，所述封装体包括具有适于至少支承包含FBG部段的光导纤维受支承部分的载体表面的载体，在制品的使用过程中， 所述光导纤维的受支承部分被装配在载体表面上并且被固定到光导纤维的所述FBG部段的每一侧的载体表面上从而在光导纤维的受支承部分中提供纵向张力，其中所述载体表面适于在制品的使用过程中保持中凸，并且其中所述光导纤维受支承部分大体上沿所述封装体的中性轴线进行设置。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述光导纤维的受支承部分包括光学活性区域。3.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述载体具有至少一个适于被装配在平面支承体上的外表面。4.根据权利要求1一 3中任一项所述的制品，其中沿光导纤维受支承部分的长度观察截面时，所述载体表面大体上是圆的一部分。5.根据权利要求1一 4中任一项所述的制品，其中所述载体是细长的。6.根据权利要求1一 5中任一项所述的制品，其中所述光导纤维的受支承部分大体上沿所述封装体的剪切中心通道进行设置，由此因扭转形变模式而使光导纤维伸长量最小。7.根据权利要求2— 6中任一项所述的制品，其中光纤Bragg光栅完全或部分地被设置在光导纤维的光学活性区域中。8.根据权利要求2— 6中任一项所述的制品,其中光纤Bragg光栅大体上被设置在光导纤维的光学活性区域外部。9.根据权利要求1一 8中任一项所述的制品，其中所述用于至少支承光导纤维受支承部分的载体表面位于所述载体中的沟槽中。10.根据权利要求5— 9中任一项所述的制品，其中在被装配在所述沟槽中时在垂直于所述光导纤维的纵向方向的截面中进行观察时，所述载体具有大体上呈矩形的...
【专利技术属性】
技术研发人员：CV波尔森，LV汉森，O斯格蒙德，JE佩德森，M贝尤克马，
申请(专利权)人：NKT光子学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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