制作任意反射波长超长光纤光栅的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制作任意反射波长超长光纤光栅的方法和装置。该方法用两束全息干涉激光以一定的夹角从光纤的一侧入射到光纤内，产生全息干涉；同时，通过一个计算机控制的电控平移台使该两束全息干涉激光沿着光纤的长度方向平移，并通过计算机控制的电控旋转台或电控平面镜架调节两束全息干涉激光的夹角。可以实现任意反射波长超长光纤光栅的写入，包括窄反射带光栅、啁啾光栅和切趾光栅等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电子技术和光纤通信
，具体涉及制作光纤光栅的方法及装置，特别是一种通用的制作任意反射波长超长光纤光栅的方法及装置。
技术介绍
早在1978年，K.0.Hill等人首次用驻波法在掺Ge的石英光纤成功地写入光纤布拉格光栅，引起了研究者们对光纤光栅的制作和应用的极大兴趣。到目前为止，光纤光栅以其体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰等诸多优点，在光纤传感、光纤通信和光纤激光器等领域有广泛的应用。由驻波法得到的光栅只能工作在制作光栅的激光波长附近，并且波长超过500nm时光纤的光敏性变得很小，所以该方法并未得到广泛的应用。为了适用多种应用目的，研究者们实现了各种光纤光栅的制作，包括切趾(apodization)光栅、高反射光纤光栅、啁啾光栅(chirped gratings)、窄反射带光纤光栅、相移光栅等,主要的制作方法有:(I)全息干涉法:这是由G.Meltz等人提出的制作方法，可以得到质量很高的光纤光栅，其最重要的优点是光栅周期可以方便地通过改变两干涉光束的夹角而在大范围内调节，从而实现大范围内改变光栅的反射波长。但是由于紫外光的功率有限，写入光斑不能扩束至太大直径，所以全息干涉法制作的光栅一般较短，且不易得到啁啾光栅(chirpedgrating),也很难切趾(apodization)光栅,所以在实用中受到很大的限制。(2)位相模板法:1993年，K.0.Hill等人提出了用位相模板制作光纤光栅的方法。由于该方法是非干涉的，所以大大降低了对紫外光束的相干性和对实验环境振动的要求，也大大降低了光纤光栅的制作难度，提高了制作效率，并且可采用能量较高、光斑大的准分子激光器，适合大规模批量生产，也是目前最为主流的制备方法。由于光纤光栅的性质(长度、均匀性、周期等)完全依靠相位模板，通过订制各种模板，这种方法也可以用来制作啁啾光栅、相移光栅等。但是对于特定的位相模板，尽管光栅的周期可以通过一些方法来调节，比如在光栅制作过程中给光纤增加预应力，或调节写入光的发散角，可是调节范围均相当有限。在许多需要特殊反射波长光纤光栅的应用场合，需定制价格不菲的位相模板，不经济也不方便。(3)逐点写入法:这种方法需要将一小段光纤在聚焦的单脉冲下曝光，并逐次移动光纤，使得移动距离等于光栅周期，直接在光纤上制作光栅。尽管这种方法有高度的灵活性，可以通过精确控制光纤移动的距离而形成各个反射波长的光栅、啁啾光栅、相移光栅等，但是在实用上也有很多限制。第一、逐点写入的光栅制作比较耗时，只能用于制作短光栅；第二、光纤的精确移动控制要求很高，移动误差的积累效应使较长的光栅的制作很困难；第三、由于将光斑聚焦为光栅周期内的光斑在技术上不易实现，所以很难制作反射波长小于I微米的光纤光栅。由于上述方法各有自身的缺点，因此在科学研究和工业生产中需要提供一种通用的、能在大范围调节反射波长、可以方便的制作各种特性的光栅(比如切趾光栅、啁啾光 栅、相移光栅等)，并适用于制作超长光纤光栅的制作方案。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术的主要目的在于克服现有的光纤光栅制作技术的缺点与不足，提供一种通用的光纤光栅制作方法，以方便地制作切趾光栅、相移光栅和啁啾光栅，并适用于制作超长的光纤光栅。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提出一种制作光纤光栅的方法，该方法包括:将用于制作光纤光栅的光纤固定；产生两束干涉激光，使该两束干涉激光以一定的夹角从光纤的一侧入射到光纤内，并在光纤中产生全息干涉；使该两束干涉激光沿着光纤的长度方向平移，以在该光纤的长度方向上的不同位置写入光栅。根据本专利技术的一种具体实施方式，该方法还包括:对所述两束干涉激光入射到光纤的夹角进行调节，以控制全息干涉条纹的间距，从而改变所制得的光纤光栅的周期，以实现任意波长光栅的写入。根据本专利技术的一种具体实施方式，该方法还包括:在光纤光栅的写入过程，实时控制各个点处的两束干涉激光的夹角，以实现啁啾光纤光栅的写入。根据本专利技术的一种具体实施方式，该方法还包括:在光栅的写入过程，实时控制各个点处的移动速度，以实现切趾光纤光栅的写入。此外，本专利技术还提出一种制作光纤光栅的装置，包括全息干涉激光产生装置，该全息干涉激光产生装置用于产生两束全息干涉激光，并使两束全息干涉激光以一定的夹角从光纤的一侧入射到光纤内，并在光纤中产生全息干涉。所述制作光纤光栅的装置还包括:全息干涉激光平移装置，其用于将所述两束全息干涉激光沿着光纤的长度方向扫描；扫描控制装置，其用于控制所述全息干涉激光平移装置，使该全息干涉激光平移装置能以一定的速度和范围扫描；旋转装置，其用于实时改变所述两束全息干涉激光的夹角。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述全息干涉激光平移装置是电控平移台。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述全息干涉激光产生装置包括激光器、光束引导元件组和分光器，其中所述激光器用于产生激光；所述分光器用于将所述激光器产生的激光分成两束全息相干激光；所述光束引导元件组用于将所述激光器产生的激光引导至分光器，并将分光器所产生的两束全息相干激光引导投射至光纤上。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述激光器为氩离子激光器或准分子激光器。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述全息干涉激光平移装置用于搭载所述光束引导元件组中的至少一个光学元件，以使所述全息干涉激光产生装置产生并入射至所述光纤上的两束全息干涉激光在光纤长度方向上平移。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述旋转装置是电控旋转台，或者电控平面镜架。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述旋转装置用于搭载所述光束引导元件组中的至少一个光学元件，以实时调节由所述全息干涉激光产生装置产生并入射至所述光纤上的两束全息干涉激光的夹角。(三)有益效果本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:1、本专利技术采用计算机控制扫描全息干涉法，可以实现任意反射波长超长光纤光栅的写入。与最广泛使用的位相模板法相比，本专利技术具有反射波长任意可调的突出优点；2、本专利技术所采用的计算机控制扫描全息干涉法与普通的全息干涉法相比，在不改变写入光光强的前提下，可以制作更长的光纤光栅；通过精确控制扫描速度，可以方便的实现各种切趾函数；3、本专利技术所采用的计算机控制扫描全息干涉法，在光栅写入的过程中，可以用计算机控制程序实时改变两束干涉光的夹角，从而实现啁啾光纤光栅的写入，且啁啾函数可变。附图说明图1是本专利技术的实施例1的光纤光栅制作装置的结构示意图；图2是本专利技术的实施例2的光纤光栅制作装置的结构示意图；图3是利用本专利技术的实施例1，得到的长光纤光栅(长度约20mm)的反射谱和透射谱；图4是利用本专利技术的实施例1，得到的切趾光纤光栅的反射谱和透射谱；图5是利用本专利技术的实施例1，得到的长光纤光栅(长度约20_)，再经过紫外光后处理法而得到的相移光纤光栅的透射谱。具体实施例方式为克服现有的光纤光栅制作技术的缺点与不足，本专利技术提出一种计算机控制扫描全息干涉法来制作光纤光栅。概括的说，本专利技术是利用电控平移台实现对全息干涉仪的入射光的扫描，从而实现等效的宽光束曝光。通过计算机控制电控平移台在各点的扫描速度，以及在各点处两束干涉光的夹角，可以实现各种光纤光栅的写入。具体来说，本专利技术的制作光纤光栅的方法包括如下基本步骤:将用于制作光纤光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作光纤光栅的方法，该方法包括：将用于制作光纤光栅的光纤固定；产生两束干涉激光，使该两束干涉激光以一定的夹角从光纤的一侧入射到光纤内，并在光纤中发生全息干涉；其特征在于，该方法还包括步骤：使该两束全息干涉激光沿着光纤的长度方向平移，以在该光纤的长度方向上的不同位置写入光栅。

【技术特征摘要】
1.一种制作光纤光栅的方法，该方法包括:将用于制作光纤光栅的光纤固定；产生两束干涉激光，使该两束干涉激光以一定的夹角从光纤的一侧入射到光纤内，并在光纤中发生全息干涉；其特征在于，该方法还包括步骤:使该两束全息干涉激光沿着光纤的长度方向平移，以在该光纤的长度方向上的不同位置写入光栅。2.按权利要求1所述的制作光纤光栅的方法，其特征在于，该方法还包括:对所述两束干涉激光入射到光纤的夹角进行调节，以控制全息干涉条纹的间距，从而改变所制得的光纤光栅的周期，以实现任意波长光纤光栅的写入。3.按权利要求1所述的制作光纤光栅的方法，其特征在于，该方法还包括:在光纤的写入过程，实时控制各个点处的两束干涉激光的夹角，以实现啁啾光纤光栅的写入。4.按权利要求1所述的制作光纤光栅的方法，其特征在于，该方法还包括:在光纤的写入过程，实时控制各个点处的移动速度，以实现切趾光纤光栅的写入。5.一种制作光纤光栅的装置，包括全息干涉激光产生装置，该全息干涉激光产生装置用于产生两束全息干涉激光，并使两束全息干涉激光以一定的夹角从光纤的一侧入射到光纤内，并在光纤中产生全息干涉；其特征在于，所述制作光纤光栅的装置还包括: 全息干涉激光平移装置，其用于将所述两束全息干涉激光沿着光纤的长度方向扫描； 扫描控制装置，其用于控制所述全息干涉激光平移装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇航，徐忠杨，王力军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：