一种相移可调的光纤布拉格光栅器件及其制作方法技术

本发明专利技术适用于光栅技术领域，提供了一种相移可调的光纤布拉格光栅器件，包括纤芯和包层，所述纤芯上形成有光纤布拉格光栅，所述纤芯上具有一可填充流体介质的腔体，所述腔体将所述布拉格光栅分为两部分，且腔体具有与外部连通的通道。同时还提供了一种相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法。所述的光纤布拉格光栅器件可以轻松实现相移量的线性调节，并且能保持相移量长时间稳定，同时制作方法也较为简单，无需配置昂贵的高精密电控位移装置来准确控制相移量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光栅
，尤其涉及。
技术介绍
现有技术中相移光纤光栅器件存在各种问题，比如:相移量不可调、使用的器件昂贵、相移量大小很难精确控制、产生的光纤布拉格光栅不稳定等。以下列举几种常见的产生光纤布拉格光栅的方法。相移相位掩模板法:紫外激光通过特殊定制的相移相位掩模板形成含有相移成份的干涉条纹，从而在光纤上直接刻写相移光纤布拉格光栅。这种方法的缺点是需要特殊定制昂贵的相移掩模板，并且相移量大小不可调节。横向全息两次曝光法:首先借助均勻周期的相位掩模板对光纤进行第一次曝光，之后通过改变入射激光波长、移动光纤前后方位或者对光纤施加应变，对光纤进行第二次曝光，两次加工得到光栅周期略有不同，从而形成相移机制。这种方法的缺点是很难精确控制引入的相移量的大小。移动光纤法:通过移动光纤或者相位掩模板的方法来改变光纤光栅的折射率分布，这种方法的缺点是对制造系统的硬件控制机构的精度要求较高，同时还要有完善、复杂的软件程序系统做保证。激光后处理法:通过均匀周期的相位掩模板写入光栅后，对其中一小段光栅用紫外激光或者二氧化碳激光再次进行照射，使这部分光纤的折射率进一步发生变化，直至形成所需的相移量。这种方法的缺点是激光后处理不仅改变了两段光栅之间的相位，而且导致局部的有效折射率的增加，从而引起整个光栅的谐振波长红移。外部扰动调制法:通过对均匀周期光纤光栅的局部施加压力或者加温，从而得到相移光纤光栅。这种方法的缺点是当外界扰动消失时，相移机制也会消逝。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种相移可调的光纤布拉格光栅器件，旨在解决现有技术产生的光纤布拉格光栅的相移量不稳定且不可调节的问题。本专利技术是这样实现的，一种相移可调的光纤布拉格光栅器件，包括纤芯和包层，所述纤芯上形成有非相移的光纤布拉格光栅，所述纤芯上具有一可填充流体介质的腔体，所述腔体将所述光纤布拉格光栅分为两部分，且腔体具有与外部连通的通道。[0011 ] 所述的光纤布拉格光栅器件，其中，所述腔体为球形腔体。所述的光纤布拉格光栅器件，其中，所述通道为两个通道，分别连通所述腔体。本专利技术还提供一种相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，包括以下步骤:步骤1:通过非相移的相位模板在光纤的纤芯上刻写出非相移的光纤布拉格光栅；步骤2:沿着光纤布拉格光栅将光纤切断成两部分，在其中一根断光纤的端面中心烧蚀出一小孔，然后将带有小孔的光纤端面和另一根断光纤的端面进行放电熔接，在光纤内部形成一个封闭的球形腔体；步骤3:从形成有封闭的球形腔体的光纤的上下表面依次加工出两通道，所述两通道与所述球形腔体相连，使所述球形腔体与外界连通。所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤3后还包括:将光纤布拉格光栅器件浸没在流体介质中，所述流体介质完全填满球形腔体即可获得稳定的相移光纤布拉格光栅；更换球形腔体中不同折射率的流体介质能准确地调节光栅的相移量。所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤I中使用波长为193nm准分子激光进行刻写所述光纤布拉格光栅。所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤2中使用光纤切割刀在光纤布拉格光栅的中心位置进行切割光纤。所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述步骤3中的通道使用飞秒激光微加工技术进行加工。所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述小孔为直径小于10微米、深度小于10微米的小孔。所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其中，所述光纤熔接机进行放电熔接的放电电流为16.3mA、放电时间为2s。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于:通过改变腔体中填充的不同折射率值的介质从而调节光栅的相移量，所得到的相移量不仅可以线性调节，还可以稳定地保持，且克服了相移相位掩模板法的高成本和灵活性差的缺点。【附图说明】图1是相移可调的光纤布拉格光栅器件的结构示意图；图2是无相移光纤布拉格光栅的光谱图；图3是采用光纤布拉格光栅器件获得的相移光纤布拉格光栅的光谱图；图4是本专利技术所述的光纤布拉格光栅器件在光学显微镜下获取的图；图5是光纤布拉格光栅器件制作方法的流程图；图6a是腔体填充了折射率为1.412的流体介质后光栅谐振波长为1579.30nm的光栅光谱图；图6b是腔体填充了折射率为1.414的流体介质后光栅谐振波长为1579.6Inm的光栅光谱图；图6c是腔体填充了折射率为1.418的流体介质后光栅谐振波长为1579.66nm的光栅光谱图；图6d是腔体填充了折射率为1.422的流体介质后光栅谐振波长为1579.70nm的光栅光谱图；图7是光栅相移峰的波长随填充不同折射率的流体介质的线性关系曲线图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术相移可调的光纤布拉格光栅器件最突出的优势是光栅的相移量可以根据不同用户的需要，通过在球形腔体中填充相应折射率的流体介质不仅可以轻松实现相移量的线性调节，还可以保持相移量长时间的稳定，并且所述的光纤布拉格光栅器件的制作方法较为简单、无需配置昂贵的高精密电控位移装置来准确控制相移量。如图1所不为相移可调的光纤布拉格光栅器件的结构图,所述的光纤布拉格光栅器件包括纤芯102、包层103、光纤光栅101、腔体104和通道105。光纤中包含有所述纤芯102和包层103，所述纤芯102和包层103构成全反射条件使得光可以低损耗地在所述光纤中长距离传输。所述纤芯102上形成有非相移的光纤布拉格光栅101,光纤布拉格光栅101是具有周期性的折射率调制结构，它的光学效果等同于一个窄带的反射镜，其反射波长取决于光栅的周期值。所述纤芯102上具有一可填充流体介质的腔体104，所述流体介质具有标定的折射率，所述腔体104将所述布拉格光栅分为两部分，且腔体具有与外部连通的通道105。所述腔体104用于注入不同折射率的流体介质来实现光栅相移量的调节。所述通道105为不同折射率的流体介质的注入口或流出口，所述通道105可以设置为一个、两个或者多个。所述腔体104的位置、大小以及腔体104中介质的折射率值决定了引入相移量的大小，在保持腔体104位置和尺寸不变的条件下，通过改变腔体中介质的折射率值可以实现光栅相移量的调节，从而获得一个相移可调的光纤布拉格光栅器件。优选的，所述腔体104置于所述光纤布拉格光栅101的中间位置，这样能获取到最好的光谱效果。与上述实施例相结合，所述腔体104为球形腔体，所述光纤为单模光纤，所述通道105为两个通道，分别连通所述腔体104的相对两侧。如图5所不,本专利技术还提供一种相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法,包括以下步骤:步骤1:使用波长为193nm准分子激光通过非相移的相位模板在光纤的纤芯上刻写出非相移的高反射率光纤布拉格光栅。步骤2:使用光纤切割刀沿着光纤布拉格光栅的中心位置将光纤切断成两部分，在其中一根断光纤的端面中心烧蚀出一小孔，然后将带有小孔的光纤端面和另一根断光纤的端面在光纤熔接机中进行放电熔接，电极放电产生的高温和高压致使小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相移可调的光纤布拉格光栅器件，包括纤芯和包层，其特征在于，所述纤芯上形成有非相移的光纤布拉格光栅，所述纤芯上具有一可填充流体介质的腔体，所述腔体将所述光纤布拉格光栅分为两部分，且腔体具有与外部连通的通道。

【技术特征摘要】
1.一种相移可调的光纤布拉格光栅器件,包括纤芯和包层,其特征在于,所述纤芯上形成有非相移的光纤布拉格光栅，所述纤芯上具有一可填充流体介质的腔体，所述腔体将所述光纤布拉格光栅分为两部分，且腔体具有与外部连通的通道。2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅器件，其特征在于，所述腔体为球形腔体。3.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅器件，其特征在于，所述通道为两个通道，分别连通所述腔体。4.一种相移可调的光纤布拉格光栅器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:通过非相移的相位模板在光纤的纤芯上刻写出非相移的光纤布拉格光栅； 步骤2:沿着光纤布拉格光栅将光纤切断成两部分，在其中一根断光纤的端面中心烧蚀出一小孔，然后将带有小孔的光纤端面和另一根断光纤的端面进行放电熔接，在光纤内部形成一个封闭的球形腔体； 步骤3:从形成有封闭的球形腔体的光纤的上下表面依次加工出两通道，所述两通道与所述球形腔体相连，使所述球形腔体与外界连通。5.根据权利要求4所述的相移可调的光纤布拉格光栅器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖常锐，王义平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：