[发明专利]一种啁啾光纤光栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤光栅制作技术领域，具体涉及一种啁啾光纤光栅的制作方法。

背景技术

啁啾光纤光栅是一种重要的光纤光学器元器件。啁啾光纤光栅的栅格周期或有效折射率是不均匀的，导致沿光栅长度的不同点处反射波长不同，可用于实现色散补偿，因此啁啾光纤光栅在光纤通信和光纤光学设备中具有广泛的应用。

啁啾光纤光栅一般通过两类方法制作原理：第一类，采用不均匀的光栅周期，即光纤光栅的栅格周期随长度变化；第二类，采用不均匀的有效折射率，即光纤光栅的栅格周期是均匀的，但栅格周期内的波导介质的有效折射率调制深度随长度变化。目前的啁啾光纤光栅制作方法有：二次曝光法、弯曲法、光纤倾斜法、锥型光纤纵向应力法、锥型纤芯法、温度梯度法、复合啁啾光栅法等。然而对于啁啾光纤光栅而言，这些制作方法复杂，制作工艺繁难。另外，通常啁啾光纤光栅在制作过程中需要去除光纤包层，导致制作完毕的啁啾光纤光栅在栅格区域存在裸纤，造成在实际使用过程中易碎，使用非常不便，所有这些问题都是限制啁啾光纤光栅发展和应用必须要面对的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新颖的啁啾光纤光栅的制作方法，以克服已有技术的不足。

本发明考虑到均匀周期光纤光栅的制作方法和工艺较为成熟，且成本低廉，因此利用成熟的均匀周期光纤光栅的制作方法和工艺制作出均匀周期光纤光栅之后，再通过聚合物封装均匀光纤光栅，以有效保护裸纤区域，同时在聚合物封装过程中，通过控制封装工艺使得聚合物内部产生沿轴向变化的非均匀应力分布，该非均匀应力施加于均匀周期光纤光栅时，既产生轴向非均匀周期分布的应变，同时又产生非均匀周期分布的等效折射率，从而实现了啁啾光纤光栅的制作成功。由于该啁啾光纤光栅不存在裸纤，这为啁啾光纤光栅的实用化应用提供了极大便利。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤1：将已有的栅格区裸纤长度为L的均匀周期光纤光栅（1）与光纤耦合器（10）、宽带光源（12）和光谱仪（11）相连接，并测量该光纤光栅（1）在自由伸直状态下的反射谱中心波长数值W；

步骤2：根据裸纤长度L，用金属铝制作一个长度为1.5L、内径为10～15mm的筒状体模具（3）,又在筒状体模具（3）两端配设中心有通孔的活动平板（4）；并用金属铝制作一个长度为4L、宽为80～100mm的固定平板（5），将筒状体模具（3）固定于固定平板（5）上；

步骤3:将步骤1所述光纤光栅（1）穿过活动平板（4）的中心通孔，并位于筒状体模具（3）的轴中心线，且光纤光栅（1）一端通过光纤固定夹具（6）固定于固定平板（5），光纤光栅（1）另一端通过螺旋测微计（7）固定于固定平板（5）上；

步骤4：调节所述螺旋测微计（7）向两侧拉动光纤光栅（1）以对其施加张力，并以光谱仪（11）实时监测光纤光栅（1）的反射峰中心波长；当光谱仪（11）检测到反射峰中心波长数值比步骤1所述W数值大10-4时，螺旋测微计（7）停止拉伸，然后通过光纤固定夹具（13）固定拉伸后的光纤，而后移走螺旋测微计（7）；

步骤5：将聚合物与相应的固化剂按比例10：1配胶并加热到熔融状态，并在加热过程中搅拌均匀排除气泡；而后将所述熔融状态的聚合物缓慢倒入上述筒状体模具（3）中，至完全充满模具；

步骤6：将固定平板（5）放入温箱中进行80-100度的高温固化，高温固化时间为1-2小时；高温固化结束后从温箱中取出固定平板（5），将光纤固定夹具（6）移走，放在室温下固化，室温固化时间为1-2小时；

步骤7：将固定平板（5）放入温箱中进行50-60度的低温老化，老化时间在10-15小时，低温老化结束后取出固定平板（5），断开光纤焊接点9，移走光纤固定夹具（13），开模并取出封装后的光纤光栅（1），即得到了啁啾光纤光栅。

所述步骤1的均匀周期光纤光栅（1）为光纤布拉格光栅。

所述步骤5的所述聚合物为环氧聚氨酯，所述的固化剂是异氰酸酯固化剂。

所述步骤3和4的光纤固定夹具（6）、光纤固定夹具（13）和和螺旋测微计（7）与固定平台（5）之间固定连接。

上述步骤5至7过程中，光谱仪（11）和宽带光源（12）加电工作，实时监测光纤光栅（1）的反射峰数据，以确保封装过程中光纤光栅反射谱线正常，防止光纤光栅意外受力断裂。