[发明专利]一种哑铃型光纤光栅制备方法及温度不敏感折射率传感器

权利要求书

1.一种哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)、选取双折射保偏光纤，所述双折射保偏光纤的横截面结构为应力施加区的二重对称结构；

(2)、采用193nm准分子激光器和相位掩膜刻蚀技术在双折射保偏光纤中刻入布拉格光栅；

(3)、再采用化学腐蚀的方法对该光纤光栅应力施加区进行腐蚀，将两个应力施加区腐蚀成二维不对称结构。

2.根据权利要求1所述的哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述双折射保偏光纤为熊猫型、领结型、D型光纤中的一种。

3.根据权利要求1所述的哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，光栅周期为534.42nm，激光器为3mJ每一脉冲，重复频率为200Hz。

4.根据权利要求1所述的哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用的是浓度为15％的氢氟酸对应力施加区进行腐蚀。

5.根据权利要求1所述的哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，所述双折射光纤为双折射保偏熊猫光纤，双折射保偏熊猫光纤包括纤芯和两个应力施加区，所述纤芯掺杂锗，直径为6.0μm；所述两个应力施加区掺杂硼，直径为33μm。

6.根据权利要求1所述的哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，为描述腐蚀后的光纤，定义a为经过光纤纤芯的最长边光纤尺寸，b为经过纤芯的最短边光纤尺寸，a，b被腐蚀的大小不同，两个偏振光所受的外界因数的影响也就不同，其双折射率，两个共振偏振波长的差值也不同。

7.根据权利要求6所述的哑铃型结构光纤光栅的制备方法，其特征在于，a被腐蚀为74.0μm，b被腐蚀为7.0μm。

8.一种温度不敏感折射率传感器，其特征在于，包括沿光传输路径顺序连接的宽带光源、利用权利要求1的方法制备成的哑铃型光纤光栅、偏振控制器、偏振分光器和光谱分析仪；其中偏振控制器用于调整偏振状态，偏振分光器用于分离两个偏振态的偏振光；其工作方式为：由宽带光源发出的光经过哑铃型光纤光栅形成两个偏振光，因其对所受外界因数的影响有不同的反应，经偏振控制器调整偏振状态，再由偏振分光器分出两个不同状态下的偏振光，分别接入光谱分析仪，得出两个偏振光的波长差。

9.根据权利要求8所述的温度不敏感折射率传感器，其特征在于，所述哑铃型光纤光栅是采用193nm准分子激光器和相位掩膜刻蚀技术在双折射保偏光纤中刻入布拉格光栅，光栅周期为534.42nm，然后采用化学腐蚀来刻蚀双折射保偏光纤，形成高双折射的哑铃结构光纤光栅。

10.根据权利要求8所述的温度不敏感折射率传感器，其特征在于，所述两个波长差△λ公式为：

Δλ=BΓλg---(1)]]>

其中为这个模型的双折射率，为两个偏振波长的平均值，Γ=ng-λ·∂ng/∂λ,]]>ng=(neffx+neffy)/2]]>为两个偏振光的平均折射率，为在y轴上的有效折射率，为在y轴上的有效折射率，为在x轴传播光的有效波长，为在y轴传播光的有效波长，由此可以看出波长差△λ与B成正比，与Γ成反比，更高的B值将产生更大的波长差△λ，随着氢氟酸对熊猫光纤的涂覆层的腐蚀，外部环境对纤芯的应力也会随之变化，从而影响两个偏振光的双折射率，使两个偏振光波长差△λ也随之变化。