[实用新型]基于电弧放电的长周期光纤光栅的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤光栅技术领域，尤其涉及一种基于电弧放电的长周期光纤光栅的制备装置。

背景技术

长周期光纤光栅指的是光栅周期在几十微米到几厘米范围内的光纤光栅。它已经被广泛应用于光纤通信、光纤传感、光信号处理等领域。目前制备长周期光纤光栅的方法主要包括紫外激光曝光、二氧化碳激光曝光、飞秒激光曝光、电弧放电法、机械压痕法、化学腐蚀法等。紫外激光法最早被用于长周期光纤光栅制备。该方法仅适用于具有光敏特性的光纤，并且需要不同周期的强度掩模板才能制作不同光栅周期的长周期光纤光栅。基于二氧化碳激光或飞秒激光逐点刻写长周期光纤光栅的方法具有精度高、重复性好等优势，但是所需的激光器价格昂贵。机械微弯法利用机械压力和周期性锯齿槽沿光纤轴向形成周期性微弯形变。该方法通过改变光纤的机械压力大小可较为方便地调节长周期光纤光栅的谐振峰深度，然而该方法制备的长周期光纤光栅不能永久保持光谱特性，当撤去机械压力后，光纤轴向不再形成周期性微弯，长周期光纤光栅也随之消失。化学腐蚀法利用氢氟酸周期性腐蚀光纤形成周期性的环槽结构。该方法不需要激光曝光，利用氢氟酸可腐蚀包层和纤芯。但是这种光栅存在物理损伤，机械强度比较弱。

电弧放电法是另外一种长周期光纤光栅制备方法，它利用电极沿光纤轴向进行周期性局部放电加热，使纤芯和包层的有效折射率产生周期性的变化，从而制成长周期光纤光栅。传统的基于电弧放电的长周期光纤光栅制造技术需要一台包含放电电极的光纤熔接机，一个水平移动平台，一个置于水平移动平台上的夹具，一个定滑轮和一个重物。光纤一端固定在水平移动品台上方的夹具中，另一端依次经过光纤熔接机的V型槽和定滑轮固定在重物上。光纤熔接机主要用于提供一对电极，控制放电的电流和时间；水平移动台用于控制光栅周期；重物使光纤处于拉直状态。熔接机的电极对光纤放电后，水平移动平台使光纤移动一个周期，之后熔接机的电极再次放电，如此重复上述操作多次，最终形成长周期光纤光栅。该电弧放电技术存在以下不足：

1、传统电弧放电技术所采用的各个装置相互独立，极大增加了各装置之间的校准难度，特别是光纤熔接机的放电电极、水平移动平台和定滑轮三者之间的同轴、同水平面的校准；

2、传统电弧放电技术须在光纤末端悬挂重物，使光纤处于拉直状态。在这种情况下，电极放电加热光纤至熔融温度后，重物不可避免地使光纤产生拉锥形变。该拉锥形变的重复误差高于5μm，极大降低了长周期光纤光栅制备的重复性。

3、传统电弧放电技术采用的电极放电电流小，放电时间短，所形成的长周期光纤光栅的周期数大于100个，降低了光栅的谐振效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于电弧放电的长周期光纤光栅的制备装置，以解决传统技术中放电电极、移动平台及定滑轮三者之间的同轴同水平面校准问题。本实用新型是这样实现的：

一种基于电弧放电的长周期光纤光栅的制备装置，包括光纤定位装置、电弧放电装置及控制系统；

所述光纤定位装置包括移动平台、第一夹具、第二夹具、第一支撑部及第二支撑部；所述第一夹具固定在所述第一支撑部上，所述第二夹具固定在所述第二支撑部上，所述第一支撑部及第二支撑部固定在所述移动平台上；所述第一夹具及第二夹具用于夹持光纤，使所述光纤位于第一夹具及第二夹具之间的预先被去除涂覆层的部分保持拉直状态并位于所述电弧放电装置的放电区域；所述电弧放电装置的放电区域所在位置固定不变；

所述控制系统与所述移动平台连接，用于驱动所述移动平台带动所述被去除涂覆层的部分沿该部分光纤轴向向同一方向每次移动一个预设光栅周期的距离；

所述控制系统与所述电弧放电装置连接，以控制所述电弧放电装置在所述被去除涂覆层的部分每次停止移动期间根据预设的放电参数进行电弧放电，以对该被去除涂覆层的部分进行周期性折射率调制；所述放电参数包括放电电流及放电时间；所述部分每次停止移动的时间不小于所述放电时间。

进一步地，所述控制系统通过脉冲电路控制所述电弧放电装置每次的放电时间。

进一步地，所述放电电流为10-15mA；所述放电时间为0.5-10秒。

进一步地，所述光栅周期为350μm-1000μm。

进一步地，所述第一夹具与第二夹具的间距为30cm-50cm；所述移动平台的行程范围为30cm-50cm。

进一步地，所述控制系统还用于通过控制所述移动平台的移动次数来控制所述被去除涂覆层的部分沿该部分光纤轴向向同一方向移动的次数，以控制所制备的长周期光纤光栅的周期数。