[发明专利]基于纤芯材料析晶的长周期光纤光栅及其制作方法

说明书

本发明提出了一种基于纤芯材料析晶的长周期光纤光栅及其制备方法；光栅包括两根单模光纤和位于两根单模光纤之间的蓝宝石衍生光纤、蓝宝石衍生光纤内部存在周期性析晶区域；所述周期性析晶区域由1个以上相同的局部析晶区组合而成。制备方法为采用高压电极电弧放电的热处理方法，对蓝宝石衍生光纤进行周期性的局部热处理，从而形成折射率的周期性调制。本发明利用其析晶机理引发的折射率调制更稳定，且不易被擦除，可使光栅具有更稳定、更耐高温的性能。

技术领域

本发明涉及一种长周期光纤光栅及其制作方法，尤其涉及一种基于纤芯材料析晶的长周期光纤光栅及其制作方法，属于光纤器件领域。

背景技术

长周期光纤光栅是一种重要的光纤无源器件，它在某些方面具有比光纤布拉格光栅更好的光学特性，已在通信和传感领域具有极其重要的地位和许多广泛的应用，比如用来做光纤放大器的增益平坦、色散补偿，以及温度、应变、生物化学传感器等。长周期光纤光栅基本的传光原理是前向传输的纤芯模式与同向的各阶次高阶模式之间进行耦合，由于其对传导模进行周期性调制，使基模和高阶模在满足谐振条件的情况下发生能量转换，高阶模在传输一段距离之后被衰减掉，形成损耗峰。具有插入损耗小、无后向反射、与偏振无关、全兼容于光纤、体积小、能埋入智能材料等优点。

长周期光纤光栅的折射率调制机理根据光栅刻写方法和光纤特性的不同而存在差异，目前在制作长周期光纤光栅领域提出的光纤折射率调制机理主要有应力释放、光纤纤芯与包层的扩散、玻璃结构的改变、机械形变、微结构光纤塌陷等。长周期光纤光栅利用了折射率的周期性调制形成较强的谐振峰，调制机理如上述所示，或者是上述几种方式的结合。在普通单模光纤中折射率调制主要是由应力释放引起，应力释放导致在写入点的纤芯折射率减小。对于掺硼光纤折射率调制的主要原因是玻璃结构的改变，辐照后纤芯材料会经历体积增加或者玻璃致密化，若加热温度高于纤芯材料的玻璃转换温度会导致体积增加，从而折射率减小，相反的加热温度低于纤芯材料的玻璃转换温度会引起玻璃致密化，从而折射率增加。微型结构光纤，如PCF光纤的折射率调制往往依靠光纤形变，如光纤周期性塌陷，使得光纤包层向纤芯聚拢，通过减少空气的微孔的体积来增加光纤包层有效折射率，其他方式还有在光纤包层刻周期性凹槽、激光扫描包层使空气孔膨胀等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于纤芯材料析晶的长周期光纤光栅及其制作方法

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于纤芯材料析晶的长周期光纤光栅，包括两根单模光纤和位于两根单模光纤之间的蓝宝石衍生光纤、蓝宝石衍生光纤内部存在周期性析晶区域；所述周期性析晶区域由1个以上相同的局部析晶区组合而成。

一种技术方案一所述的基于纤芯材料析晶的长周期光纤光栅的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：取一根单模光纤，将其一端剥去涂覆且用光纤切割刀切平后放置于熔接机的一个夹具中；

步骤2：取一段蓝宝石衍生光纤，将其一端剥去涂覆且用光纤切割刀切平后放置于熔接机的另一个夹具中；

步骤3：对准单模光纤和蓝宝石衍生光纤后，利用熔接机进行放电熔接；

步骤4：确定所需的蓝宝石衍生光纤的接入长度，用光纤切割刀切除余下的蓝宝石衍生光纤；

步骤5：将切断后的蓝宝石衍生光纤与另一根单模光纤熔接，形成单模光纤—蓝宝石衍生光纤—单模光纤的结构。

步骤6：将上述单模光纤—蓝宝石衍生光纤—单模光纤结构中的蓝宝石衍生光纤放入熔接机的两电极中间，其一端的单模光纤先用熔接机的一个夹具固定，在另一端的单模光纤上悬挂一个小砝码，使光纤保持水平，将其固定；

步骤7：调节熔接机放电参数，选定放电模式，执行第一次放电操作，在蓝宝石衍生光纤的纤芯内形成局部析晶区；