[发明专利]一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法

说明书

本发明公开了一种马赫‑曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法，所述马赫‑曾德尔干涉仪为通过光纤布拉格光栅拉锥成型且具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅。其制作设备包括光源、拉伸移动台、氢氧火焰拉锥机、光谱分析仪。制作方法包括：去除截取的设定长度光纤布拉格光栅的表面涂覆层；将光纤布拉格光栅两端分别固定于拉伸移动台的两个工作台上；将宽带光源接入光纤布拉格光栅的一端，光谱分析仪接入光纤布拉格光栅的另一端；设定氢氧火焰拉锥机的熔融参数，并同时喷射向光纤布拉格光栅、向两边移动拉伸移动台的两个工作台，经过高温退火后形成马赫‑曾德尔干涉仪。本发明的制作方法简单，成本低且马赫‑曾德尔干涉仪的带宽可调谐。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，特别是涉及一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法。

背景技术

多通道滤波器由于设计简单，使用方便，光纤兼容性好等特性被广泛应用于路由，信号处理，防止波分复用中无用信号引起的串扰等。此外，还可以应用于多波长激光器和传感器。目前，光纤多通道滤波的结构有Sagnac双折射环(Sagnac Birefringence Loop，SBL)，马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer，MZI)，Lyot双折射滤波器(Lyot-type Birefringence Filter)，光纤光栅(Fiber Bragg)，偏振多样化的环路结构(Polarization-diversified Loop Structure，PDLS)等。在上述结构中，MZI由于具有响应快，灵敏度高，稳定性好等特点。已有技术中有利用保偏光纤和单模光纤熔接的方法制作MZI，将其应用于掺铥光纤激光器中实现了1857-1897nm的波长调谐。还有利用电弧放电法和蓝宝石掺杂光纤制成具有MZI结构的温度传感器，灵敏度达到4.6pm/℃。微光纤由于具有与光波长可比拟的直径，因此可以产生大量的倏逝波分量和较高的表面场强，在近年来的报道中多用于传感器方面。基于微光纤的MZI是近些年的研究热点，通过将MZI进行微光纤结构的设计可以有效地提高传感器的灵敏度。已有技术中有利用放电法制作成葫芦状MZI的温度传感器，灵敏度可以达到17.15pm/℃。还有将传统MZI中光纤耦合器的一臂用单模微光纤替代，对温度和拉伸的测量精度都大大提高。2013年，Yanzhen Tan报道了具有微光纤长周期光栅对称的MZI温度传感器，灵敏度可以达到11.7pm/℃，但是其在微光纤上刻写长周期光纤光栅，其制作工艺相对复杂、成本较高。在一些特殊应用中，如锁模激光器、孤子探测等实际应用中，需要光谱带宽可调谐的滤波器件，但是据我们所知，目前还没有光谱带宽可调谐的微光纤MZI报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种马赫-曾德尔干涉仪及其制作设备和制作方法，已解决现有技术中马赫-曾德尔干涉仪的制作方法复杂、使用的光纤昂贵的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种马赫-曾德尔干涉仪，所述马赫-曾德尔干涉仪为具有中部束腰的纤芯调制的双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅，所述马赫-曾德尔干涉仪通过光纤布拉格光栅拉锥成型。

可选的，所述双锥形微纳啁啾长周期光纤光栅包括设于中间的空白光纤和对称连接于所述空白光纤两端的微纳啁啾长周期光纤光栅，所述微纳啁啾长周期光纤光栅为直径由远离所述空白光纤的方向逐渐增大的锥形。

可选的，所述微纳啁啾长周期光纤光栅的直径的范围为纳米量级到微米量级；所述微纳啁啾长周期光纤光栅的光纤纤芯内部的光栅周期呈非均匀分布，所述光栅周期由远离空白光纤方向逐渐减小；所述微纳啁啾长周期光纤光栅的光纤纤芯内部的折射率呈现非均匀分布，所述折射率由远离空白光纤方向逐渐增大。

可选的，所述光纤布拉格光栅拉锥的的条件为：环境温度在22-28℃范围内，氢氧火焰拉锥机的氢气流量为108.0-111.0SCCM，氧气流量为7.0-10.0SCCM，火焰扫描宽度为1-5mm，扫描速度为0.05-0.1mm/s。

本发明还提供了一种马赫-曾德尔干涉仪的制作设备，包括：