[发明专利]一种芯区压缩型光纤马赫-曾德干涉器的制备方法

说明书

本发明提供一种芯区压缩型光纤马赫‑曾德干涉器的制备方法，包括步骤如下：步骤A：部分去除单模光纤或少模光纤一侧的包层，得到一个平行于纤芯中轴线的平面；步骤B：在步骤A所得到的平面上继续刻蚀形成两条沟槽；两沟槽内侧壁的间距小于光纤基模尺寸。该方案可以大幅缩短干涉器的尺寸，并可用于紧凑化的高性能光纤传感器制备。

技术领域

本发明属于光纤器件领域，特别涉及到一种光纤马赫-曾德干涉器的制备方法。另外，还提供一种新型光纤干涉型折射率传感器的制备方法。

背景技术

光纤马赫-曾德干涉器是一种基础光纤器件，它是利用两路或多路信号间的光程差，形成干涉谱，从而起到信号调制的作用，在光纤通讯、激光、传感等领域具有重要的应用。

目前，光纤马赫-曾德干涉器的制备，一般是通过拉锥、错芯熔接等方式激发包层模，利用基模和包层模之间的光程差形成干涉效应；或者通过单芯光纤与多芯光纤的熔接，利用多芯光纤的不同通路形成所需的干涉效应。一般来说，由于不同光路之间的有效折射率相差较小，所需的干涉作用区域较长(通常大于数毫米)，这不利于光纤干涉器件的进一步集成化，以及高灵敏度微型光纤传感器的开发。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种芯区压缩型光纤马赫-曾德干涉器的制备方法，并提供一种基于该原理的光纤干涉型折射率传感器的制备方法。本申请采用的技术方案是：

一种芯区压缩型光纤马赫-曾德干涉器的制备方法：

步骤A：部分去除单模光纤或少模光纤一侧的包层，得到一个平行于纤芯中轴线的平面；

步骤B：在步骤A所得到的平面上继续刻蚀形成两条沟槽；两沟槽内侧壁的间距小于光纤基模尺寸。

优选方案为，所述两条沟槽的边缘为直线，所述直线互相平行。

优选方案为，所述两条沟槽相对于光纤中轴线成对称分布。

另一种的制备方案为：(参考附图4)

步骤A：部分去除单模光纤或少模光纤双侧的包层，形成两个相对的平面；

步骤B：在步骤A形成的两平面上，刻蚀形成两个沟槽；沟槽底部与光纤中轴线间的距离小于光纤基模模场分布半径。

优选方案，步骤A，所述平面通过研磨、精密金刚石刀切割或化学刻蚀方法获得。

本发明所涉及的方案是基于最近发现的一种新的光纤模式现象，即利用沟槽对光纤芯层进行额外的限制时，由于此时芯层在两个维度上分别处于“弱导”条件和远离截止的“强导”条件，在该区域内可以存在一系列有效折射率远低于光纤包层的特殊模态。与之相对，传统的光纤理论及波导理论要求，光纤模式的有效折射率必须大于光纤包层。由于学界尚未对该类模态进行命名，我们暂时称之为光纤“离轴”模态。当入射光纤模式信号到达沟槽作用区域时，由于结构失配，将会激发一系列“离轴”模态，由于这些模态之间的有效折射率相差较大，因此可以在很短的作用距离内实现显著的干涉效应，从而可以大幅缩短光纤干涉器的尺寸，并可用于紧凑化的高性能光纤传感器制备。

本发明的有益效果：

1.仅需要很短的器件长度即可实现良好的干涉效果，相对于现有的光纤马赫-曾德干涉器结构，具有更为紧凑的体积；

2.通过改变沟槽长度即可实现对干涉谱的调制；

3.可以实现结构紧凑、灵敏度极高的光学传感器。例如，仅需80微米的干涉区长度即可实现灵敏度超过14000nm/RIU的液体折射率传感器。

附图说明

图1为光纤马赫-曾德干涉器结构的俯视示意图；

图2为光纤马赫-曾德干涉器结构的侧视示意图；