[发明专利]一种单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅及其制备方法

说明书

本发明提供的是一种单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅及其制备方法，所述的单应力元光纤是包层中存在单个应力元的特种光纤。其特征是将准分子激光器、反射镜、扩束镜、柱透镜、掩模板和单应力元光纤依次按序放入刻写光路中，再使用折射率匹配液、显微镜和光纤旋转夹具调整光纤，使应力元和纤芯中的光栅面夹角满足所需的单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅要求。本发明可用于单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅的制备，可广泛用于光纤器件技术领域。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅及其制备方法，属于光纤器件技术领域。

(二)背景技术

倾斜光纤布拉格光栅(倾斜光纤布拉格光栅)作为光纤布拉格光栅中重要的组成部分，有其独特之处。与普通光纤布拉格光栅不同，倾斜光纤布拉格光栅的光栅平面不再与光纤轴向垂直，而是有了一定倾斜角度。倾斜的引入，加强了从前向传输的纤芯模到后向传输的包层模、辐射模的耦合。基于此特点，倾斜光纤布拉格光栅在光学滤波、光纤传感、增益平坦器和偏振相关器件等领域都有着广泛的应用。

常规使用相位掩模版法制备倾斜光纤布拉格光栅，有两种典型的紫外激光曝光方位，其紫外激光、光纤布拉格光栅相位掩模版和光纤的相对位置如图2所示。(1)如图2(a1)，在紫外激光2-1垂直照射光纤布拉格光栅相位掩模版2-2上，光纤布拉格光栅相位掩模版2-2和待刻写的光纤2-3相对平行，并如图2(a2)，光纤布拉格光栅相位掩模版内栅线2-4和待刻写的光纤2-3不垂直时，纤芯内折射率调制的分布，与光纤布拉格光栅相位掩模版内置的栅线分布相同，且与光纤不垂直，即可制备倾斜光纤布拉格光栅。(2)如图2(b1)，在紫外激光2-1不垂直照射光纤布拉格光栅相位掩模版2-2上，光纤布拉格光栅相位掩模版2-2和待刻写的光纤2-3相对平行，并如图2(b2)，光纤布拉格光栅相位掩模版内栅线2-4和待刻写的光纤2-3相对垂直时，纤芯内折射率调制的分布，与光纤布拉格光栅相位掩模版内置的栅线分布相同，且与光纤不垂直，即可制备倾斜光纤布拉格光栅或啁啾倾斜光纤布拉格光栅。

由于倾斜光纤布拉格光栅是将光栅倾斜写入柱体纤芯，因而光栅面在轴向上是个椭圆。所以每一个栅格，都是关于其光栅栅面长轴所在的平面对称的。所以尽管倾斜光纤布拉格光栅具有方向性，且当弯曲方向与光栅栅面成不同角度时包层模谐振峰的响应均不相同，但其只能分辨半圆方向内的弯曲，光纤向关于光栅栅面长轴对称的左右弯曲时，光谱的响应程度没有区别，即只能分辨0°-180°的弯曲，不能实现360°全范围的弯曲分辨。故而这种对称性会影响到倾斜光纤布拉格光栅的使用场景。

为了解决这一问题，本发明通过在光纤包层引入单应力元，打破纤芯内折射率的均匀分布，使其按特定方向写入的倾斜光纤布拉格光栅不再对称，进而拓展了倾斜光纤布拉格光栅的使用场景。

(三)发明内容

本发明的目的在于通过给出一种单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

单应力元光纤倾斜光纤布拉格光栅的组成部分包括单应力元光纤和其纤芯内写入的倾斜光纤布拉格光栅；其制备方法是使用均匀光纤布拉格光栅掩模板，通过调整掩模版的旋转角度，以及调整应力元和纤芯的相对位置，写入不同光栅倾斜角和应力元位置的倾斜光纤布拉格光栅。

所述的单应力元光纤是围绕纤芯设置一个应力元的特种光纤。

所述的应力元是热膨胀系数不等于石英基体热膨胀系数的材料。

制备方法包括以下步骤

1)将准分子激光器、反射镜、扩束镜、柱透镜、掩模板和单应力元光纤依次按序放入刻写光路中；

2)旋转掩模板，选择光栅倾斜角度；

3)使用U型槽、包层折射率匹配液、显微镜和光纤旋转夹具调整光纤中应力元与光栅面的夹角；