[发明专利]一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置

说明书

本发明属于光纤制备技术领域，公开了一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置，包括送纤装置、收纤装置、控制装置、飞秒激光诱导装置；通过送纤装置、收纤装置牵引无芯光纤，并控制无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；通过控制装置控制飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，使飞秒激光诱导装置与无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程，并对无芯光纤进行激光聚焦加工，使得无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。本发明解决了现有技术中圆偏振态保持光纤的制备精度较低的问题，制作简单、高效且能够大大提高制备的精度。

技术领域

本发明涉及光纤制备技术领域，尤其涉及一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置。

背景技术

近些年来，我国特种光纤行业的发展非常迅速，应用也越来越广泛，制作方法逐渐趋于成熟，其中圆偏振态保持光纤的使用量越来越大，主要应用于光纤传感和传输，例如电流互感器、光纤陀螺等。

在光纤网络系统中，无论是线偏振光还是圆偏振光，要求传输的偏振态是稳定的。由于圆偏振光传输比线偏振光传输具有很多优点，因此早在1980年法国光纤专家L.Jeunhomme和M.Monerie等人提出用圆偏振光取代线偏振光的设想，70年代末至80年代初，有一种制备圆偏振光的方法，在“冷”状态下将光纤硬行扭转，从而可以产生一定的保持圆偏振态功能，但由于光纤玻璃材料的强度限制，硬扭过头会使光纤断裂，操作不便，且硬扭状态难以保持，所以没有付诸大量实际应用。1990年，邓飞帆提出了在光纤陀螺中用圆偏振光的概念，此后圆偏振保持光纤的研制一直是主要研究课题。2004年，Kopp等提出通过高速旋转双折射光纤，可获得具有偏振和波长选择特性的光纤光栅，但是高性能的圆偏振保持光纤目前尚无成熟的制备工艺。

在我国，传统的圆偏振态保持光纤的制作方法是在拉丝过程中高速旋转预制棒来制备圆偏振态保持光纤，对设备精度要求高，同时对光纤预制棒直线度要求更高，很难制备出合格的圆偏振态保持光纤。

发明内容

本发明通过提供一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置，解决了现有技术中圆偏振态保持光纤的制备精度较低的问题。

本发明提供一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，包括：送纤装置、收纤装置、控制装置、飞秒激光诱导装置；

所述送纤装置、所述收纤装置用于牵引无芯光纤，控制所述无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，且所述飞秒激光诱导装置与所述无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置对所述无芯光纤进行激光聚焦加工，使得所述无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。

优选的，所述飞秒激光诱导装置包含空间光调制器，所述空间光调制器用于动态调整像差和焦点的形态。

优选的，所述送纤装置包含第一驱动电机，所述收纤装置包含第二驱动电机；所述第一驱动电机用于控制送纤速度，所述第二驱动电机用于控制收纤速度。

优选的，所述第一速率大于零，所述第二速率为零，所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述无芯光纤的轴向移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：

其中，V_(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与无芯光纤的轴向移动距离之间的函数；x表示无芯光纤的轴向移动距离。

优选的，所述第一速率为零，所述第二速率大于零，所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：