[发明专利]一种可调控双折射的光纤光栅制备方法及制备装置

说明书

本发明提供的一种可调控双折射的光纤光栅制备方法以及制备装置，包括以下步骤：步骤S1：将光纤设置在位移平台上；步骤S2：激光经激光整形装置整形处理后聚焦到光纤上某个区域；位移平台带动光纤移动，使激光在光纤上诱导形成折射率调制区域，形成光纤光栅；步骤S3：通过偏振分析解调装置测试光纤光栅的双折射，比较双折射数据的反馈值与预设定目标值之间的差异；步骤S4：如双折射数据的反馈值与预设定目标值之间存在差异，则根据双折射数据的反馈值与预设定目标值之间的差异获得激光整形装置所需要调整参数；根据调整参数对激光整形装置进行调整，执行步骤S2以便实现对光纤光栅双折射的调控。

技术领域

本发明涉及光纤光栅制备技术领域，尤其涉及一种可调控双折射的光纤光栅制备方法及制备装置。

背景技术

光纤光栅具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、体积小、能大规模组网等一系列优异性能，是光纤通信和光纤传感等领域中的重要器件。

偏振相关损耗是指输入光信号在所有偏振状态下其传输功率的最大变化，主要用来衡量光器件或光学系统对传输光偏振态的敏感程度，是光纤光栅的一个重要参数。在光纤通信领域中，过高的偏振相关损耗会增加误码率；在光纤传感领域中，偏振相关损耗会影响光纤光栅的反射光谱稳定性，从而影响光栅的测量精度；光纤光栅的偏振相关损耗主要是由双折射引起，当激光诱导的折射率调制区并非圆对称时，光纤光栅的双折射会大大增加。

利用基于紫外连续激光的相位掩膜板法在光纤纤芯写制光纤光栅，形成的折射率调制区完全覆盖纤芯，可以获得较低的双折射系数，从而降低了光纤光栅的偏振相关损耗。然而，基于紫外连续激光制备的光纤光栅需要对光纤进行增敏处理，获得的光栅通常是I型光栅，不能在高温环境下长时间稳定工作，在高温传感领域受到很大限制。利用飞秒激光相位掩膜板法可以制备Ⅱ型光栅，大大提高光纤光栅的耐受温度，并且无需对光纤进行增敏处理。但是，写制光纤光栅波分复用阵列时需要不同周期的相位掩膜板，灵活性大大下降。利用飞秒激光逐点法可以灵活地制备不同周期的耐高温光纤光栅。然而，飞秒激光经物镜聚焦后，在光纤纤芯截面形成椭圆形聚焦点，并非是圆形聚焦点，从而引发双折射现象，导致偏振相关损耗增加，进而影响光纤光栅在光纤传感和光纤通信中的应用。

另外，在某些特定场景中，高双折射光纤光栅也具有重大的应用价值。随着科技的发展以及5G技术的广泛部署应用，人工智能的时代正在来临。智能机器人可以在一些极端环境下代替人工工作，避免一些危险事情发生，因此具有重大的发展价值。

高双折射光纤光栅传感器可应用在智能机器人手指作为压力传感器，当机器人手指感受到不同压力时，传感器都能得到实时的感知与反馈。当沿着高双折射光纤光栅传感器不同方向施加外界压力时，传感器会有不同的光谱响应，通过光谱仪或者偏振分析解调系统，可以解调出高双折射光纤光栅偏振光谱的变化，从而获得不同方向的横向压力响应。高双折射光纤光栅传感器是一种优良的横向压力传感器。

发明内容

鉴于上述需求，本发明的目的在于提供一种可调控双折射光纤光栅的制备方法及装置，旨在实现对光纤光栅双折射的调控，以便获得所需要的高双折射光纤光栅或低双折射光纤光栅。

本申请所提供的一种可调控双折射的光纤光栅制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：将光纤设置在位移平台上；

步骤S2：使激光器装置发射的激光经激光整形装置整形处理后由圆形光斑变成线形光斑；将整形处理后的激光聚焦到光纤上某个区域；

位移平台带动光纤移动，使激光在光纤上诱导形成折射率调制区域，形成光纤光栅；

步骤S3：通过偏振分析解调装置测试光纤光栅的双折射，比较双折射数据的反馈值与预设定目标值之间的差异；

步骤S4：如双折射数据的反馈值与预设定目标值之间存在差异，则根据双折射数据的反馈值与预设定目标值之间的差异获得激光整形装置所需要调整参数；根据调整参数对激光整形装置进行调整，执行步骤S2以便实现对光纤光栅双折射的调控。