[发明专利]光纤布喇格光栅的棱镜制造方法

说明书

本发明属于光纤光栅的制造技术领域。

光纤布喇格光栅(简称FBG)是光纤通信和光纤传感领域的新的重要的基础元件，有着极其广泛的应用。FBG的制造技术是人们极为关心的技术问题。

目前制造FBG有许多方法，举例如下：

全息相干法，这种方法具有成本低，易实现，改变FBG中心波长方便，可以制作特殊光栅(如chirped grating)等优点，其不足之处是，要求光源有很高的空间和时间相干性，对光路的调整要求苛刻；曝光时间长，有防震要求。

分波面相干法，其优点是方法简单，容易实现，其不足是晶体斜面倾角的容差小，在0.01°的范围，使加工难度增大。

位相光栅衍射相干法，该方法利用光栅衍射产生干涉场，对光源要求不严格，所需设备比较简单，但存在对光栅要求严格，相干场中有干扰级次存在，光栅要严格设计且价格高等不足之处。

本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种采用棱镜制造FBG的新方法，此方法容易实现，对棱镜制造精度要求不高。且制作FBG过程稳定，无0级干扰，应用灵活等优点。

本发明提出一种光纤布喇格光栅的棱镜制造方法，其特征在于：1)将一等腰熔融石英棱镜的底面置于靠近光纤的上方；2)用一束紫外光从棱镜顶角上方射入棱镜，产生两束光形成相干场，在棱镜底面外测相干场最大；3)使光纤置于所说的最大相干场区域内。

本发明所说的棱镜的三个通光面上还可镀有增透膜。所说的棱镜底面可制成一定曲率半径的曲面。

本发明的工作原理如下所述：一束紫外光，以棱镜1的棱为对称轴，对称地照射棱镜，产生两束光，在棱镜底面外侧形成相干场，产生干涉条纹；光纤2放在近场相干区3内，在相干条纹的作用下，光纤纤芯的折射率发生变化，在光纤轴线方向上，形成折射率高低相间的光栅，即得到光纤布喇格光栅一FBG。

如图1所示，棱镜的顶角为θ，正入射时，有： α = 2 arcsin ( n 1 n 0 sin β 2 ) - - - - ( 2 ) ]]>斜入射时，有： - arcsin [ n 0 n 1 cos ( θ 2 + ζ ) ] - θ - - - - ( 3 ) ]]> α = arcsin [ 1 n 0 cos θ 2 n 1 2 - n 0 2 cos 2 ( θ 2 - ζ ) - sin θ 2 cos ( θ 2 - ζ ) ] ]]> + arcsin [ 1 n 0 cos θ 2 n 1 2 - n 0 2 cos 2 ( θ 2 + ζ ) - sin θ 2 cos ( θ 2 + ζ ) ] ( 4 ) ]]>相干场条纹间距为：d就是所制造的FBG的栅距Λ。因此用不同顶角的棱镜可以得到不同栅距的FBG，对应不同的FBG中心波长λ_B；