一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法技術

本發明專利技術屬于光纖通信和光纖傳感技術領域，具體涉及一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法。本發明專利技術包括如下步驟：(1)將一段待寫入光柵的中空雙芯光纖涂覆層去除，并用光纖夾具固定；(2)向中空雙芯光纖內部充氣或者抽氣，使光纖內部氣壓大于或小于外界氣壓；(3)利用加熱元件加熱2s，使光纖向外膨脹或向內塌縮；(4)控制位移平臺將光纖向同一方向移動1mm，重新給光纖加熱，加熱時間均為2s；(5)重復步驟(3)、(4)獲得周期性結構，實現長周期光纖光柵的寫入。本發明專利技術僅有充氣或抽氣、加熱和水平前后移動光纖三個操作步驟，因此避免了以往寫柵方法的激光脈沖與光纖精確對準操作繁瑣的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光纖通信和光纖傳感
，具體涉及一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法。
技術介紹
光纖光柵是通過一定的方法在光纖纖芯形成永久性折射率周期性變化的光纖器件。長周期光纖光柵因其插入損耗低、背向反射小，其傳輸特性對溫度、應變、環境折射率等多種因素變化都比較敏感的優點，廣泛應用于通信和光纖傳感領域。中空雙芯光纖是由纖芯、環形包層和空氣腔構成。空氣腔位于環形包層中間，纖芯位于包層空氣腔內，融嵌在環形包層內壁上。對這種結構光纖的概念早在1976年已被提出(美國專利NO.3950073)。目前主要的長周期光纖光柵寫入方法有紫外激光的振幅掩模法和激光脈沖逐點寫入法。中國專利(CN101825740，CN101776780)是利用248nm的紫外激光，在通過一塊振幅掩模板后照射到載氫的光纖或摻鍺光纖上，從而永久改變纖芯折射率，制成長周期光纖光柵。這種方法具有較大的靈活性，對光柵的折射率調制結構可以任意進行設計制作，但其缺點是不能批量生產。用這種方法制作光柵時，采用具有光敏性的摻鍺石英光纖，形成的光柵熱穩定性差。使用載氫的光纖，寫入光柵后必須進行退火以消除光柵中的不穩定成分，因此這樣制作的光柵成本高但效率低。中國專利(CN101840019，CN03111552.7)采用10.6μm的CO2激光脈沖逐點寫入長周期光纖光柵的方法，這種方法的優點是靈活性高，使用普通光纖，不必載氫，不用掩模板，周期容易控制，對光源相干性沒有要求。缺點是CO2激光脈沖需要與纖芯精確對準，并且需要精確的運動控制機構，對于雙芯光纖需要多次對準操作，操作繁瑣，效率不高。中國研究人員采用聚焦光斑直徑50μm的CO2激光脈沖寫入長周期光纖光柵，所用到的同樣為中空雙芯光纖。缺點是需要對準激光的出射位置，CO2激光脈沖的聚焦平面需與雙芯組成的平面精確垂直，同時需要對光纖旋轉角度的精準控制，操作繁瑣，結構復雜(TingtingYuan,XingZhong,ChunyingGuan,*JiananFu,JingYang,JinhuiShi,andLiboYuan,Longperiodfibergratingintwo-coreholloweccentricfiber,OpticsExpress,Vol.23,No.26)。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法。本專利技術的目的是這樣實現的：一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法，包括如下步驟：(1)將一段待寫入光柵的中空雙芯光纖涂覆層去除，并用光纖夾具固定；(2)向中空雙芯光纖內部充氣或者抽氣，使光纖內部氣壓大于或小于外界氣壓；(3)利用加熱元件加熱2s，使光纖向外膨脹或向內塌縮；(4)控制位移平臺將光纖向同一方向移動1mm，重新給光纖加熱，加熱時間均為2s；(5)重復步驟(3)、(4)獲得周期性結構，實現長周期光纖光柵的寫入。所述的中空雙芯光纖由兩個光纖芯、環形包層和空氣腔構成；環形包層中間為空氣腔，兩個光纖芯位于包層空氣腔中，融嵌于環形包層內壁并且呈對稱分布。所述的中空雙芯光纖內部充氣，給光纖加熱，得到的是凸出型結構的長周期光纖光柵。所述的向中空雙芯光纖內部抽氣，給光纖加熱，光纖受熱塌縮，得到的是凹陷型結構的長周期光纖光柵。本專利技術的有益效果在于：本專利技術操作方式容易實現，只需要控制加熱時間、功率及光纖前后移動距離。成柵裝置結構簡單，且僅有充氣(抽氣)、加熱和水平前后移動光纖三個操作步驟，因此避免了以往寫柵方法的激光脈沖與光纖精確對準操作繁瑣的問題。附圖說明圖1雙芯中空光纖橫截面結構示意圖。圖2雙M型加熱元件結構示意圖。圖3(a)雙芯中空光纖由于熱膨脹產生形變圖。圖3(b)雙芯中空光纖由于熱塌縮產生形變圖。圖4中空雙芯長周期光纖光柵的寫入裝置示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做更詳細描述：本專利技術提供一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法。(1)將一段待寫入光柵的中空雙芯光纖涂覆層去除，并用光纖夾具固定；(2)向中空雙芯光纖內部充氣(抽氣)使光纖內部氣壓大于(小于)外界氣壓；(3)利用加熱元件加熱2s，使光纖向外膨脹(向內塌縮)；(4)控制位移平臺將光纖向同一方向移動1mm，重新給光纖加熱，加熱時間均為2s；(5)重復步驟(3)、(4)獲得周期性結構，實現長周期光纖光柵的寫入。本專利技術所述一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法的操作步驟如下：(1)將一段待寫入光柵的中空雙芯光纖涂覆層去除，并用光纖夾具固定；(2)向中空雙芯光纖內部充氣(抽氣)使光纖內部氣壓大于(小于)外界氣壓；(3)利用加熱元件加熱2s，使光纖向外膨脹(向內塌縮)；(4)控制位移平臺將光纖向同一方向移動1mm，重新給光纖加熱，加熱時間均為2s；(5)重復步驟(3)、(4)獲得周期性結構，實現長周期光纖光柵的寫入。所述的中空雙芯光纖有多個光纖芯、環形包層和空氣腔構成；環形包層中間為空氣腔，光纖芯位于包層空氣腔中，融嵌于環形包層內壁并且呈對稱分布。所述電發熱元件為雙M型，具有對稱結構，發熱區分別與光纖芯徑向對應，在加載不同的電流時，光纖芯所處溫度場不同，因而光纖芯產生的形變不同，從而得到多個參數不同的光纖光柵。向光纖內充入氣體然后打開加熱元件，光纖受熱膨脹，從光纖中抽氣然后打開加熱元件，光纖受熱塌縮，可以得到兩種結構不同的長周期光纖光柵。圖1為雙芯中空光纖橫截面結構示意圖，其中1為懸掛芯；2為環形包層；3為空氣腔。圖2為雙M型加熱元件結構示意圖。M1、M2為一對具有對稱結構的發熱元件，其材料為高溫石墨，四個腳為電極引腳，中間環形區域為加熱區。通過控制加載的電流大小來控制發熱區溫度。當M1、M2加載不同的電流時，光纖芯所處溫度場不同，因而光纖芯產生的形變不同，從而得到參數不同的光纖光柵。圖3(a)為向雙芯中空光纖中充氣時膨脹產生的形變；圖3(b)為向雙芯中空光纖中抽氣時塌縮產生的形變。長周期光纖光柵是由多個上述結構周期性排列構成。圖4為中空雙芯長周期光纖光柵的寫入裝置示意圖。其中4為充氣(抽氣)裝置，5為中空雙芯光纖，6為微動臺，能夠水平移動，7為加熱裝置，8光纖卡具。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將一段待寫入光柵的中空雙芯光纖涂覆層去除，并用光纖夾具固定；(2)向中空雙芯光纖內部充氣或者抽氣，使光纖內部氣壓大于或小于外界氣壓；(3)利用加熱元件加熱2s，使光纖向外膨脹或向內塌縮；(4)控制位移平臺將光纖向同一方向移動1mm，重新給光纖加熱，加熱時間均為2s；(5)重復步驟(3)、(4)獲得周期性結構，實現長周期光纖光柵的寫入。

【技術特征摘要】
1.一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將一段待寫入光柵的中空雙芯光纖涂覆層去除，并用光纖夾具固定；(2)向中空雙芯光纖內部充氣或者抽氣，使光纖內部氣壓大于或小于外界氣壓；(3)利用加熱元件加熱2s，使光纖向外膨脹或向內塌縮；(4)控制位移平臺將光纖向同一方向移動1mm，重新給光纖加熱，加熱時間均為2s；(5)重復步驟(3)、(4)獲得周期性結構，實現長周期光纖光柵的寫入。2.根據權利要求1所述的一種基于熱變形方式的中空雙芯長周期光纖光柵寫入方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：耿濤，麻鎮宇，蔣航，耿仕新，胡琪浩，楊文蕾，苑立波，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23