锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法

专利名称：锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法
技术领域：
本发明涉及锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法，适用于光纤通信、光纤
传感、交通信息工程及控制技术、微波光子(RoF: Radio over Fiber)、光纤激光器 等领域。
背景技术：
光纤布拉格光栅的周期为纳米量级，广泛应用于光纤通信、光纤传感、交通 信息工程及控制技术、微波光子(RoF: Radio over Fiber)、光纤激光器等领域中。 如果光栅的周期达到数十微米以上，称之为长周期光纤光栅。长周期光栅将光 纤中传输的某频率段的光耦合到包层损耗掉，而不是像光纤布拉格光栅把光反 射回去，因而长周期光栅可以用作EDFA的增益平坦器件、波长选择性耦合器 和上/下话路器。由于长周期光栅周期大，应力和温度的改变将引起光栅的应变， 耦合到包层中的波长发生较大的变化。因此长周期光栅也可以用于光纤应力、 温度和气体等传感，利用长周期光栅的非线性可以构造全光信号处理逻辑门； 利用长周期光栅在传输带宽内的色散，可以对通信线路进行透过式色散补偿。 长周期光栅的广泛应用推动了长周期光栅写入技术的发展。长周期光栅的周期 比光纤布拉格光栅的大很多， 一般在百微米以上，因而长周期光栅的写入要比 布拉格光栅容易，最早采用的是强度掩模法，现在又发展了如C02激光和电弧加 热微弯法、微透镜阵列法、离子刻腐法，以及机械压痕法等。
已有的强度掩模法、C02激光微透镜阵列法，这些方法是对光纤的折射率作 用，形成周期性的改变；或者电弧加热微弯法、机械压痕法，通过微弯模式耦 合实现的，微弯难以控制和保持；离子刻蚀法，刻蚀的成本很高，并且只能刻
蚀掉包层，也不能同比例的刻蚀包层和纤芯。这些制作长周期光纤光栅的方法， 光纤的几何尺寸或者纤芯的几何尺寸没有变化，没有办法提高从结构上增强长 周期光纤光栅对外界环境的感知能力；另外，要得到较强的耦合效果，需要较 长的耦合区域，使得长周期光纤光栅的纵向尺度比较大，不利于应用。
由于上述长周期光纤光栅应用和制作的不足，把发明提出了一种锥形耦合长 周期光纤光栅及其制作方法。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有的长周期光纤光栅成本高、对外界环 境的感知能力低、耦合效果低的不足，拓展长周期光纤光栅的种类，提供一种 锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法。
本发明的技术方案
一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法，该制作方法的具体步骤-步骤l，光纤的一端固定在移动装置上，另一端经定滑轮固定在重物上； 左光纤夹持V型槽或/和右光纤夹持V型槽固定在移动平台上； 光纤支撑在移动装置和定滑轮之间的左光纤夹持V型槽和右光纤夹持V型
槽中，剥除左光纤夹持V型槽和右光纤夹持V型槽之间的光纤的涂覆层；
在重物的作用下，光纤保持平直后，将光纤夹持在左右两个光纤夹持V型
槽中；
步骤2，将上加热装置和下加热装置置于光纤涂覆层被剥除部位的最左端或 最右端；
步骤3，启动上加热装置和下加热装置对光纤加热至熔融温度； 步骤4，使移动平台带动左光纤夹持V型槽或右光纤夹持V型槽对光纤拉锥， 拉锥完成后，使用移动装置把光纤向右或向左移动长周期光纤光栅的一个周期，完成第一次拉过程；重复3 3000次拉锥过程，制作出周期性的锥形耦合长周期 光纤光栅。
锥形耦合长周期光纤光栅是由周期性的锥形耦合组成的。
步骤4中对光纤拉锥，拉锥完成后，或使用上加热装置和下加热装置向左 或向右移动锥形耦合长周期光纤光栅的一个周期，完成第一次拉过程；重复 3 3000次拉锥过程，制作出周期性的锥形耦合长周期光纤光栅。
本发明的有益效果拉锥是逐点实施的，可以方便控制制作的锥形耦合长 周期光纤光栅；拉锥区域包层、纤芯同比例减少，模式耦合更强烈，较短的耦 合区域可以实现更强的耦合效率；拉锥后，光纤芯径变细，对外界的参数变化 更加敏感，用于传感系统具有更好的特性。对制作锥形耦合长周期光纤光栅的 光纤没有光敏性要求，使各种规格和材料的光纤都可以制作出锥形耦合长周期 光纤光栅。


图1移动平台处于左侧的锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法示意图。 图2移动平台处于右侧的锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法示意图。 图3具有双侧移动平台的锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。 实施例一
本实施例结合图l进一步说明； 一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法的步骤
步骤1，普通单模光纤7的一端固定在移动装置1上，另一端经定滑轮5固
定在重物6上；
左光纤夹持V型槽21固定在移动平台4上；
普通单模光纤7支撑在移动装置1和定滑轮5之间的左光纤夹持V型槽21 和右光纤夹持V型槽22中，剥除左右光纤夹持V型槽之间的普通单模光纤7 涂覆层，长度为30mm;重物6为3克，在重物6的作用下，普通单模光纤7 保持平直后，再将普通单模光纤7夹持在左右光纤夹持V型槽中；
步骤2，将电弧加热装置31和电弧加热装置32置于普通单模光纤7涂覆层 被剥除部位的最左端；
步骤3，启动电弧加热装置31和电弧加热装置32对普通单模光纤7加热至 熔融温度；
步骤4，移动平台4移动O.lmm，带动光纤夹持V型槽21对普通单模光纤7 拉锥，拉锥完成后，使用移动装置1把普通单模光纤向左移动锥形耦合长周期 光纤光栅一个周期0.5mm，完成第一个拉锥步骤。重复5次拉锥过程，制作出 一个周期为0.5mm的5次锥形变化的锥形耦合长周期光纤光栅。 实施例二
本实施例结合图l进一步说明 一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法的步骤
步骤1，有源光纤7的一端固定在移动装置1上，另一端经定滑轮5固定在 重物6上；
左光纤夹持V型槽21固定在移动平台4上；
有源光纤7支撑在移动装置1和定滑轮5之间的光纤夹持V型槽21和光纤 夹持V型槽22上，并将其间的有源光纤7涂覆层剥除，长度为100mm;重物6 为5克，在重物6的作用下，有源光纤7保持平直；将有源光纤7夹持在左右
光纤夹持V型槽中；
步骤2，将激光加热装置31和激光加热装置32置于涂覆层剥除部位的最左
端；
步骤3，启动激光加热装置31和激光加热装置32对普通有源光纤7加热至 熔融温度；
步骤4，移动平台4移动0.08mm，带动光纤夹持V型槽21对有源光纤7拉 锥，拉锥完成后，使用移动装置1把有源光纤向左移动锥形耦合长周期光纤光 栅一个周期0.5mm，完成第一个拉锥步骤。重复5次拉锥过程，每次拉锥后， 移动装置1把有源光纤向左移动的距离增加O.Olmm，制作出一个初始周期为 0.5mm的变周期5次锥形变化的锥形耦合长周期光纤光栅。
实施例三
本实施例结合图2进一步说明； 一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法的步骤
步骤1，光子晶体光纤7的一端固定在移动装置1上，另一端经定滑轮5固 定在重物6上;光子晶体光纤7支撑在移动装置1和定滑轮5之间的光纤夹持V 型槽21和光纤夹持V型槽22上，并将其间的光子晶体光纤7涂覆层剥除，长 度为500mm;重物6为8克，在重物6的作用下，光子晶体光纤7保持平直； 将光子晶体光纤7夹持在两个光纤夹持V型槽之间； 右光纤夹持V型槽22固定在移动平台4上；
步骤2，将氢氧焰加热装置31和氢氧焰加热装置32置于涂覆层剥除部位的 最右端；
步骤3，启动氢氧焰加热装置31和氢氧焰加热装置32对光子晶体光纤7加 热至熔融温度；
步骤4，移动平台4移动0.05mm，带动光纤夹持V型槽21对光子晶体光纤 7拉锥，拉锥完成后，使用氢氧焰加热装置31和氢氧焰加热装置32向左移动锥 形耦合长周期光纤光栅一个周期lmm，完成第一个拉锥步骤。重复100次拉锥 过程，制作出一个始周期为lmm IOO次锥形变化的锥形耦合长周期光纤光栅。
实施例四
本实施例结合图3进一步说明； 一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法的步骤-
步骤1，保偏光纤7的一端固定在移动装置1上，另一端经定滑轮5固定在 重物6上；保偏光纤7支撑在移动装置1和定滑轮5之间的光纤夹持V型槽21 和光纤夹持V型槽22上，并将保偏光纤7涂覆层剥除，长度为10000mm;重 物6为10克，在重物6的作用下，保偏光纤7保持平直；将保偏光纤7夹持在 两个光纤夹持V型槽之间；
左光纤夹持V型槽21固定在移动平台4上；右光纤夹持V型槽22固定在 移动平台41上；
步骤2，将电弧加热装置31和电弧加热装置32置于涂覆层剥除部位的最右
端；
步骤3，电阻丝加热装置31和电阻丝加热装置32对保偏光纤7加热至熔融 温度；
步骤4，移动平台4移动0.18mm，带动光纤夹持V型槽21对保偏光纤7拉 锥，拉锥完成后，使用移动装置1把保偏光纤7向右移动锥形耦合长周期光纤 光栅一个周期5mm，完成第一个拉锥步骤。重复2000次拉锥过程，制作出一个 始周期为5mm2000次锥形变化的锥形耦合长周期光纤光栅。
实施例五
本实施例结合图3进一步说明； 一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法的步骤
步骤1，任意材料和规格的光纤7的一端固定在移动装置1上，另一端经定 滑轮5固定在重物6上；任意材料和规格的光纤7支撑在移动装置1和定滑轮5 之间的光纤夹持V型槽21和光纤夹持V型槽22上，并将任意材料和规格的光 纤7涂覆层剥除，长度为50-12000mm;重物6为3-12克，在重物6的作用下， 任意材料和规格的光纤7保持平直；将任意材料和规格的光纤7夹持在两个光 纤夹持V型槽之间；
'左光纤夹持V型槽21固定在移动平台4上或/和右光纤夹持V型槽22固定 在移动平台41上；
步骤2，将加热装置31和加热装置32置于涂覆层剥除部位的最右端；加热 装置可以为氢氧焰、或者电弧、或者电阻丝或激光加热装置；
步骤3,加热装置31和加热装置32对任意材料和规格的光纤7加热至熔融 温度；
步骤4，移动平台4移动0.01-0.2mm，带动光纤夹持V型槽21对任意材料 和规格的光纤7拉锥，拉锥完成后，使用移动装置1把保任意材料和规格的光 纤7向右移动锥形耦合长周期光纤光栅一个周期0.2-6mm，完成第一个拉锥步 骤。重复3-3000次拉锥过程，制作出一个多次锥形变化的锥形耦合长周期光纤 光栅。
权利要求
1. 一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法，其特征在于，该制作方法的具体步骤步骤1，光纤(7)的一端固定在移动装置(1)上，另一端经定滑轮(5)固定在重物(6)上；左光纤夹持V型槽(21)或右光纤夹持V型槽(22)固定在移动平台(4)；光纤(7)支撑在移动装置(1)和定滑轮(5)之间的左光纤夹持V型槽(21)和右光纤夹持V型槽(22)中，剥除左光纤夹持V型槽(21)和右光纤夹持V型槽(22)之间的光纤(7)的涂覆层；在重物(6)的作用下，光纤(7)保持平直后，将光纤(7)夹持在左右两个光纤夹持V型槽中；步骤2，将上加热装置(31)和下加热装置(32)置于光纤(7)涂覆层被剥除部位的最左端或最右端；步骤3，启动上加热装置(31)和下加热装置(32)对光纤(7)加热至熔融温度；步骤4，使移动平台(4)带动左光纤夹持V型槽(21)或右光纤夹持V型槽(22)，对光纤(7)拉锥，拉锥完成后，使用移动装置(1)把光纤向右或向左移动锥形耦合长周期光纤光栅的一个周期，完成第一次拉过程；重复3～3000次拉锥过程，制作出周期性的锥形耦合长周期光纤光栅。
2.根据权利要求1所述的一种锥形耦合长周期光纤光栅制作方法，其特征 在于步骤4中对光纤(7)拉锥，拉锥完成后，使用上加热装置(31)和下加 热装置(32)向左或向右移动锥形耦合长周期光纤光栅的一个周期，完成第一次 拉过程；重复3 3000次拉锥过程，制作出周期性的锥形耦合长周期光纤光栅。
3.—种锥形耦合长周期光纤光栅，其特征在于锥形耦合长周期光纤光 栅是由周期性的锥形耦合组成的。
全文摘要
一种锥形耦合长周期光纤光栅及其制作方法，适用于光纤通信、传感、微波光子等领域。该方法是将光纤(7)的一端固定在移动装置(1)上，另一端经定滑轮(5)固定在重物(6)上，光纤支撑在左光纤夹持V型槽(21)和右光纤夹持V型槽(22)中，重物使光纤处于拉直状态后，夹持在左右两个光纤夹持V型槽中；剥除光纤夹持V型槽间光纤的涂覆层；利用上下加热装置(31)和(32)对涂覆层剥除部位加热至熔融温度；使移动平台(4)带动左光纤夹持V型槽对光纤拉锥，完成后，移动装置使光纤移动一个周期；重复拉锥步骤，实现多次拉锥制作出锥形耦合长周期光纤光栅。锥形耦合长周期光纤光栅是由周期性的锥形耦合区域组成。
文档编号G02B6/02GK101393301SQ20081022629
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者冯素春, 宁提纲, 帆 张, 毅 戴, 朱翀宇, 晶 李, 王春灿, 胡旭东, 丽 裴, 郑晶晶 申请人:北京交通大学