[發(fā)明專利]一種摻雜光子晶體光纖的載氫增敏方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910048565.6
• 申請(qǐng)日: 2009-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101852885A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高侃;沙劍波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所
• 主分類號(hào): G02B6/02
• 分類號(hào): G02B6/02;G02B6/255
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 徐鈁

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及用于刻制光柵的摻雜光子晶體光纖的增敏方法。

背景技術(shù)：

光子晶體光纖又稱為微結(jié)構(gòu)光纖或多孔光纖，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是光纖的橫截面具有周期性的微孔結(jié)構(gòu)。它與普通單模光纖相比有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：可以在很大的頻率范圍內(nèi)支持光的單模傳輸；允許改變纖芯面積，以削弱或加強(qiáng)光纖的非線性效應(yīng)；可靈活地設(shè)計(jì)色散和色散斜率，提供寬帶色散補(bǔ)償。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，自1996年第一根光子晶體光纖被研制出來(lái)，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大。與此同時(shí)，基于光子晶體光纖的各種光纖器件也成為了研究的熱點(diǎn)。光纖光柵作為一種重要的光纖無(wú)源器件，在光纖通信，光纖激光器以及光纖傳感領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在光子晶體光纖上寫入光纖光柵，對(duì)光子晶體光纖的實(shí)用化具有重要意義。

光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過(guò)紫外光的照射在纖芯內(nèi)形成折射率周期性分布的空間相位光柵。光敏性是指物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)在外部光的作用下發(fā)生暫時(shí)或永久性改變的材料屬性。光纖光敏性的好壞直接影響在其上面制作光柵的效率及特性。高壓載氫技術(shù)是摻雜光纖最常見(jiàn)的增敏技術(shù)。它是將摻雜光纖直接放入高壓的氫氣環(huán)境中，通過(guò)高壓將氫氣分子緩慢地滲入光纖中。當(dāng)刻制光柵的時(shí)候，纖芯中游離的氫氣分子在紫外光的作用下與摻雜元素相互作用，引起纖芯折射率的快速變化，起到了增敏的效果。

氫氣分子在高壓的作用下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的載氫時(shí)間均勻擴(kuò)散到光纖的纖芯和包層中。當(dāng)光纖從高壓的氫氣環(huán)境中取出，放置到室溫和一個(gè)大氣壓的環(huán)境里，光纖中的氫氣會(huì)由于與外界大氣濃度的差異而逐漸逃逸出光纖。光纖中氫氣的擴(kuò)散可以分為兩個(gè)階段。第一階段：光纖包層中的氫氣首先向外界擴(kuò)撒，而纖芯中的氫氣濃度則保持不變；第二階段：包層中的氫氣繼續(xù)往外界擴(kuò)撒，而纖芯中的氫氣也開(kāi)始向包層進(jìn)行擴(kuò)撒，氣體濃度有顯著的下降。對(duì)于普通階躍型光纖來(lái)講，由于包層直徑達(dá)到數(shù)百微米，纖芯中的氫氣擴(kuò)散速度較慢，故經(jīng)過(guò)高壓載氫的光纖其光敏性可以保持一段較長(zhǎng)的時(shí)間通常可達(dá)數(shù)天。這提供了一個(gè)比較長(zhǎng)的周期，有利于光柵的批量制作。而對(duì)于纖芯摻雜的光子晶體光纖來(lái)講，由于在光纖的纖芯周圍存在大量與外界直接連通的空氣孔，纖芯中的氫氣很容易通過(guò)這些空氣孔直接逃逸到外界環(huán)境中。對(duì)于一段纖芯直徑為微米量級(jí)的光子晶體光纖來(lái)講，只需數(shù)分鐘的時(shí)間，纖芯中90％以上的氫氣就會(huì)逃逸出去。這給光柵的刻制帶來(lái)很大的困難。比如，通常來(lái)講光子晶體光纖的紫外刻制時(shí)間需要數(shù)分種，這樣沒(méi)等光柵刻完，纖芯中的氫氣就基本消失了。即便是第一根光柵刻制了出來(lái)，下一根光柵就無(wú)法繼續(xù)刻制了。所以有必要尋求一種簡(jiǎn)單可靠的載氫方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種摻雜光子晶體光纖的載氫增敏方法，它能夠解決載氫的摻雜光子晶體光纖從高壓氫氣環(huán)境中取出后，纖芯氫氣快速逃逸導(dǎo)致光敏性驟降的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是提出以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種摻雜光子晶體光纖的載氫增敏方法，其特征在于：將一根含有摻雜纖芯2和周期性空氣孔3的光子晶體光纖1兩端與含有纖芯5的階躍型光纖4相熔接。然后將光子晶體光纖1連同兩端的階躍型光纖4一起放入高壓氫氣環(huán)境中進(jìn)行載氫增敏處理。

所述方法包括以下步驟：

在載氫前先將光子晶體光纖的兩端進(jìn)行端面切平處理，再利用光纖熔接機(jī)將其兩端分別與兩根單模階躍型光纖相熔接；隨后將熔接好的光子晶體光纖放入高壓的高純氫氣環(huán)境中進(jìn)行載氫增敏處理。

本發(fā)明帶來(lái)以下有益效果：

現(xiàn)有技術(shù)中，光子晶體光纖由于其包層中間的空氣孔與外界直接連通，當(dāng)光纖從高壓氫氣環(huán)境中取出后，纖芯中的氫氣會(huì)快速?gòu)陌鼘涌諝饪字刑右莩鋈ィ构饷粜泽E降。本發(fā)明先將光子晶體光纖兩端進(jìn)行處理，然后通過(guò)高壓放電的方式與普通的階躍型光纖相熔接。在熔接的過(guò)程中，光子晶體光纖端面上的空氣孔會(huì)發(fā)生坍塌逐漸變?yōu)橐粋€(gè)實(shí)芯光纖并與階躍型光纖相融合。將光子晶體光纖與兩端的階躍型光纖一起放入高壓氫氣環(huán)境中。再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間載氫，當(dāng)光纖從高壓氫氣環(huán)境中取出后，由于普通階躍型光纖中不存在空氣孔，這樣就在光子晶體光纖的兩端形成氫氣塞，阻斷了其包層空氣孔與外界大氣的連通，從而達(dá)到以減緩纖芯中氫氣溢出速率的目的。這樣就能夠在一段比較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持光纖的光敏性。

本發(fā)明的摻雜光子晶體光纖的載氫增敏方法與常規(guī)的光纖載氫增敏方法相比，能夠顯著地減緩載氫光子晶體光纖從高壓氫氣環(huán)境中取出后纖芯中氫氣溢出的速率，長(zhǎng)時(shí)間保持載氫光子晶體光纖的光敏性。同時(shí)，由于其兩端熔接上了普通階躍型光纖，這也解決了光子晶體光纖端面耦合難的問(wèn)題，給光子晶體光纖光柵的性能測(cè)試帶來(lái)很大的方便。