[發(fā)明專利]一種琺布里-珀羅干涉儀及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210046961.7
• 申請(qǐng)日: 2012-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN102565926A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫琪真;張杰君;梁瑞冰;沃江海;李曉磊;劉德明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/02
• 分類號(hào): G02B6/02;G01B9/02
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 周發(fā)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖器件和光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種琺布里-珀羅干涉儀及其制備方法。

背景技術(shù)

微納光纖是指光纖直徑在微米或納米量級(jí)的光纖，相比于普通光纖，微納光纖具有很強(qiáng)的倏逝場(chǎng)，使其對(duì)附近及表面介質(zhì)的變化非常敏感。外界折射率的變化會(huì)引起微納光纖有效折射率、傳輸損耗的改變。微納光纖的倏逝場(chǎng)特性使其在可調(diào)濾波器、折射率傳感器的研究中吸引了越來越多的關(guān)注。制備能夠在亞波長尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)低損耗傳輸?shù)奈⒓{光纖對(duì)構(gòu)造微型化光學(xué)器件有重要的意義。采用火焰加熱一步拉伸法制備微納光纖，微納光纖可以由普通光纖加熱后拉制而成，成本低廉、制作簡單，具有很高的實(shí)用性。浙江大學(xué)童利民等申請(qǐng)的專利“制備微納光纖的裝置(專利號(hào)：200810164188.8)”，制備裝置主要由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)、兩個(gè)光纖夾具和一個(gè)加熱裝置構(gòu)成，采用雙邊拉伸可制得長度15～25mm，直徑1μm～3μm的雙錐形微納光纖，具有較高的重復(fù)率。

光纖琺布里-珀羅干涉儀是一種常用的干涉結(jié)構(gòu)。把兩個(gè)光纖布拉格光柵串聯(lián)即可形成一個(gè)琺布里-珀羅干涉儀，光在兩個(gè)光柵之間多次反射諧振，發(fā)生多光束干涉。干涉儀的自由光譜范圍、透射峰寬度可以通過改變光纖布拉格光柵的反射率和間隔來隨意設(shè)置。由于琺布里-珀羅干涉儀具有較高的干涉條紋精細(xì)度，其在高精度傳感和濾波應(yīng)用中有很大的優(yōu)勢(shì)。

Anbo?Wang等人在文章“Multiplexed?Fiber?Fabry-Perot?Interferometer?Sesnsor?Based?on?Ultrashort?Bragg?Gratings”，IEEE?Photonics?Technology?Letter，vol.19，No.8，p.622-624中，介紹使用248nm?KrF準(zhǔn)分子激光器采用相位掩模板法制備相鄰的超短布拉格光柵，構(gòu)造光纖琺布里-珀羅干涉儀，并實(shí)現(xiàn)復(fù)用傳感。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種光纖琺布里-珀羅干涉儀，具有結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種新型的光纖元件，其技術(shù)構(gòu)思為：將微納光纖的倏逝場(chǎng)特性和光纖琺布里-珀羅干涉儀的波長選擇特性結(jié)合起來，改變外界折射率會(huì)引起此元件濾波特性的變化，如反射峰和透射峰位置、自由光譜范圍等。因此可以簡單地利用于折射率傳感器和可調(diào)諧濾波器的設(shè)計(jì)。此外，由于不涉及任何電學(xué)部分，此光纖元件還具有不受電磁干擾、靈敏度高、響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確性高的一系列優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提出的琺布里-珀羅干涉儀，包括在一段光纖上刻寫了第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵，其特征是，所述第一、第二光纖布拉格光柵之間通過微納光纖連接，所述微納光纖作為諧振腔。

優(yōu)選的，所述微納光纖的光纖直徑在0.1～10μm之間，拉制的長度在0.5～3cm之間。

本發(fā)明提供了所述的琺布里-珀羅干涉儀的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在光學(xué)平臺(tái)上，利用電動(dòng)平移臺(tái)和光纖夾具將一段光纖固定，然后在所述光纖前方平行放置一相位掩模板，所述相位掩模板中間前方放置一個(gè)金屬擋板；用紫外激光對(duì)所述相位掩模板進(jìn)行掃描照射，即在所述光纖上形成第一光纖布拉格光柵、無光柵結(jié)構(gòu)區(qū)域和第二光纖布拉格光柵交替結(jié)構(gòu)；

移去所述相位掩模板和金屬擋板，將氫氣火焰對(duì)準(zhǔn)所述無光柵結(jié)構(gòu)區(qū)域并加熱，用于固定所述光纖的電動(dòng)位移平臺(tái)同時(shí)開始相離運(yùn)動(dòng)，待光纖拉伸為所述微納光纖且達(dá)到所需長度后，停止拉伸，并迅速撤去氫氣火焰，即完成所述琺布里-珀羅干涉儀的制備。

本發(fā)明的的琺布里-珀羅干涉儀，其測(cè)量原理如下：

根據(jù)光纖干涉理論，能被圖1所示琺布里-珀羅干涉儀透射的波長λ_m滿足：

λm=2mLeffneff---(1)]]>