[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)光纖光柵溫度補償?shù)墓獠▽ЫY構及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210224313.6
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102759774A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設計）人: 高帥;金龍;關柏鷗;冉洋;孫立朋;李杰
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/02;G02B6/255
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi);郝文婷

技術領域

本發(fā)明涉及微納光纖光柵的光學技術領域，特別是一種實現(xiàn)光纖光柵溫度補償?shù)墓獠▽ЫY構及其制備方法。

背景技術

????隨著光纖通信和光纖傳感應用需求的不斷增加及其技術的不斷發(fā)展，作為近幾十年最重要的光子器件之一的光纖光柵得到了高度地關注和廣泛地研究，光纖光柵以其體積小、靈敏度高、波長編碼、抗電磁干擾、插入損耗低等優(yōu)點，在光纖傳感和光纖通信領域中得到廣泛應用。應用范圍包括通信用波分復用系統(tǒng)、建筑、石油化工、航空航天、國防、環(huán)保以及生物醫(yī)學。

在通信及部分傳感應用中，通常要求光柵對溫度的敏感度越低越好。以達到通信或傳感應用所需要的條件：不受外界溫度影響或不受溫度與外界另一因素的交叉影響。目前光纖光柵的溫度補償方法主要有以下幾種，雙熱膨脹材料封裝法、單熱膨脹材料封裝法、光子晶體光纖有效折射率調制法。例如文獻“Yonglin?Huang,?Jie?Li,?Guiyun?Kai,?Shuzhong?Yuan,?Xiaoyi?Dong.?Temperature?compensation?package?for?fiber?Bragg?gratings.?Microw.Opt.Techn.Let.?39(1),?70-72(2003).”，用兩種具有不同熱膨脹系數(shù)的材料將光纖光柵封裝起來，利用溫度變化時兩種材料縱向伸長不同對光纖光柵周期的影響來補償溫度變化對光柵的影響。又如文獻“T.?Iwashima,?A.?Inoue,?M.?Shigematsu,?M.?Nishimura?and?Y.?Hattori.?Temperature?compensation?technique?for?fibre?Bragg?gratings?using?liquid?crystalline?polymer?tubes.?Electron.?Lett.?33(5),?417-419(1997).”用具有負熱膨脹系數(shù)的液晶高分子聚合物套管封裝光纖光柵，此種結構使光纖光柵周期隨溫度升高而減小，從而進行溫度補償。用熱膨脹材料封裝光纖光柵進行溫度補償通常需要復雜的封裝結構，并且所用材料成本比較高。再如文獻“?Minh?Chau?Phan?Huy,?Guillaume?Laffont,?Véronique?Dewynter,?Pierre?Ferdinand,?Dominique?Pagnoux.?Passive?Temperature?Compensating?Technique?for?Microstructured?Fiber?Bragg?Gratings.?Sensors?Journal,?IEEE?8(7),?1073-1078(2008).”?在光子晶體光纖中注入折射率匹配液，當環(huán)境溫度變化時，匹配液折射率的變化對光纖光柵反射峰波長的影響與溫度的影響相反，從而可以實現(xiàn)溫度補償?shù)哪康摹４朔N溫度補償方法所需光纖比較昂貴，并且對所用光子晶體光纖的幾何參數(shù)要求非常高。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種實現(xiàn)光纖光柵溫度補償?shù)墓獠▽ЫY構及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術對光纖的溫度補償技術價格昂貴及制作復雜的技術問題。

采用的技術方案如下：

一種實現(xiàn)光纖光柵溫度補償?shù)墓獠▽ЫY構，包括微納光纖，在微納光纖上刻寫有微納光纖光柵，微納光纖光柵被封裝在一密閉并且充滿具有負熱光系數(shù)的折射率補償液的結構中，且所述微納光纖的直徑由折射率補償液的折射率及熱光系數(shù)確定。

進一步的，所述微納光纖的直徑采用如下方式確定：

根據(jù)折射率補償液的折射率及熱光系數(shù)計算在不同直徑值下微納光纖光柵的溫度敏感度，選取令溫度敏感度絕對值小于?0.001nm/℃的直徑值作為所述微納光纖的直徑。

進一步的，所述微納光纖采用熔融拉錐方法制得，微納光纖直徑根據(jù)需要拉錐成所需大小。?

進一步的，所述微納光纖由單模光纖、多模光纖、摻雜光纖、保偏光纖或光子晶體光纖拉制而成。

進一步的，所述折射率補償液的折射率隨溫度變化近似于線性關系。所述的近似于線性關系，其要求為線性擬合回歸因子R2>0.999.

進一步的，所述折射率補償液為酒精，所述酒精的純度為99.8%~100%。

一種實現(xiàn)光纖光柵溫度補償?shù)墓獠▽ЫY構的制備方法，所述方法包括：

確定具有負熱光系數(shù)的折射率補償液；

制作微納光纖，并在微納光纖上制作微納光纖光柵，所述微納光纖的直徑根據(jù)折射率補償液的折射率及熱光系數(shù)確定；