[發明專利]一種復合結構長周期光纖光柵

在審

• 申請號: 201410189023.1
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103941330A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 朱曉軍;章國安;徐晨;朱友華;曹張華;梁志鵬
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光纖光柵，尤其涉及一種復合結構長周期光纖光柵。

背景技術

光纖光柵具有制作工藝簡單、插入損耗小、全兼容于光纖、體積小、能埋入智能材料等有優點，現已廣泛應用于光纖通信和光纖傳感等領域。長周期光纖光柵是指光柵周期大于1微米的光纖光柵，它的耦合特征是纖芯中傳輸的基模與包層中傳輸的不同階次的包層模之間發生能量交換，從而造成與波長相關的傳輸損耗，是一種很好的帶阻濾波器件，且具有附加損耗小、后向反射小、體積小等優點，可廣泛應用于光纖通信和傳感中。

自1996年長周期光纖光柵問世以來，多種光柵加工技術被相繼提出。其中以紫外曝光法，二氧化碳激光技術為代表的激光刻寫技術得到大力的發展。近年來，隨著物聯網的發展，以長周期光纖光柵和核心的傳感器件得到大力的發展，長周期光纖光柵用作光纖傳感器的基本傳感原理是：當外界環境參量比如溫度、應變、壓力、環境折射率等發生變化時，使得光柵諧振波長(一般指諧波峰)的參量比如波長位置、幅度大小、偏振狀態等發生變化，從而通過測量諧波長參量的變化來探測外界環境參量的變化大小，這就實現了環境參量的測量，另一方面，長周期光纖光柵的周期相對較長，滿足相位匹配條件的是同向傳輸的纖芯基模和包層模，這將導致長周期光纖光柵的諧振波長的各個參量對外界環境的變化非常敏感，因此它具有良好的溫度、應變、彎曲、扭曲、橫向負載、濃度和折射率靈敏度，而隨著光纖器件集成化、微型化的發展，急需具有多功能、多性能的長周期光纖光柵，而目前雖然有不同的長周期光纖光柵刻寫方法，但是光柵分布(即折射率沿光纖纖芯橫截面分布)存在結構單一等現象，影響了長周期光纖光柵的發展。

目前，國際上主要有兩種形式的長周期光纖光柵結構按光柵橫截面折射率分布，一種是均勻的長周期光纖光柵，即折射率沿光纖的橫截面均勻變化，這種光柵結構具有良好的環境響應特性，即傳感特性，但是由于折射率沿光纖橫截面均勻分布，無偏振相關特性，不適合一些特殊的用途，如長波長光纖激光器等；另一種是傾斜長周期光纖光柵，由于其光柵的折射率沿光纖的橫截面分布是非均勻分布的，因此具有良好的偏振相關特性；但是由于傾斜光柵其折射率分布不均勻及需要精確控制傾斜角度，使得制作光柵的難度增大，不易于批量生產。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種制作簡單，結構變化豐富的復合結構長周期光纖光柵。

本發明揭示了一種復合結構長周期光纖光柵，包括纖芯，包覆在所述纖芯外部的光纖包層及包覆在所述光纖包層外部的光纖涂覆層，所述纖芯為上下錯位復合結構形成的長周期光纖光柵的纖芯。

所述纖芯的長周期光纖光柵為均勻周期或非均勻周期。

與現有技術相比，本發明的一種復合結構長周期光纖光柵，具有如下有益之處：

1)良好的環境響應特性，由于光柵折射率在成柵橫截面上非對稱分布，有利于環境響應的特性，也就是傳感特性；

2)良好的偏振相關特性，折射率沿光纖纖芯上下交錯分布，有利于偏振相關特性的響應；

3)豐富了光纖光柵的結構，目前光纖光柵的光柵折射率分布都比較單一，而本發明中復合結構的光柵結構，有利于光柵結構向多形式光柵結構發展，豐富了光柵的結構，拓展了光纖光柵的應用。

附圖說明

圖1a是本發明復合結構長周期光纖光柵的結構示意圖；

圖1b是本發明復合結構長周期光纖光柵橫截面折射率分布圖；

圖2a是現有均勻長周期光纖光柵的結構示意圖；

圖2b是現有均勻長周期光纖光柵橫截面折射率分布圖；

圖3a是現有傾斜長周期光纖光柵的結構示意圖；

圖3b是現有傾斜長周期光纖光柵橫截面折射率分布圖。

具體實施方式

下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。

如圖1a所示，本發明所揭示的一種復合結構長周期光纖光柵，包括纖芯1，包覆在所述纖芯外部的光纖包層2及包覆在所述光纖包層外部的光纖涂覆層3，所述纖芯1為上下錯位復合結構形成的長周期光纖光柵的纖芯，其光柵為均勻周期或非均勻周期，且形成的光斑大小也可進行調節。

如圖1b所示，本發明所揭示的一種復合結構長周期光纖光柵，在成柵橫截面上，光柵折射率呈現半圓分布，即在纖芯橫截面上一半的纖芯折射率發生變化，另外一半不變，這種折射率在橫截面上為非對稱分布，有利于偏振相關特性的響應；同時，光柵周期折射率沿光纖纖芯分布呈現上下交錯分布，這種結構有利于光柵的環境響應特性，即傳感特性。