[發明專利]一種基于空芯光子晶體光纖的光纖光柵器件

在審

• 申請號: 201811520131.7
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109581580A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 鄧洪昌;苑立波;歐陽瓊瓊;楊軍
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 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

本發明提供了一種基于空芯光子晶體光纖的光纖光柵器件。其特征是：所述器件主要由一根空芯光子晶體光纖1構成；其中該光纖主要包含周期性分布的空氣孔2、中空纖芯3以及環繞中空纖芯3的一層或多層微孔陣列4，通過加熱的方式在微孔陣列4上制作周期性的微形變5，通過在時間和空間位置上控制繞著光纖中軸線(或平行于中軸線的其他偏軸線)的轉動量和沿著光纖中軸線方向的平移量，就能制作出多種不同結構的周期性微形變，形成光纖光柵器件6，從而實現對空芯光子晶體光纖1傳導光波的調制，實現光濾波功能。本發明可用于光通信、光濾波、光傳感等領域，具有性能穩定，結構靈活等優點。

(一)技術領域

本發明涉及一種基于空芯光子晶體光纖的光纖光柵器件，可用于光通信、光 濾波、光傳感等，屬于光纖技術領域。具有性能穩定，結構靈活等優點。

(二)背景技術

光纖光柵是一種通過一定方法使光纖長度方向的折射率、形狀、應力等參數 發生周期性調制而形成的衍射光柵，是一種無源濾波器件。短周期光纖光柵的原 理是：當一束寬光譜光經過光纖光柵時，將產生模式耦合，滿足光纖光柵布拉格 條件的波長將產生反射，其余的波長透過光纖光柵繼續傳輸。而長周期光柵的原 理是：當一束寬光譜光經過光纖光柵時，向前傳輸的纖芯模式與同向的各階次的 高階包層模式之間進行耦合，由于其對傳導光場進行周期性調制，使基模和高階 模在滿足諧振條件的情況下發生能量轉換，高階模在傳輸一段距離之后被衰減掉， 形成損耗峰。由于光柵光纖具有體積小、熔接損耗小、全兼容于光纖、能埋入智 能材料等優點，并且其諧振波長對溫度、應變、折射率、濃度等外界環境的變化 比較敏感，因此在光纖通信和傳感領域得到了廣泛的應用。

基于空芯光子晶體光纖光柵的制備方法有很多。最常用的紫外曝光技術要求 在纖芯摻雜稀土元素以增強其光敏性，Jeremy Flannery等人基于這種技術提出了 兩種空芯光子晶體光纖光柵的寫入方法(Flannery,J.,et al.Optical Materials Express,2017,7(4),1198-1210)：一種是基于在纖芯內壁涂上光阻劑，另一種是在 光子晶體區域的一個或多個孔中填充紫外敏感環氧樹脂，以周期性的紫外固化形 成光纖光柵。然而，這種方式需要在空芯光子晶體光纖內添加涂覆或填充樹脂， 制作過程復雜，溫度穩定性較差。S.Savin等人(Savin,S.,et al.Optics letters,2000, 25(10),710-712)提出了利用機械應力來制作長周期光纖光柵的方法，但這種方 法形成的光柵結構會隨著長時間多次使用而發生改變，穩定性不好。N.Groothoff 等人(Groothoff,N.,et al.Optics Letters,2003,28(4),233-235)利用雙光子吸收的 方法，在純硅纖芯上寫入光子晶體光纖短周期光柵，該法對寫制環境要求較高。 發明專利(CN201410173103.8)提出了一種基于光子晶體光纖的膨脹型周期光纖 光柵及其制作方法，該方法通過在光子晶體光纖的包層空氣孔上制作周期性的膨 脹結構來形成長周期光纖光柵，然而由于這種方式是針對整個包層進行膨脹，因此形變量較大，不能形成更加精細的光柵結構。

與現有技術相比，本發明通過設計空芯光子晶體光纖的結構，加入環繞中空 纖芯的微孔陣列，不需要在已制備好的光纖中進行涂覆或填充操作，光纖結構更 加穩定；可采用激光刻寫的方式實現光纖光柵器件的刻寫，在實際使用該光纖光 柵的過程中不易受外界環境影響，并且由于微孔在光纖長度上的形變量可以很小 (小于微孔大小量級)，可以寫入具有更加精細空間結構的光柵；此外，由于微 孔的層數、孔徑距比等參數對傳導光場的影響非常顯著，因此可根據這些參數設 計出多種不同的空芯光子晶體光纖，采取不同的激光刻寫方式可刻寫出多種類型 的光纖光柵器件，具有極大的靈活性。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種基于空芯光子晶體光纖的光纖光柵器件及其制 備方法。

本發明的目的是這樣實現的：