[發明專利]一種高精細度光纖F-P腔和制備裝置及方法

在審

• 申請號: 201910872043.1
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110632704A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張強;李永民
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/25;B23K26/364
• 代理公司: 14115 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 程園園

本發明屬于光纖技術領域，具體涉及一種高精細度光纖F?P腔和制備裝置及方法。本發明具體解決高精細度光纖F?P腔的兩個鍍有高反射率薄膜平面絕對平行的問題。本發明高精細度光纖F?P腔包括鍍有高反射率薄膜的標準單模光纖和具有凹槽和高反射率薄膜的單模光纖以及毛細管組成。本發明制備裝置由CO₂激光器、擴束鏡、聚焦鏡和微動臺組成激光加工光路。本發明的制備方法是搭建激光加工光路，對單模光纖進行開設凹槽及鍍膜，將標準單模光纖和有凹槽的單模光纖用毛細管封裝形成高精細度光纖F?P腔。

技術領域

本發明屬于光纖技術領域，具體涉及一種高精細度光纖F-P腔和制備裝置及方法。

背景技術

光纖Fabry-Pérot(F-P)腔因其獨特的優勢被廣泛地應用于光纖通信及光纖傳感系統中。現有的光纖F-P腔主要包括三類：第一類是基于兩個光纖與空氣的反射面構成的雙光束干涉式F-P腔，其優點是制備工藝簡單，缺點是精細度太低，進而導致線寬大，傳感靈敏度低；第二類是利用兩個同中心波長的布拉格光柵構成的F-P腔，其精細度高于第一類，但是受限于布拉格光柵的反射率與光纖自身的吸收和非線性效應，其精細度依然偏低；第三類是直接在兩個光纖端面鍍高反射率薄膜進而構成F-P腔，由于高反射率薄膜的反射率可以遠高于布拉格光柵，同時其腔為空腔不存在吸收和非線性效應，因此這一類型的F-P腔可以實現更高的精細度，這一類型的F-P腔是一種典型的臨界腔，其精細度主要受限于兩個高反射率薄膜平面絕對平行的要求，這對光纖F-P腔的制備和封裝提出了極大的挑戰。

發明內容

針對高精細度光纖F-P腔的兩個鍍有高反射率薄膜平面絕對平行的問題本發明提供了一種高精細度光纖F-P腔和制備裝置及方法。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

本發明一種高精細度光纖F-P腔，包括左標準單模光纖和右標準單模光纖，在所述左標準單模光纖的右端面鍍有高反射率薄膜，在所述右標準單模光纖的左端面設有凹槽，在右標準單模光纖的左端面及凹槽的表面上鍍有高反射率薄膜，所述左標準單模光纖的右端和右標準單模光纖的左端通過毛細管封裝固定，左標準單模光纖的右端和右標準單模光纖的左端之間形成高精細度光纖F-P腔。該類型的F-P腔可以構成穩定腔，可以有效地解決現有雙平面光纖F-P腔的絕對平行的問題，構成穩定腔的要求為0＜1-L/R＜1 (Ⅰ)

其中，L是腔長，R是凹槽底部的曲率半徑。

光纖F-P腔的腔長L與入射光波長λ滿足如下關系：

2nL＝mλ (Ⅱ)

其中，n是腔內折射率，m是干涉級數。

所述凹槽深度0.01-10μm，寬度15-125μm。凹槽的深度和寬度決定于所需反射鏡的幾何尺寸和腔長，上述凹槽的深度和寬度的范圍基本覆蓋了構成穩定腔所需的幾何參數范圍。

所述凹槽的剖面為弧形，其底部近似為圓形，來匹配光的球面波前，構成穩定腔。

所述高精細度光纖F-P腔左標準單模光纖的右端面和右標準單模光纖的左端面之間的長度L為5μm-2mm。

所述毛細管的內徑為125-130μm，用于封裝常見的光纖，常見光纖的包層直徑一般為125μm。

本發明一種制備高精細度光纖F-P腔的裝置，包括CO₂激光器、擴束鏡、聚焦鏡和微動臺；所述CO₂激光器、擴束鏡、聚焦鏡和微動臺從左向右依次設置形成激光加工光路。CO₂激光器發出的激光先經過擴束鏡放大，再經過聚焦鏡的聚焦可以獲得更小的腰斑，將固定在微動態上的光纖調節與光路共軸，調節光纖在光軸上的位置可以加工不同幾何參數的凹槽，進而來滿足制備不同光纖F-P腔對凹槽幾何參數的要求。

本發明一種高精細度光纖F-P腔的制備方法，包括以下步驟：