[發明專利]絲箍式機械制長周期光纖光柵

有效

• 申請號: 202010461234.1
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111722315B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張明;王棟;沈小燕;杜穎;鄒俊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種絲箍式機械制長周期光纖光柵，包括絲箍裝置和一根光纖，絲箍裝置包括絲箍、彈簧和上下板，彈簧為鋼絲緊密纏繞制作形成供光纖插入的空腔，鋼絲橫截面直徑與光柵周期一致，彈簧的側邊設有上下板，彈簧的兩端分別連接絲箍，絲箍連接在上下板的兩端，上下板中部之間設有用以調節上下板間距的調節螺釘；彈簧中間部分橫截面半徑光纖半徑一致，彈簧兩側部分橫截面半徑比光纖半徑大；通過調節螺釘使得上下板分離，兩側絲箍收縮，然后利用絲箍帶動彈簧收縮以進一步對放入彈簧里面的光纖施加壓力，從而產生長周期光纖光柵。本發明結構簡單、制作使用方便、適用場景多、具有諧振波長可調諧、模式耦合強度可控、光柵可擦除。

技術領域

本發明涉及光纖傳感領域和光纖通信無源器件領域，尤其涉及一種長周期光纖光柵(LPFG)。

技術背景

LPFG由于其制作簡單、易于連接、插入損耗低、無后向反射等優點，在光通信領域發揮著越來越重要的作用。長周期光纖光柵作用于同向傳輸的纖芯導模和包層模之間，它將纖芯導模耦合到向前傳輸的包層模從而形成諧振波長的損耗峰，呈現出透射型帶阻濾波特性。此外，LPFG對環境參數(折射率、溫度、濕度、應力、彎曲、扭曲等)的變化很敏感，因此，在傳感測量方面也具有很大的競爭優勢。

LPFG的濾波特性，如損耗幅度、共振波長和抑制帶寬一般由制造工藝決定，并且不能改變。目前長周期光柵的制作大多采用在摻鍺載氫光纖中，通過紫外激光加掩膜版對纖芯進行照射，從而引入大的折射率周期性變化來實現；這種長周期光纖光柵的性能，包括應力、溫度、彎曲等，易受外界環境的影響。另一種常見的制作長周期光纖光柵的工藝，是使用CO₂激光逐點寫入的方法使得光纖纖芯折射率產生周期性變化；這種方法可獲得較大的有效折射率變化，器件性能穩定，然而工藝復雜，成本昂貴，不適合大規模生產。另外是一些機械制長周期光纖光柵(MLPFG)，已被廣泛研究和開發應用于光通信和光纖傳感器，如可調諧陷波濾波器、增益平坦濾波器、光纖負載傳感器和多參數傳感等。與紫外誘導的長周期光纖光柵(UV-LPFG)相比，它更容易形成光柵，并且可以通過改變外部壓力來調節諧振波長處的峰值損耗。制作MLPFG的方法有很多，典型的是通過周期性凹槽和平板，或者兩個周期性凹槽對光纖施加壓力。其他方法還有：使用尼龍線纏繞，利用彈簧、周期性排列的石墨棒或金屬絲壓制等。但是，幾乎所有的MLPFG都不能脫離復雜、笨重、大體積的施力裝置而獨立使用，這大大限制了MLPFG的應用范圍和場合。

所以目前提出的MLPFG的制作方式笨重復雜，不易調節，這就導致了MLPFG的應用存在著很大問題。

發明內容

為了克服現有技術的笨重復雜、不易調節的不足，為了實現一種可以滿足濾波效果、可脫離復雜受力裝置單獨使用等需求的長周期光柵(LPFG)，本發明提供了一種結構簡單、制作使用方便、適用場景多、具有諧振波長可調諧、模式耦合強度可控、光柵可擦除等優點的絲箍式機械制長周期光纖光柵(MLPFG)。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種絲箍式機械制長周期光纖光柵(MLPFG)，包括絲箍裝置、一根光纖，所述絲箍裝置包括絲箍、彈簧和上下板，彈簧為鋼絲緊密纏繞制作形成供光纖插入的空腔，鋼絲橫截面直徑與光柵周期一致，所述彈簧的側邊設有上下板，所述彈簧的兩端分別連接絲箍，絲箍連接在所述上下板的兩端，所述上下板中部之間設有用以調節上下板間距的調節螺釘；所述彈簧中間部分橫截面半徑光纖半徑一致，所述彈簧兩側部分橫截面半徑比光纖半徑大；

通過所述調節螺釘使得上下板分離，兩側絲箍收縮，然后利用絲箍帶動彈簧收縮以進一步對放入彈簧里面的光纖施加壓力，從而產生長周期光纖光柵。

進一步，所述光纖在插入彈簧凹槽前無需剝除涂覆層，甚至光纖帶有保護套也可直接放入彈簧。

所述彈簧及絲箍材料可采用韌性好的鋼絲，便于整體收縮。

所述光纖包括但不限于單模光纖。