[發明專利]光纖器件、制造方法及光纖內聲致馬赫曾德干涉儀

在審

• 申請號: 202110119552.4
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112764164A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 高峰;韓小芳;許京軍;張國權
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02F1/125
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發明公開了光纖器件、制造方法及光纖內聲致馬赫曾德干涉儀，光纖器件包括：單模光纖以及形成于單模光纖一段區域上的三明治結構，三明治結構用于產生聲光效應；三明治結構包括與單模光纖同軸的第一聲光作用區、第二聲光作用區和干涉臂區，干涉臂區位于第一聲光作用區和第二聲光作用區之間；第一聲光作用區與第二聲光作用區的直徑相等，第一聲光作用區的直徑小于單模光纖中包層的直徑且大于單模光纖中纖芯的直徑；干涉臂區的直徑小于第一錐區的直徑且大于單模光纖中纖芯的直徑。實現使光纖內聲致馬赫曾德干涉儀的結構緊湊、調諧快速、性能穩定、易于制備并降低制造成本。

技術領域

本發明涉及光信息處理領域，更具體地，涉及一種光纖器件、制造方法及光纖內聲致馬赫曾德干涉儀。

背景技術

由于其與光纖系統極好的兼容性，良好的環境適應能力，低插損和多通道濾波特性，全光纖馬赫曾德干涉儀已經被廣泛應用到濕度、溫度、應變、溶液濃度等傳感和通信領域。

與雙臂獨立型全光纖馬赫曾德干涉儀相比，緊湊的同軸單根光纖式馬赫曾德干涉儀更加受到研究者們的關注。

到目前為止，多種方法已經被用來構建全光纖同軸馬赫曾德干涉儀，包括模場失配熔接技術、由飛秒激光制備的傾斜光束分束法，級聯光柵長度相等的或者不匹配的長周期光纖光柵，接入特種光纖的方法，基于微納結構結合光纖內空氣腔等。其中，光纖橫向錯位焊接技術不僅費時并且重復性較差，插損大。基于飛秒激光寫入法構建的光纖內傾斜分束法光學器件都是分離的元件，這就要求精確的光路對準及較高的機械穩定性。基于級聯長周期光纖光柵對具有較高的模式耦合效率，但是，制備一對相同的長周期光纖光柵通常是具有挑戰性的。級聯非對稱長度的長周期光纖光柵對，可以部分消除上述對稱長周期光纖光柵對制備上的難題，但是，基于溫度、應力或手動偏振的改變帶來的梳狀濾波譜的調諧性，很難滿足光譜快速響應的要求，特別是難以滿足在光通信領域快速路由的需求。

考慮到聲光效應具有快速調諧和寬的光譜響應范圍的特征，基于聲光作用在光纖中構建全光纖同軸馬赫曾德干涉儀在近年來越來越引起人們的關注。一些好的想法被相繼提出，包括聲光可調諧濾波器和錐形熔融光纖的平行貼合，兩段由刻蝕或者高溫熔錐技術制備的凸形三明治結構等。盡管凸形三明治樣品響應時間縮短到了370μs，但仍然顯現出制備工藝上的繁瑣，結構上的脆弱和尺寸上的龐大的不足。

發明內容

本發明的目的是提出一種光纖器件、制造方法及光纖內聲致馬赫曾德干涉儀，使光纖內聲致馬赫曾德干涉儀的結構緊湊、調諧快速、性能穩定、易于制備，降低了制造成本，由于其中心直徑更小，質量更輕，其具有更加牢固耐用的特點。

第一方面，本發明提出了一種應用于光纖內聲致馬赫曾德干涉儀的光纖器件，包括：單模光纖以及形成于所述單模光纖一段區域上的三明治結構；

所述三明治結構包括與所述單模光纖同軸的第一聲光作用區、第二聲光作用區和干涉臂區，所述干涉臂區位于所述第一聲光作用區和所述第二聲光作用區之間；

所述第一聲光作用區與所述第二聲光作用區的直徑相等，所述第一聲光作用區的直徑小于所述單模光纖中包層的直徑且大于所述單模光纖中纖芯的直徑；所述干涉臂區的直徑小于所述第一聲光作用區的直徑且大于所述單模光纖中纖芯的直徑；

所述第一聲光作用區的一端與所述單模光纖之間形成第一錐形過渡區，所述第一聲光作用區的另一端與所述干涉臂區的一端之間形成第二錐形過渡區，所述干涉臂區的另一端與所述第二聲光作用區的一端之間形成第三錐形過渡區，所述第二聲光作用區的另一端與所述單模光纖之間形成第四錐形過渡區。

第二方面，本發明提出一種第一方面所述的應用于光纖內聲致馬赫曾德干涉儀的光纖器件的制造方法，包括：

提供單模光纖，將所述單模光纖上一段預設區域的涂覆層去除，作為所述三明治結構的制備段；