[發(fā)明專利]一種基于磁流體和帶孔陣列單模光纖的光纖光柵

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• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN115061233A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐榮輝;薛憶譜;柯誠然;苑立波
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 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(fā)明提供的是一種基于磁流體和帶孔陣列單模光纖的光纖光柵。該光纖光柵由勻強(qiáng)磁場源1、帶孔陣列的單模光纖2、磁流體3、紫外密封膠4構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)勻強(qiáng)磁場源磁場強(qiáng)度的大小，可以使磁流體灌注軸向孔的單模光纖的纖芯折射率具有可調(diào)諧的周期性，因此可獲得一種中心波長可調(diào)諧的光纖光柵。本發(fā)明可用于光纖傳感、光纖通信等領(lǐng)域，具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種基于磁流體和帶孔陣列單模光纖的光纖光柵，屬于磁流體基光纖器件及光纖光柵技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖光柵是利用特殊方法在光纖纖芯形成具有周期性折射率的光纖光柵，其實(shí)質(zhì)是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的反射濾波器，是一種反射性的光纖無源器件。入射光進(jìn)入光纖纖芯傳播，當(dāng)滿足布拉格條件時(shí)入射光產(chǎn)生反射，并沿傳輸光纖原路返回，而其他波長的光波可以無損耗通過，透射過去的光波可以繼續(xù)傳輸給其他具有不同中心波長的光纖光柵陣列，其中相應(yīng)中心波長的窄帶光將逐一反射，全部按照原路反射回來。

光纖光柵體積小、波長選擇性好、不受非線性效應(yīng)影響、成本低、可與其他光纖器件融成一體，且具有良好的實(shí)用性。其中，光纖光柵可用于光纖傳感、光纖通信和光信息處理等。光柵可以和光纖系統(tǒng)完美兼容，在光纖磁場傳感領(lǐng)域有重要的研究價(jià)值。

光纖光柵的種類繁多，主要分為均勻光纖光柵和非均勻光纖光柵。

均勻光纖光柵中常見的均勻布拉格光纖光柵的折射率變化周期一般為0.1μm量級，反射帶寬窄，在傳感器領(lǐng)域和光通信領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。光纖布拉格光柵是光纖纖芯中的一種周期性或者非周期性擾動(dòng)有效折射率的反射結(jié)構(gòu)，是光纖傳感器、光通信系統(tǒng)、光信息處理系統(tǒng)以及精密檢測裝置等多個(gè)系統(tǒng)的核心器件。其通過在光軸上建立周期性的折射率分布來改變或控制光在該區(qū)域的傳播行為和方式。布拉格光纖光柵的制作方法有傳統(tǒng)的駐波法寫入技術(shù)、逐點(diǎn)刻寫技術(shù)、相位掩模技術(shù)、全息寫入技術(shù)等等。均勻長周期光纖光柵折射率變化周期一般為100μm量級，它能將一定波長范圍內(nèi)入射光前向傳播芯內(nèi)導(dǎo)模耦合到包層模并損耗。長周期光纖光柵的常用制作方法有金屬掩膜法，逐點(diǎn)寫入法。

2016年，陳達(dá)如等人提出了一種基于無芯光纖的光纖布拉格光柵制作方法，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制飛秒激光器和聚焦系統(tǒng)，在無芯光纖上刻寫，以無芯光纖作為纖芯，周邊空氣充當(dāng)包層構(gòu)成波導(dǎo)，形成一段帶有布拉格光柵的無芯光纖，克服激光器對光纖纖芯難打的特點(diǎn)。這種方法需確定布拉格光柵的反射中心波長，確定光柵周期。

2017年，徐峰等人提出了一種低成本的長周期光纖光柵制作方法，主要提出通過刻蝕溶液氣相刻蝕光纖，在光纖表面形成周期性分布的刻蝕深槽，周期性分布的刻蝕深槽形成周期性應(yīng)力變化且光纖彈光效應(yīng)引起光纖纖芯折射率的周期調(diào)制，從而形成了長周期光柵。這種方法相比上述方法得到了改進(jìn)，光柵周期大小可改變。

2020年，鄧仕杰等人提出了一種基于磁流體的可編程光纖光柵的大范圍可調(diào)諧濾波器。利用基于磁流體可編程光纖在外界磁場影響下內(nèi)部折射率改變的特點(diǎn)，對光纖光柵的光柵周期進(jìn)行控制使得有不同波長的光通過，擴(kuò)大濾波范圍，實(shí)現(xiàn)光柵周期可控。通過控制微型電磁鐵的通電狀態(tài)，光纖光柵產(chǎn)生不同的光柵周期，得到中心波長，得到不同波長的濾波。此發(fā)明是通過電極陣列控制光纖光柵周期。

本發(fā)明提出一種基于磁流體填充孔陣列單模光纖中心波長可調(diào)的光纖光柵，其中，單模光纖陣列孔是通過飛秒激光器在單模光纖上打孔，所述孔列陣的單模光纖帶孔陣列的單模光纖的小孔填充磁流體并且充有磁流體的小孔區(qū)域以密封膠進(jìn)行密封。通過調(diào)節(jié)勻強(qiáng)磁場源的磁場強(qiáng)度大小，磁流體的磁性納米顆粒重新排列，光纖與磁流體構(gòu)成的波導(dǎo)有效折射率發(fā)生變化，使得光柵的中心波長發(fā)生改變，從而形成中心波長可調(diào)的光纖光柵。此結(jié)構(gòu)具有靈活性強(qiáng)、中心波長可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作調(diào)節(jié)容易的一種基于磁流體和帶孔陣列單模光纖的光纖光柵。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：