基於無芯光纖的光纖布拉格光柵的製作方法

2023-11-10 20:08:47 1

本實用新型屬於光纖光柵製作的技術領域，涉及一種基於無芯光纖的光纖布拉格光柵。

背景技術：

光纖光柵依其體積小、抗電磁幹擾、質量輕、造價便宜等特點，受到人們關注和青睞，同時光纖光柵可同時測量多個物理量(溫度、應力、壓力等)以及一路光纖上應用波分復用技術等優勢。光纖布拉格光柵主要應用於智能油井和管道，智能結構監測，智能土木工程建築，以及航海傳感、智能航空；

目前得到大規模應用的光纖布拉格光柵絕大部分是在普通單模光纖上刻寫的。普通單模光纖包層半徑為62.5μm，纖芯半徑為4.5μm，所製作的光纖布拉格光柵位於纖芯，和外界無直接接觸，對外界介質如液體折射率傳感靈敏度不高。無芯光纖是一種不同於普通單模光纖的均勻材質的石英纖維，在使用過程中，無芯光纖本身充當纖芯，周邊空氣充當包層構成波導，這樣飛秒雷射器在無芯光纖上打光柵就很容易可以直接進行刻寫，所製作的光纖布拉格光柵可以直接接觸傳感介質，具有巨大的應用前景。

技術實現要素：

本實用新型就是針對現有技術的不足，提出了一種基於無芯光纖的光纖布拉格光柵。

本實用新型解決技術問題所採取的技術方案：

本實用新型以無芯光纖本體作為纖芯，周邊空氣充當包層構成波導，設該光纖布拉格光柵的反射中心波長為λ0，光柵周期Λ＝λ0/2neff，其中neff為無芯光纖布拉格光柵的有效折射率，則在每個光柵周期中，刻寫的長度為5微米至50微米，寬度為1微米至5微米，刻寫的深度為1微米至10微米，光纖光柵周期個數為100至5000。

本實用新型以空氣為包層，方便、簡潔、易操作；具有不受電磁幹擾、可以實現遠距離傳感、價格低廉、結構緊湊、大測量範圍等優點。

附圖說明

圖1a為本實用新型的結構示意圖；

圖1b為無芯光纖布拉格光柵的結構示意圖；

圖2為無芯光纖布拉格光柵反射譜模擬圖。

具體實施方式

如圖1a所示，製作本實用新型的裝置包括一臺波長為800nm的飛秒雷射器1、一套聚焦系統2、一臺控制飛秒雷射器1和三維位移平臺5的計算機6、一段無芯光纖3、一對光纖夾具4、一個三維位移平臺5。

選擇一臺波長為800nm的飛秒雷射器1、一段無芯光纖3、一對光纖夾具4、一個三維位移平臺5、一臺控制飛秒雷射器1和三維位移平臺5的計算機6；利用飛秒雷射器1直接在無芯光纖3上刻寫布拉格光柵，其製作步驟如下：將無芯光纖3儘量平整放置在一對光纖夾具4上，將一對光纖夾具4固定在三維位移平臺5上，調節聚焦系統2使得飛秒雷射器1輸出雷射聚焦在無芯光纖2表面；光柵周期Λ根據λ＝2neffΛ計算刻寫結構周期，通過計算機6控制飛秒雷射器1和三維位移平臺5對無芯光纖2進行刻寫周期結構，從而形成一段帶有布拉格光柵。

如圖1b所示，依據上述製作及方式所得的光纖布拉格光柵，其每個光柵周期內的深度h為1至10微米,寬度d為1至5微米，刻寫長度L為5至50微米，數目N個，中心波長1550nm。如圖2所示，體現了本實用新型的反射譜模擬圖。