全光纖化微型加熱器的製作方法

2023-05-27 08:35:16 3

專利名稱：全光纖化微型加熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種全光纖化微型加熱器，可用於對光纖光柵的調諧和生物傳感領域。
背景技術：
在光纖通信和光纖傳感技術中，各種光纖器件，如光纖光柵、光纖濾波器等發揮了重要的作用。這些器件的可調諧特性是實際應用中十分值得關注的性能，實際應用中要求可以調諧其諧振峰位置。尤其在密集波分復用通信系統中，需要可調諧的啁啾光纖光柵色散補償器件消除系統中色散的影響。為解決上述問題，研究人員提出了基於機械應カ方法和基於外部加熱方法實現對光纖光柵進行調諧的方案。但是上述方法通常涉及到比較複雜和相對體積較大的裝置，因此限制了在某些領域，如生物傳感方面的應用。
發明內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種全光纖化微型加熱器，其方便製作，結構緊湊、應用靈活，適用於實際工程項目的需要。本實用新型技術方案如下包括輸出能量及波長可調諧的光源1、寫有傾斜光柵的光纖纖芯2、單模光纖包層4、以及包覆在光纖包層4表面的加熱層3。優選的是，所述雷射光源波長可調諧，工作時與傾斜光纖光柵包層模諧振峰一致。優選的是，所述雷射光源輸出功率可以在一定範圍進行調節。優選的是，所述傾斜光柵的傾角在4度到45度之間。優選的是，所述加熱層為金屬薄膜(金或銀等)或石墨等吸熱物質，應具有較高的熱光係數。所述加熱層的厚度均勻分布或厚度呈梯度分布。(梯度分布如沿著雷射傳輸方向加熱層厚度線性遞增或遞減、沿雷射傳輸方向加熱層厚度指數遞增或遞減等)，通過調節加熱層厚度和厚度梯度，實現對加熱區域和溫度分布的靈活控制。本實用新型的有益效果本實用新型提供一種全光纖化微型加熱器件，其方便製作，結構緊湊、應用靈活，適用於實際工程項目的需要。傾斜光柵屬於短周期光纖光柵，其光柵平面與光纖光軸之間有輕微的傾斜，它與普通光纖光柵的製作方法相同。傾斜光柵相對於普通光纖光柵不同之處是，它可以將纖芯中前向傳輸的基模耦合到後向傳輸的包層模和輻射模中。將能量導出纖芯。利用這ー性質，可以將纖芯中傳輸的雷射能量引出光纖，被加熱層材料吸收後轉化成熱能，進而實現對布拉格諧振峰的調諧。由此，本實用新型設計實現全光纖化的微型加熱器件。

[0014]圖1是本實用新型全光纖化微型加熱器的一較佳實施例的結構示意圖； 圖2是傾斜光柵布拉格諧振峰隨輸入雷射功率的變化(雷射功率為0到250毫瓦)。圖中1_輸出能量及波長可調諧的光源；2_寫有傾斜光柵的光纖纖芯；3-加熱層；4-單模光纖包層。
具體實施方式
如圖1所示，全光纖化微型加熱器的工作方式是調諧雷射光源輸出波長與傾斜光纖光柵包層諧振峰波長一致，使雷射注入寫有傾斜光纖光柵的單模光纖。當雷射在光纖中傳輸經過光柵區域時，前向傳輸的纖芯模式向後向傳輸的包層模式或輻射模耦合，雷射能量被導出纖芯，被加熱層材料吸收後轉化為熱能。溫度沿光纖長度方向在光柵區形成一定分布，從而實現對光柵區折射率的調諧，進而對布拉格諧振峰波長和透射譜實現調諧。通過設計加熱層的厚度和分布，可以控制加熱區域，進而實現對溫度分布和光柵譜型的調諧。一定參數條件下，對所述微型加熱器進行加熱效果測試。所選用的傾斜光纖光柵傾角為4度，室溫(25攝氏度)下光柵布拉格諧振峰位於1587nm附近。光柵區域覆蓋厚度均勻的金膜，鍍膜厚度為200nm。將上述參數的微型加熱器放入內徑為2mm的玻璃毛細管中，並在加熱區注入長度為6cm的水柱，利用光譜儀監測布拉格諧振峰的漂移對微型加熱器效果進行測試。圖2為加熱器工作吋，傾斜光柵布拉格諧振峰波長隨輸入雷射功率((T250mW)的變化。當輸入雷射功率為250mW吋，傾斜光柵布拉格諧振峰波長為1587. 6nm，與室溫條件下諧振波長相比漂移0. 6nm。由於傾斜光柵的布拉格諧振峰與普通布拉格光纖光柵諧振峰具有相同的溫度特性在溫度升高時諧振峰向長波長移動，且移動速率為10pm/°C，因此對於本專利所述微型加熱器，可以根據傾斜光柵布拉格諧振峰波長的移動監測溫度變化。輸入雷射功率為250mW時，加熱器附近水溫比加熱前(室溫25°C )提高約60°C。為驗證測試結果的準確性，將熱電偶溫度計的電極插入毛細管水柱區，測量溫度為84. 9°C，測量結果與布拉格諧振峰變化一致。本實用新型全光纖化微型加熱器，其方便製作，結構緊湊、應用靈活，適用於實際工程項目的需要。以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種全光纖化微型加熱器，其特徵在於該微型加熱器包括輸出能量及波長可調諧的雷射光源(I)、寫有傾斜光柵的光纖纖芯(2)、單模光纖包層(4)、以及包覆在光纖包層 (4)表面的加熱層(3)。
2.根據權利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特徵在於所述雷射光源波長可調。
3.根據權利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特徵在於所述雷射光源輸出功率可調。
4.根據權利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特徵在於所述傾斜光柵的傾角在4 度到45度之間。
5.根據權利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特徵在於所述加熱層(3)為金屬薄月吳或為石墨層。
6.據權利要求1所述的全光纖化微型加熱器，其特徵在於所述加熱層(3)的厚度均勻分布或厚度呈梯度分布。
專利摘要本實用新型公開了一種全光纖化微型加熱器。該加熱器包括輸出能量及波長可調諧的雷射光源(1)、寫有傾斜光柵的光纖纖芯(2)、單模光纖包層(4)、以及包覆在光纖包層(4)表面的加熱層(3)。可用於對光纖光柵的調諧和生物傳感領域。當雷射在光纖中傳輸經過光柵區域時，前向傳輸的纖芯模式向後向傳輸的包層模式或輻射模耦合，雷射能量被導出纖芯，被加熱層材料吸收後轉化為熱能。溫度沿光纖長度方向在光柵區形成一定分布，從而實現對光柵區折射率的調諧，進而對布拉格諧振峰波長和透射譜實現調諧。通過設計加熱層的厚度和分布，可以控制加熱區域，進而實現對光柵譜型的調諧。
文檔編號G02F1/01GK202886770SQ20122054390
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者孫婷婷, 趙立龍, 裴世鑫 申請人:南京信息工程大學