制作手征光纤Bragg光栅的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种制作手征光纤Bragg光栅的方法及装置，包括：相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉，产生螺旋偏振驻波，所述螺旋偏振驻波调制偏光双折射材料光纤纤芯的折射率，使偏光双折射材料光纤纤芯产生主轴沿光纤旋转的双折射，得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg光栅，所述双折射主轴为沿光束偏振方向和与偏振及传播方向垂直的方向。本发明的方法简单、易于实现。
【专利说明】制作手征光纤Bragg光栅的方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤传感及通信【技术领域】，尤其涉及一种制作手征光纤Bragg光栅的 方法及装置。
【背景技术】
[0002] 手征光纤光栅根据周期不同可分为：1)长周期手征光纤光栅（周期几百微米至毫 米量级），2)中周期手征光纤光栅（周期几十至几百微米），3)短周期手征光纤光栅，也称 为手征光纤Bragg光栅（周期约微米量级）。前两种光栅周期较长，可以在光纤预制棒拉制 光纤时快速旋转预制棒或在熔融状态下扭转光纤来制作，但对于周期为微米量级的手征光 纤Bragg光栅，则很难通过上述方法来制作，因为很难在微米量级的长度上将光纤扭转一 周。
【发明内容】
[0003] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种制作手征光纤Bragg光栅的方法及装置， 用以解决现有技术中不能生产手征光纤Bragg光栅的问题。
[0004] 为解决上述问题，本发明主要是通过以下技术方案实现的：本发明一方面提供了 一种制作手征光纤Bragg光栅的方法，该方法包括 ：
[0005] 相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉，产生 螺旋偏振驻波，所述螺旋偏振驻波调制偏光双折射材料光纤纤芯的折射率，使偏光双折射 材料光纤纤芯产生主轴沿光纤旋转的双折射，得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg光 栅，所述双折射主轴为沿光束偏振方向和与偏振及传播方向垂直的方向。
[0006] 优选地，得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg光栅的步骤之后还包括：
[0007] 所述偏光双折射材料光纤的线双折射旋转周期使得光纤中前向传输的纤芯模式 与后向传输的纤芯模式之间产生f禹合。
[0008] 优选地，所述螺旋偏振驻波对应的激光的波长为所述偏光双折射材料的响应波 长。
[0009] 优选地，所述偏光双折射材料包括偶氮聚合物材料。
[0010] 本发明另一方面还提供了一种制作手征光纤Bragg光栅的装置，该装置包括：
[0011] 激光器31产生激光，该激光经过隔离器32后，由线起偏器33产生高消光比线偏 振光，经λ /4波片34产生左手螺旋或右手螺旋的圆偏振激光；
[0012] 通过聚焦透镜35将左手螺旋或右手螺旋的圆偏振激光耦合至偏光双折射材料光 纤36中，左手螺旋或右手螺旋的圆偏振激光由偏光双折射材料光纤36出射，经过准直透镜 37,垂直照射至胆留相液晶反射器38,所述胆留相液晶反射器38将左手螺旋或右手螺旋的 圆偏振激光经准直透镜37反射回偏光双折射材料光纤36中；
[0013] 相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤36中发生干涉，产生 螺旋偏振驻波，通过所述螺旋偏振驻波调制所述偏光双折射材料光纤36的折射率，使所述 偏光双折射材料光纤36产生主轴沿光纤旋转的双折射，得到左手螺旋或右手螺旋手征光 纤Bragg光栅，双折射主轴为光束偏振方向和与偏振及传播方向垂直的方向。
[0014] 优选地，所述激光器31出射的激光的波长为所述偏光双折射材料的响应波长。
[0015] 优选地，所述偏光双折射材料包括偶氮聚合物材料。
[0016] 本发明再一方面还提供了一种制作手征光纤Bragg光栅的装置，该装置包括：
[0017] 分束器43将隔离器42发送来的激光器41产生的激光分成两路；
[0018] 第一路激光经反射镜44后，由线起偏器47和λ /4波片48产生左手螺旋或右手 螺旋的圆偏振激光，再由透镜49耦合至偏光双折射材料光纤410中；
[0019] 第二路激光经反射镜45和反射镜46后，由线起偏器411和λ /4波片412产生与 第一路激光相同螺旋的左手螺旋或右手螺旋圆偏振激光，再由透镜413耦合至偏光双折射 材料光纤410中；
[0020] 两路相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤410中发生干涉， 产生螺旋偏振驻波，所述螺旋偏振驻波调制偏光双折射材料光纤410的纤芯的折射率，使 偏光双折射材料光纤410纤芯产生主轴沿光纤旋转的双折射，形成左手螺旋或右手螺旋手 征光纤Bragg光栅。
[0021] 优选地，所述激光器41发出的激光的波长为所述偏光双折射材料的响应波长。
[0022] 优选地，所述偏光双折射材料包括偶氮聚合物材料。
[0023] 本发明有益效果如下：
[0024] 本发明仅通过选择合适的偏光双折射材料和相应的波长的激光，并使相向传输的 相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉产生主轴沿光纤旋转的双 折射，来得到手征光纤Bragg光栅，该方法简单、易于实现，有效解决了现有技术中不能生 产手征光纤Bragg光栅的问题。
[0025] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、 权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例的相向右手螺旋圆偏振激光干涉形成的螺旋偏振驻波的示 意图；
[0027] 图2为本发明实施例的相向左手螺旋圆偏振激光干涉形成的螺旋偏振驻波的示 意图；
[0028] 图3为本发明实施例的一种制作手征光纤Bragg光栅的装置的结构示意图；
[0029] 图4是本发明实施例的另一种制作手征光纤Bragg光栅的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明 的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。
[0031] 本发明实施例的主要目的是提供一种制作手征光纤Bragg光栅的方法及装置，本 发明仅通过选择合适的偏光双折射材料和相应的波长的激光，并使相向传输的相同螺旋的 圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉产生主轴沿光纤旋转的双折射，来得到 手征光纤Bragg光栅，该方法简单、易于实现。下面就通过几个具体实施例对本发明的技术 方案进行详细说明。
[0032] 本发明实施例提供了一种制作手征光纤Bragg光栅的方法，包括：
[0033] S101、相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干 涉，产生螺旋偏振驻波；
[0034] 即，使偏光双折射材料光纤纤芯中产生相向传输的相同螺旋的圆偏振激光，该相 向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉，产生螺旋偏振驻 波；
[0035] 使偏光双折射材料光纤纤芯中产生相向传输的相同螺旋的圆偏振激光的方法包 括：通过胆留相液晶反射器将圆偏振激光反射回偏光双折射材料光纤中，或者通过分束器 将同一激光光束分为两束，使上述两束激光分别从所述偏光双折射材料的两侧进入，并在 偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉，产生螺旋偏振驻波；
[0036] S102、所述螺旋偏振驻波调制偏光双折射材料光纤纤芯的折射率，使偏光双折射 材料光纤纤芯产生主轴沿光纤旋转的双折射，得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg光 栅，所述双折射主轴为沿光束偏振方向和与偏振及传播方向垂直的方向。
[0037] 得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg光栅之后，所述偏光双折射材料光纤的 线双折射旋转周期使得光纤中前向传输的纤芯模式与后向传输的纤芯模式产生耦合。
[0038] 在沿激光传输方向上，该双折射主轴为沿光纤螺旋旋转。
[0039] 本发明通过在光纤中相向传输具有相同螺旋的圆偏振激光，干涉产生螺旋偏振驻 波，光束偏振方向沿光纤螺旋旋转，从而在光纤中产生双折射，双折射主轴沿光纤螺旋旋 转。通过上述方法可以很简单的获得手征光纤Bragg光栅，有效解决了现有技术中不能生 产手征光纤Bragg光栅的问题。
[0040] 本发明实施例中的偏光双折射材料包括偶氮聚合物材料，但不限于偶氮聚合物， 只要该材料具有偏光双折射特性即可。
[0041] 本发明实施例中的相向传输的相同螺旋圆偏振激光可以都是右手螺旋的圆偏振 激光，也可以都是左手螺旋的圆偏振激光。右手螺旋的圆偏振激光为产生图1所示的右手 螺旋偏振驻波，左手螺旋的圆偏振激光为产生图2所示的左手螺旋偏振驻波。且，右手螺 旋偏振驻波产生右手螺旋手征光纤Bragg光栅，左手螺旋偏振驻波产生左手螺旋手征光纤 Bragg光栅。
[0042] 本发明实施例制作的手征光纤Bragg光栅可以在激光的照射下擦除，是可动态调 制的光纤Bragg光栅。因为偏光双折射材料在激光的照射下可以形成双折射，也可以在激 光照射下擦除，如偶氮聚合物材料，在365nm激光照射下形成双折射，用435nm激光照射可 以擦除，因而可以动态的调制光纤光栅。
[0043] 本发明实施例中所述产生螺旋偏振驻波的激光器出射的激光的波长为所述偏光 双折射材料的响应波长。在相应的响应波长范围内产生的双折射效果更好。
[0044] 下面以一个具体的例子对本发明进行详细的解释：
[0045] 本发明使用的光纤为偏光双折射材料制作的光纤。偏光双折射材料在特定波段线 偏振光的照射下在偏振和垂直偏振两个方向上将产生双折射。使用相向传输的具有相同螺 旋的两束圆偏振激光，在偏光双折射材料光纤纤芯里干涉形成螺旋偏振驻波。可以是两束 相向传输的左手螺旋圆偏振激光，也可以是两束相向传输的右手螺旋圆偏振激光。以右手 螺旋圆偏振激光为例，设光束传输方向为Z轴，则相向传输的右手螺旋的圆偏振激光可表 示为：
【权利要求】
1. 一种制作手征光纤Bragg光栅的方法，其特征在于，包括： 相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤纤芯中发生干涉，产生螺旋 偏振驻波，所述螺旋偏振驻波调制偏光双折射材料光纤纤芯的折射率，使偏光双折射材料 光纤纤芯产生主轴沿光纤旋转的双折射，得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg光栅， 所述双折射主轴为沿光束偏振方向和与偏振及传播方向垂直的方向。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到左手螺旋或右手螺旋手征光纤Bragg 光栅的步骤之后还包括： 所述偏光双折射材料光纤的线双折射旋转周期使得光纤中前向传输的纤芯模式与后 向传输的纤芯模式之间产生f禹合。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 所述螺旋偏振驻波对应的激光的波长为所述偏光双折射材料的响应波长。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述偏光双折射材料包括偶氮聚合物 材料。
5. -种制作手征光纤Bragg光栅的装置，其特征在于，包括： 激光器（31)产生激光，该激光经过隔离器（32)后，由线起偏器（33)产生高消光比线 偏振光，经λ/4波片（34)产生左手螺旋或右手螺旋的圆偏振激光； 通过聚焦透镜（35)将左手螺旋或右手螺旋的圆偏振激光耦合至偏光双折射材料光纤 (36)中，左手螺旋或右手螺旋的圆偏振激光由偏光双折射材料光纤（36)出射，经过准直透 镜（37)，垂直照射至胆留相液晶反射器（38)，所述胆留相液晶反射器（38)将左手螺旋或右 手螺旋的圆偏振激光经准直透镜（37)反射回偏光双折射材料光纤（36)中； 相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤（36)中发生干涉，产生螺 旋偏振驻波，通过所述螺旋偏振驻波调制所述偏光双折射材料光纤（36)的折射率，使所述 偏光双折射材料光纤（36)产生主轴沿光纤旋转的双折射，得到左手螺旋或右手螺旋手征 光纤Bragg光栅，双折射主轴为光束偏振方向和与偏振及传播方向垂直的方向。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述激光器（31)出射的激光的波长为所述偏光双折射材料的响应波长。
7. 根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述偏光双折射材料包括偶氮聚合物 材料。
8. -种制作手征光纤Bragg光栅的装置，其特征在于，包括： 分束器（43)将隔离器（42)发送来的激光器（41)产生的激光分成两路； 第一路激光经反射镜（44)后，由线起偏器（47)和λ/4波片（48)产生左手螺旋或右 手螺旋的圆偏振激光，再由透镜（49)耦合至偏光双折射材料光纤（410)中； 第二路激光经反射镜（45)和反射镜（46)后，由线起偏器（411)和λ/4波片（412)产 生与第一路激光相同螺旋的左手螺旋或右手螺旋圆偏振激光，再由透镜（413)耦合至偏光 双折射材料光纤（410)中； 两路相向传输的相同螺旋的圆偏振激光在偏光双折射材料光纤（410)中发生干涉，产 生螺旋偏振驻波，所述螺旋偏振驻波调制偏光双折射材料光纤（410)的纤芯的折射率，使 偏光双折射材料光纤（410)纤芯产生主轴沿光纤旋转的双折射，形成左手螺旋或右手螺旋 手征光纤Bragg光栅。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于， 所述激光器（41)发出的激光的波长为所述偏光双折射材料的响应波长。
10. 根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述偏光双折射材料包括偶氮聚合 物材料。
【文档编号】G02B6/02GK104090328SQ201410324087
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】许华醒, 杨利, 张晓波 申请人:中国电子科技集团公司电子科学研究院