[发明专利]一种具有任意倾斜角度的闪耀光纤光栅制作装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有任意倾斜角度的闪耀光纤光栅制作装置及方法，属于光通信-光纤传感技术领域。具体地说是一种基于掩模法的利用激光光斑与光纤夹持具相互垂直并同步扫描的具有任意倾斜角度特别是大角度(倾斜角度大于10度)闪耀光纤制作装置。

背景技术

近几年来，随着光纤传感技术的进步与光栅写制技术的提高，闪耀光纤光栅逐渐引起了研究人员的重视。闪耀光纤光栅是一种特殊的光纤光栅，它与一般光纤布喇格光栅不同之处在于光栅波矢方向与光纤轴线方向有一定的夹角。闪耀光纤光栅不但能引起反向导模的耦合，而且还能将基模耦合到包层模中形成辐射模，利用辐射模，即可将不同波长的光以不同角度从光纤中耦合出来，经会聚光学系统后形成空间光强分布。闪耀光纤光栅的这一特性可以用作分光器件，完成相应波段光波长解调的功能。经过研究人员的研究发现，闪耀光纤光栅由于能够将光纤芯中的特定波段的光通过辐射模的形式辐射出光纤，具备与一般布喇格光栅和长周期光纤光栅不同的滤波特性。同时闪耀光纤光栅与普通的光纤具有良好的接续性和兼容性，这使得闪耀光纤光栅在光纤传感方面具备巨大的应用潜力。

目前，常用的利用相位掩模法制作闪耀光纤光栅的方法如下：将相位掩模板倾斜固定、光纤水平放置，使掩模板与光纤成一定角度，让激光光斑沿光纤水平扫描。设掩模板的掩模长度为L，宽度为D，则可以得到利用上述方法制出的最大倾斜角度为：

θ=arctanDL]]>

通常掩模的长度L远大于宽度D，可知这种方法虽然能够成功写出闪耀光栅，但是写出的闪耀光栅的倾斜角度受到掩模板掩模尺寸的限制，只能写出倾斜角度很小的闪耀光栅，这种局限让闪耀光纤特别是大角度的闪耀的深入研究以及实际应用遭遇了瓶颈式的障碍。

发明内容

本发明提供一种具有任意倾斜角度的闪耀光纤光栅制作装置及方法，基于掩模法的利用激光光斑与光纤夹持具相互垂直并同步移动的任意倾斜角度的闪耀光纤的制作装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种基于步进扫描的任意角度闪耀光纤光栅的制作装置，激光器水平放置在防震台上，在激光器输出激光端约15cm处放置光衰减透镜，再在光衰减透镜的激光输出端顺次安置全反射镜和光聚焦镜，全反射镜和光聚焦镜安装在水平位移平台上，水平移动平台的可来回移动方向与激光器输出激光方向平行，全反射镜的反射端面与激光输入方向呈45度角，在距光聚焦镜输出端约50cm处放置相位掩模板夹持具，相位掩模板放置在相位掩模板夹持具上且保持水平，在相位掩模板夹持具的激光输出方向安置升降移动台，1/4圆弧型的光纤夹持具装在升降移动平台上面，1/4圆弧型的光纤夹持具可通过旋钮调节与掩模板之间的水平距离，水平移动台、相位掩模板夹持具、升降移动台均安装在同一个防震平台上；

水平移动平台与升降移动台的驱动电机均与控制计算机连接，由控制计算机分别给出水平移动平台、升降移动台的移动速度信号；

宽带光源的输出尾纤与光环形器的1口接，待制作光栅的光纤一端与光环形器的2口熔接、另一端与一根光纤跳线熔接，光环形器的3口与一根光纤跳线熔接，在制作光栅的过程中可通过插接这两个光纤跳线检测光栅的透射谱与反射谱；

掩模板卡槽分为上下两部分，卡槽挡板与卡槽底部垂直，位于下边的卡槽固定不动，上边的卡槽由螺母控制可以上下垂直移动，上下卡槽内底部均有消应力橡胶垫块；

掩模板夹持具的主体部分呈反7型，旋钮用于不同掩模板长度时调节相位掩模板夹持具的间距。

一种具有任意倾斜角度的闪耀光纤光栅制作方法，含有以下步骤：

步骤1.零点的校正：

进行零点校正；这里先设定1/4圆弧光纤夹持架的圆心点为初始零点位置，零点校正采用以下步骤实现：

步骤1.1：将相位掩模板夹持具和1/4圆弧型的光纤夹持具的0度线调整到水平，且让光纤与掩模板的掩模宽度D的中心位置处于水平线；

步骤1.2：让水平移动平台走到1/4圆弧光纤夹持架的圆心点同一边的某一位置，此位置为能让激光光斑以正常情况通过掩模板的掩模打到光纤上，且此时激光光斑应该尽可能地靠近掩模的端点；

步骤1.3：测量激光光斑位置与初始零点位置的距离，设为C；