[发明专利]超声光纤光栅全光纤衰减器及光纤在线光功率衰减方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种全光纤衰减器，尤其涉及通过超声长周期光纤光栅形成的全光纤衰减器。

背景技术

随着光电子技术和光纤技术的发展，各种光电子系统不断进入工业和生活的应用领域中。在一些光纤光电子系统中，我们经常希望能够调节光纤中的光功率大小。而调节光功率的大小现有技术中多通过光衰减器实现。使用时，将光路切断，在其中插入一个光衰减器件来实现光功率衰减的目的。传统的光衰减器有声光衰减器，比如光纤脉冲激光器中常用的Q开关；还有电光衰减器 、磁光衰减器、机械滑动的光衰减片、气泡光衰减器、半导体光衰减器等。这些光衰减器各有特点，但是它们共同的缺点是都需要将光路切断，然后插入该光衰减器，这样会导致在插入光衰减器后光路产生不连续性。这种不连续性带来的后果是：（1）背向反射和无方向散射增强；（2）插入光损耗增加；（3）通常前后耦合处需要光准直器，加大了光器件的复杂度，降低了其稳定性。

因此如果光电系统中能够有一种不需要切断光纤就能够直接对其中的光功率进行衰减的方法和装置，将会对系统的调试、运行和维护起到积极的作用。申请号为201310140650.1、名称为“超声诱导长周期光纤光栅调Q脉冲和连续两用光纤激光器”公开了一种超声诱导长周期光纤光栅，其包括锯齿形金属板、压电陶瓷、射频电源等，当压电陶瓷通入直流电时，电致伸缩效应使得锯齿形金属板产生位移挤压光纤，在光纤中形成周期性的微弯成为长周期光纤光栅。即该申请中，光纤光栅是用两组齿状结构在超声的作用下从侧向机械挤压光纤，从而使得光纤发生周期性的形变而形成的。由于是机械齿状结构，致使光纤光栅的周期不可能太短，而且机械齿状结构会导致光纤的微损伤，长期可靠性和耐久性下降；同时，它的光纤光栅周期不可改变，且其光纤在不加超声的状态下，由于齿状结构对光纤的侧向压力，仍然会产生光损耗。

 

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种在不切断光纤光路的情况下可以实现对光纤中光功率的衰减且保持衰减段光路的连续性的超声光纤光栅全光纤衰减器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超声光纤光栅全光纤衰减器，它包括超声信号发生器、超声换能器、光纤绕盘、超声吸收器，所述的光纤绕盘用于将一定长度的光纤绕设在其上，所述的超声换能器放置于所述的光纤输入或输出端，所述的超声吸收器放置于所述的光纤的另一端，所述的超声信号发生器与所述的超声换能器相连接，通过调节所述的超声信号发生器的输出频率和幅度，以改变光纤芯径中传导模式的衰减幅度。

优化地，所述的超声换能器和超声吸收器均开设有凹槽，所述的光纤穿设在相应所述的凹槽中。

优化地，所述的超声信号发生器的输出频率为200～2000kHz，所述的超声信号发生器的输出电流幅度为0～2A。

优化地，所述的光纤绕盘的直径为3cm～8cm。

优化地，所述的光纤绕盘采用聚合物特氟龙材料制成。所述的超声换能器和超声吸收器采用磁致伸缩材料制成。

本发明还提供一种利用上述技术方案进行光纤在线光功率衰减方法，它包括，

（1）将光纤系统中的一段自由光纤沿着所述的光纤绕盘外周进行盘绕；

（2）将所述的超声换能器放置于所述光纤绕盘一侧的光纤上；

（3）将所述的超声吸收器放置于所述光纤绕盘另一侧的光纤上；

（4）开启超声波发生器，调节超声的频率和幅度，从而在线改变光纤的光功率衰减量。

优化地，步骤（1）中，所述的光纤在光纤绕盘上绕制的松紧度保持在5～10克的张力。

优化地，步骤（2）（3）中，相应位置处的光纤通过凝胶临时固定在所述的超声换能器和超声吸收器上。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明在不切断光纤光路的情况下可以实现对光纤中光功率的衰减，保持衰减段光路的连续性，不引入附件的插入损耗和反射散射，光功率的衰减幅度可以调节，可以进行光功率的时变动态衰减，结构简单，稳定性较高，方便植入已有的光纤和光电子系统中。

 

附图说明

图1为本发明超声光纤光栅的全光纤衰减器结构示意图；

图2为本发明光纤在线的可变光功率衰减方法的结构示意图；

图3为本发明一个实施例中光损耗与声波频率和强度的曲线示意图；