[发明专利]一种长周期光栅及其制作方法

权利要求书

1.一种长周期光栅，其特征在于，包括：高数值孔径光纤，其中，所述高数值孔径光纤的孔径大于0.25，所述高数值孔径光纤的纤芯小于4微米，且所述高数值孔径光纤中掺杂有在1700摄氏度到2000摄氏度的高温下易扩散的元素。

2.根据权利要求1所述的长周期光栅，其特征在于，所述长周期光栅还包括：单模光纤；

其中，所述高数值孔径光纤与所述单模光纤熔接。

3.根据权利要求1或2所述的长周期光栅，其特征在于，在所述高数值孔径光纤中掺杂了元素磷、锗以及氟，在1700摄氏度～2000摄氏度的温度范围内，扩散时间在20秒以内。

4.一种基于上述权利要求1至3任意一项所述的长周期光栅的制作方法，其特征在于，应用于包括步进电机，光纤夹具以及由二氧化碳激光器作为热源的长周期光栅刻写系统，其中，步进电机与光纤夹具组成位移平台，所述方法包括：

(1)对所述光纤夹具进行准直，使得所述光纤夹具在加持光纤时，光纤与所述步进电机的移动方向完全一致；

(2)对高数值孔径光纤进行去除涂覆并清洁处理，然后在高数值孔径光纤的两端各熔接一段单模光纤，两段单模光纤分别与光谱仪和宽谱光源相连，用于实时观察长周期光栅的光谱变化，其中，高数值孔径光纤的孔径大于0.25，高数值孔径光纤的纤芯小于4微米，且高数值孔径光纤中掺杂有在1700摄氏度到2000摄氏度的高温下易扩散的元素；

(3)将两端熔接有单模光纤的高数值孔径光纤置于所述光纤夹具上，以使高数值孔径光纤处于微绷紧状态，且高数值孔径光纤位于所述步进电机正中央；

(4)启动所述二氧化碳激光器，由所述二氧化碳激光器发射的激光对高数值孔径光纤进行加热，此时高数值孔径光纤的纤芯中的掺杂元素扩散，模场变大；

(5)所述二氧化碳激光器停止工作，由所述位移平台根据预设的移动长度将高数值孔径光纤整体移动一段预设距离；

(6)完成长周期光栅的一个制作周期，重复步骤(4)～步骤(5)直至得到需要的长周期光栅。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，高数值孔径光纤与单模光纤熔接时，通过加大所述二氧化碳激光器的功率，增长加热时间，使得高数值孔径光纤模场扩大，达到与单模光纤模场匹配的目的，实现较低的熔接损耗。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳激光器的光斑在300±100微米，所述二氧化碳激光器的功率需要刚好使得高数值孔径光纤处于红炽状态，其中，功率过小，纤芯扩散太慢，功率过大，会使光纤变细。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，构成所述位移平台的步进电机的最小步进小于20微米，误差小于2微米。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设距离为500微米～900微米。

9.根据权利要求5至8任意一项所述的方法，其特征在于，所述宽带光源为超连续谱光源。