[发明专利]基于压电陶瓷促动器制作切趾光纤光栅的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅技术领域，特别涉及一种基于压电陶瓷促动器制作切趾光纤光栅的装置及方法。

背景技术

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。

紫外直写光栅技术是制作光纤光栅的方式之一，它利用光纤材料对紫外光的光敏性，让相干光干涉图像照射光纤制成纤芯折射率呈周期或非周期性变化。光栅的栅距取决于刻写过程中相干光形成的干涉条纹，该方法制成的光纤光栅条纹间距整齐，质量较好。但现有的技术中存在紫外直写光栅切趾难的技术问题。

发明内容

本发明实施例通过提供一种基于压电陶瓷促动器制作切趾光纤光栅的装置及方法，解决了现有技术中紫外直写光栅切趾难的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于压电陶瓷促动器制作切趾光纤光栅的装置，包括：氩离子激光器、扩束系统、50/50分光镜、压电陶瓷促动器、上位机、第一反射镜、第一聚焦透镜、反射单元、第二聚焦透镜、光纤及水平移动平台；

所述第一反射镜与所述压电陶瓷促动器固定连接；所述压电陶瓷促动器与所述上位机电性连接，所述上位机对所述压电陶瓷促动器加载锯齿波信号；所述光纤上设置有裸纤部分，所述光纤固定在所述水平移动平台上；

所述氩离子激光器发出的紫外光入射至扩束系统，经所述扩束系统扩束后入射至所述50/50分光镜分为两束平行光；

一束所述平行光入射至所述第一反射镜，经所述第一反射镜反射至所述第一聚焦透镜，经所述第一聚焦透镜会聚至所述光纤的裸纤部分；

另一束所述平行光入射至所述反射单元，经所述反射单元反射至所述第二聚焦透镜，经所述第二聚焦透镜会聚至所述光纤的裸纤部分；

所述水平移动平台带动所述光纤匀速运动，完成写栅过程。

进一步的，所述反射单元包括：第二反射镜及第三反射镜；

另一束所述平行光入射至所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射至所述第三反射镜，经所述第三反射镜反射至所述第二聚焦透镜。

进一步的，所述氩离子激光器发出的激光波长为244nm。

进一步的，所述氩离子激光器发出的激光功率为50-100mW。

进一步的，所述扩束系统的扩束倍数为3-5倍。

进一步地，所述压电陶瓷促动器的位移量为15-20μm，电容为180nF。

进一步的，所述第一聚焦透镜及所述第二聚焦透镜的聚焦光斑直径为6μm或6μm以上。

进一步的，所述水平移动平台的移速为纳米级。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种基于压电陶瓷促动器制作切趾光纤光栅的方法，包括如下步骤：

将第一反射镜与压电陶瓷促动器固定连接，所述压电陶瓷促动器与上位机电性连接；

将所述光纤固定在水平移动平台上，在所述光纤上设置裸纤部分；

控制所述上位机对所述压电陶瓷促动器加载锯齿波信号；

控制氩离子激光器发出的紫外光入射至扩束系统，经所述扩束系统扩束后入射至50/50分光镜分为两束平行光；

控制一束平行光入射至第一反射镜，经第一反射镜反射至第一聚焦透镜，经所述第一聚焦透镜会聚至光纤的裸纤部分；

控制另一束平行光入射至反射单元，经所述反射单元反射至第二聚焦透镜，经所述第二聚焦透镜会聚至光纤的裸纤部分；

控制水平移动平台带动所述光纤匀速运动，完成写栅过程。

进一步的，所述第一反射镜与所述压电陶瓷促动器通过胶水固定连接。

本发明实施例提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：

本发明实施例提供的基于压电陶瓷促动器制作切趾光纤光栅的装置及方法，将写栅系统中一个反射镜固定在压电陶瓷促动器上，通过对压电陶瓷促动器加载锯齿波信号，在一个写栅周期内，随着时间的增加，每个子周期的电压占空比逐渐增加，在中心处增加至100％占空比，然后相应的逐渐减小，则引起了干涉条纹的相位变化，从而形成光纤光栅的切趾。