[发明专利]光纤器件、制造方法及光纤内声致马赫曾德干涉仪

说明书

本发明公开了光纤器件、制造方法及光纤内声致马赫曾德干涉仪，光纤器件包括：单模光纤以及形成于单模光纤一段区域上的三明治结构，三明治结构用于产生声光效应；三明治结构包括与单模光纤同轴的第一声光作用区、第二声光作用区和干涉臂区，干涉臂区位于第一声光作用区和第二声光作用区之间；第一声光作用区与第二声光作用区的直径相等，第一声光作用区的直径小于单模光纤中包层的直径且大于单模光纤中纤芯的直径；干涉臂区的直径小于第一锥区的直径且大于单模光纤中纤芯的直径。实现使光纤内声致马赫曾德干涉仪的结构紧凑、调谐快速、性能稳定、易于制备并降低制造成本。

技术领域

本发明涉及光信息处理领域，更具体地，涉及一种光纤器件、制造方法及光纤内声致马赫曾德干涉仪。

背景技术

由于其与光纤系统极好的兼容性，良好的环境适应能力，低插损和多通道滤波特性，全光纤马赫曾德干涉仪已经被广泛应用到湿度、温度、应变、溶液浓度等传感和通信领域。

与双臂独立型全光纤马赫曾德干涉仪相比，紧凑的同轴单根光纤式马赫曾德干涉仪更加受到研究者们的关注。

到目前为止，多种方法已经被用来构建全光纤同轴马赫曾德干涉仪，包括模场失配熔接技术、由飞秒激光制备的倾斜光束分束法，级联光栅长度相等的或者不匹配的长周期光纤光栅，接入特种光纤的方法，基于微纳结构结合光纤内空气腔等。其中，光纤横向错位焊接技术不仅费时并且重复性较差，插损大。基于飞秒激光写入法构建的光纤内倾斜分束法光学器件都是分离的元件，这就要求精确的光路对准及较高的机械稳定性。基于级联长周期光纤光栅对具有较高的模式耦合效率，但是，制备一对相同的长周期光纤光栅通常是具有挑战性的。级联非对称长度的长周期光纤光栅对，可以部分消除上述对称长周期光纤光栅对制备上的难题，但是，基于温度、应力或手动偏振的改变带来的梳状滤波谱的调谐性，很难满足光谱快速响应的要求，特别是难以满足在光通信领域快速路由的需求。

考虑到声光效应具有快速调谐和宽的光谱响应范围的特征，基于声光作用在光纤中构建全光纤同轴马赫曾德干涉仪在近年来越来越引起人们的关注。一些好的想法被相继提出，包括声光可调谐滤波器和锥形熔融光纤的平行贴合，两段由刻蚀或者高温熔锥技术制备的凸形三明治结构等。尽管凸形三明治样品响应时间缩短到了370μs，但仍然显现出制备工艺上的繁琐，结构上的脆弱和尺寸上的庞大的不足。

发明内容

本发明的目的是提出一种光纤器件、制造方法及光纤内声致马赫曾德干涉仪，使光纤内声致马赫曾德干涉仪的结构紧凑、调谐快速、性能稳定、易于制备，降低了制造成本，由于其中心直径更小，质量更轻，其具有更加牢固耐用的特点。

第一方面，本发明提出了一种应用于光纤内声致马赫曾德干涉仪的光纤器件，包括：单模光纤以及形成于所述单模光纤一段区域上的三明治结构；

所述三明治结构包括与所述单模光纤同轴的第一声光作用区、第二声光作用区和干涉臂区，所述干涉臂区位于所述第一声光作用区和所述第二声光作用区之间；

所述第一声光作用区与所述第二声光作用区的直径相等，所述第一声光作用区的直径小于所述单模光纤中包层的直径且大于所述单模光纤中纤芯的直径；所述干涉臂区的直径小于所述第一声光作用区的直径且大于所述单模光纤中纤芯的直径；

所述第一声光作用区的一端与所述单模光纤之间形成第一锥形过渡区，所述第一声光作用区的另一端与所述干涉臂区的一端之间形成第二锥形过渡区，所述干涉臂区的另一端与所述第二声光作用区的一端之间形成第三锥形过渡区，所述第二声光作用区的另一端与所述单模光纤之间形成第四锥形过渡区。

第二方面，本发明提出一种第一方面所述的应用于光纤内声致马赫曾德干涉仪的光纤器件的制造方法，包括：

提供单模光纤，将所述单模光纤上一段预设区域的涂覆层去除，作为所述三明治结构的制备段；