[发明专利]一种光纤光栅制作方法

说明书

本发明提供一种光纤光栅制作方法，属于光纤光栅制作领域。在非绝热拉锥型微纳光纤周围设置光敏聚合材料环境，由于激光传播模式在非绝热拉锥型微纳光纤中耦合变化，光纤外部有周期性明暗相间的倏逝场泄露，在周围是相近折射率的光敏聚合材料环境时更加明显，有高功率光场泄露位置处的光敏聚合材料由于受到敏感光照自生长成有一定折射率的固态光敏聚合材料，产生周期性折射率分布，进而获得光纤光栅。本发明制作的光纤光栅可用于折射率传感、温度传感、应力传感等，该制作方法具有自生长、可控性强、制作周期短、操作流程简单、重复性高的优点。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，具体涉及一种光纤光栅制作方法。

背景技术

作为一种无源器件，光纤光栅已在通信和传感领域具有极其重要的地位和广阔的应用前景，具有尺寸小，灵敏度高，抗干扰能力强等优势。可以用作光纤放大器的增益平坦、色散补偿，以及折射率、温度、应变、生物化学传感器等。目前制作光纤光栅，待成栅光纤包括普通单模光纤，特殊光纤，例如空芯、毛细管光纤、边孔光纤等，以及微纳光纤，调制方式包括纤芯调制和包层调制，制作方法包括常见的激光刻写，相位掩膜，以及喷墨打印技术，周期性表面涂覆法等。

公开号为CN103543490B的专利，一种基于喷墨打印技术的长周期光纤光栅制作方法。采用喷墨打印技术，以周期性间距的光刻胶涂层包覆光纤包层，将光刻胶涂层烘干；采用波长为248nm的氩离子紫外激光器对暴露出的光纤包层进行扫描曝光，未包覆光刻胶涂层的光纤包层和位于其内部的纤芯感光，经感光的纤芯产生光致诱导折射率变化；去处光刻胶涂层，实现光纤光栅的制作。

公开号为CN101281274的专利，一种光纤包层光栅。拉制出包层具有光敏特性而纤芯不具有光敏性的光纤，将光栅写入具有光敏性的光纤包层中。光纤包括空芯光纤、单模光纤或者是其它类型的光纤。光纤包层光栅的写入方法与芯内光栅的写入方法相同。光栅可以是等间距的短周期光栅、长周期光栅、倾斜光栅、变迹光栅等，也可以是非周期光栅。这种光纤包层光栅的模式变换能力远大于现有的芯内光栅。它能实现芯内导模之间，芯内导模与包层模之间，以及芯内导模与光纤外部光场之间的模式变换。

微纳光纤光栅结合了微纳光纤的倏逝场特性和光栅的光谱特性，且微纳光纤光栅的比普通光纤光栅尺寸更小，结构更紧凑。另外，结合微纳光纤的特性，在微纳光纤表面制作光栅结构，可以获得包层调制，以达到更高的外界传感灵敏度。

公开号为CN105353459B的专利，微纳光纤表面制作光栅的方法。利用涂覆在微纳光纤表面的功能化膜，借助于薄膜材料的光敏性，利用低功率的紫外光进行曝光制备光栅。其中，还介绍了几种微纳光纤表面制作光栅的方法：H.Xuan提出了一种利用CO₂激光器对微纳光纤进行加热，继而进行周期性微拉锥的方法来制作微纳光纤光栅；X.Zhang等研究者提出了一种利用PDMS对微纳光纤进行周期性表面涂覆的方法制作微纳光纤光栅；G.Kakarantzas等研究者则将表面涂覆和周期性曝光相结合，提出了一种首先在微纳光纤表面涂覆二氧化硅薄膜，随后利用CO₂激光器进行周期性固化的方法制作微纳光纤光栅。公开号为CN106768525A的专利，一种基于瑞利不稳的长周期光栅传感器及其制备和测量方法。利用液体的瑞利不稳效应在微纳光纤表面断裂形成周期性的结构，实现微纳光纤光栅的制备。但是这些方法需要精密的微操平台和技术，不易控制，且容易损伤微纳光纤。

本发明探求到一种自主生长的光纤光栅制作方法。将具有外部明暗相间光斑的非绝热拉锥型微纳光纤周围设置为光敏聚合材料的环境，入射到光纤的激光使高功率倏逝场泄露位置处自生长产生固化的光敏材料，从而在非绝热拉锥型微纳光纤外部形成折射率周期性改变，获得光纤光栅。该方法相比于上述制作光纤光栅的方法具有自主性强，易控制，制作周期短，尺寸小的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤光栅制作方法。

本发明的目的是这样实现的：