[发明专利]一种倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法

说明书

本发明公开了一种倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法，采用激光反复扫描的方法在光纤上刻写倾斜布拉格光栅型偏振滤波器，并在刻写过程中，监测系统测量辐射模强度，当测得的辐射模强度偏离理论值时，反馈调整掩膜版与光纤的相对位置，使辐射模强度与理论值吻合。本发明采用自反馈技术，可有效提升光栅刻写效果，提升偏振滤波器的消光比。

技术领域

本发明涉及倾斜光栅偏振滤波器，尤其涉及一种倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法。

背景技术

偏振误差来源于光纤、光器件上的偏振串扰，光纤上不可避免的应力、温度波动以及轴向对准误差等均会不可避免的引致偏振态的串扰，从而引起传感器的偏振误差，该误差是光纤陀螺、光纤电流互感器等大多光纤传感器的最主要误差之一，抑制偏振误差是提升光纤传感器精度的首要工作。

抑制偏振误差的最有效手段是采用高消光比、低插入损耗的偏振滤波器。传统的偏振滤波器多采用集成光学器件制作而成，光纤中的光通过准直器准直成平行的空间光，通过二向色等偏振片实现偏振滤波，再通过准直透镜准直入光纤。中间光要经过光纤光向空间光，空间光向光纤光的两次转换，转换的过程往往带来较高的损耗，非全光纤需要多处耦合的方式也带来了可靠性隐患。此外，偏振滤波器的性能受制于偏振滤波片，其消光比无法做高，谱宽也受到极大的限制。而全光纤的偏振器大多需要对光纤进行侧抛或拉锥处理，在侧抛面或锥区镀制金属或双折射材料，但这种对光纤处理的方式会降低光纤强度，从而给传感器带来可靠性隐患。

英国Aston大学提出了倾斜光栅偏振滤波器的方案，利用光纤吸收周期调制的紫外光，产生折射率变化，在光纤上刻写45度倾斜光栅，完成了性能优异的偏振滤波器。该器件为全光纤器件，且制作过程中不对光纤做接触性的处理，从而具有低插入损耗、高可靠的特点，是光纤传感应用的理想偏振器件。

理论分析及实验证明，光纤吸收的紫外光越多则折射率变化越大，偏振滤波器的消光比也越高。但在实际刻写过程中，光纤吸收紫外光会导致温度升高，降低光纤的光敏性，影响后续紫外光的吸收。因此，单程刻写往往无法获得较高的折射率变化。刻写、冷却再刻写的周期性刻写过程有利于折射率的提升。这对刻写平台的稳定性提出了非常高的要求，一般光栅的周期约为1μm，若掩膜版与光纤的相对位置变化超过500nm，不但不会加深刻写深度，反而会将之前刻写的光栅抹除，因此光栅掩膜版与待刻写光纤的相对位置在数小时的刻写时间内变化应小于100nm。而光栅刻写系统是多运动部件搭建的复杂系统，振动、机械件的蠕变都会导致位置的漂移。因此，往返周期性多次刻写系统往往不能取得良好的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效提升光栅刻写效果，提升偏振滤波器消光比的倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法，采用激光反复扫描的方法在光纤上刻写倾斜布拉格光栅型偏振滤波器，并在刻写过程中，监测系统测量辐射模强度，当测得的辐射模强度偏离理论值时，反馈调整掩膜版与光纤的相对位置，使辐射模强度与理论值吻合。

以上所述的倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法，待刻写的光纤经增敏处理，通过夹具固定在掩膜版后方。激光器发出的紫外光经透镜汇聚后的激光经反射镜反射至掩膜版，激光被掩膜版调制形成明暗交替条纹后照射光纤，光纤吸收紫外光后，相对应形成折射率高低的空间分布，从而形成光纤光栅。

以上所述的倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法，将辐射模调整至光纤的上方或下方；若待刻光纤为单模光纤，仅调制光纤与掩膜版的夹角为33.8°；若待刻光纤为保偏光纤，则需旋转光纤使光纤偏振主轴与刻写紫外光方向垂直。

以上所述的倾斜光栅偏振滤波器的刻写方法，待刻光纤的一端固定于电控位移台的夹具上，另一端固定于张力计上；待刻光纤的一端注入拟偏振滤波的光，测量辐射模强度。