[发明专利]一种用于多芯光纤布拉格光栅激光直写的夹持装置

说明书

本申请公开了一种用于多芯光纤布拉格光栅激光直写的夹持装置，属于光纤加工领域。装置的固定架包括一块固定板、两块端板和两块支撑台；固定板的两端分别设置一块端板，且端板的表面与固定板的表面垂直，以使固定架的内部形成放置空间；两块支撑台位于放置空间内，一端均与固定板固定；固定板的背离放置空间的一侧设置于三维运动机构上；放置台两端分别设置于两块支撑台上，多芯光纤放置于放置台的狭缝所在位置且其延伸方向与放置台的长度方向平行；两块端板在靠近放置空间的一侧均设置一个旋转机构，旋转机构用于夹持多芯光纤的两端，并能够带动多芯光纤沿其自身轴线旋转。本装置能够在多芯光纤布拉格光栅激光直写时实现高精度定位及调控功能。

技术领域

本申请涉及光纤加工技术领域，尤其涉及一种用于多芯光纤布拉格光栅激光直写的夹持装置。

背景技术

光纤光栅是一种衍射型无源滤波器件。光纤光栅的加工是基于一定的技术手段使得光纤纤芯折射率沿轴向发生周期性的调制，进而使之与特定波长的导通光信号发生谐振，达到光谱滤波的效果。其作用实质相当于在纤芯内形成一个窄带的(投射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤布拉格光栅时，满足光纤内的布拉格谐振条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤布拉格光栅继续传播。通常，光纤纤芯折射率调制结构的周期处于亚微米到百微米范围内。由于光纤光栅具有谐振波长调控范围大、附加损耗小、体积小、易与光纤耦合等一系列优异性能，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，光纤光栅在光纤激光器、光纤通信以及光传感领域得到了广泛应用。

多芯光栅是在单芯光纤光栅基础上开发出来的一种新型光纤衍射器件，由于具有容量大、复用性能强等优点，多芯光栅已经在位移、速度、加速度、温度等参量的测量与传感领域展现出显著优势，并被快速拓展应用于其他相关领域当中。

光纤布拉格光栅的传统制作方法是利用光纤材料的光敏性，通过紫外曝光的方法将入射相干光场图样写入纤芯，在光纤内产生沿纤芯轴向的周期性折射率变化，从而形成永久性的空间相位光栅，该制作方法的缺陷在于强烈依赖光纤材料的光敏特性，进而只适用于少部分光纤光栅的加工。

激光直写方法，尤其是飞秒激光直写来制作光纤布拉格光栅，改变了紫外曝光制作光纤布拉格光栅的模式。首先，不再依赖于光纤材料本身的光敏特性，可直接利用聚焦激光诱导的非线性吸收，实现对不同材料种类光纤的直接加工，加工出的布拉格光栅的光谱调制强度可达50dB。其次，不需要价格昂贵的相位掩膜，降低了加工成本；通过调节扫描速度，可以实现任意谐振波长光纤光栅的刻写；通过采用非匀速刻写，还可实现啁啾、宽波段的布拉格光栅的刻写，因此，加工灵活性大大提升。最后，飞秒激光直写工艺还具备三维刻写能力，能够在多芯光栅的不同纤芯位置刻写不同周期的布拉格光栅。鉴于上述原因，激光直写方法在光纤光栅，尤其是多芯光纤光栅的加工中得到越来越广泛的应用。

然而，需要指出的是，在激光直写光纤光栅过程中，光纤柱面给在线显微成像观测带来的挑战，使得激光焦点与所需刻写的纤芯之间的垂直距离难以分辨，进而不能实现高精度定位功能。这一问题在多芯光纤布拉格光栅的激光直写过程中显得尤为突出。因此，解决激光直写光纤光栅中的显微成像难题，实现对光纤纤芯的高精度定位，对于光纤光栅加工，特别是多芯光纤光栅加工具有重要意义。

发明内容

本发明旨在提供一种用于多芯光纤布拉格光栅激光直写的夹持装置，能够在多芯光纤布拉格光栅激光直写时实现高精度定位功能。