本發(fā)明涉及傳感器，具體涉及一種光纖光柵轉換器及其設計方法。

背景技術：

1、光纖光柵（也稱光纖布拉格光柵，fiber?bragg?grating,?fbg）是一種通過紫外激光或飛秒激光在光纖纖芯寫入周期性折射率變化的光學元件，其可以反射特定波長（滿足相位匹配條件）的光，同時允許其他波長的光通過。光纖光柵在光纖通信、光纖傳感、光信號處理等方面有著重要的作用。在光纖通信方面，光纖光柵可以作為波長選擇器，應用于波分復用系統中的波長選擇和路由；光纖傳感方面，光纖光柵對溫度及應變等物理量非常敏感，可通過監(jiān)測反射波長以實現對環(huán)境或結構參數的監(jiān)測；光信號處理方面，光纖光柵可用于信號調制，如相位、振幅及偏振狀態(tài)。

2、相移光纖光柵屬于一種特殊的光纖光柵，它與傳統的光纖光柵（光纖布拉格光柵）不同，后者通過反射特定波長的光來工作，而相移光纖光柵則通過改變光波的相位來控制光的傳輸，其在反射特定范圍波長基礎上，又允許該范圍的一小部分波長通過。相比傳統光纖光柵，相移光纖光纖可實現窄帶寬的帶通濾波作用。在現有的技術中，無論是傳統光纖光柵還是相移光纖光柵，都是單一且獨立的器件，兩者之間很難實現轉換，這就限制了其在光纖通信中作為波長選擇器時的靈活使用。

技術實現思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種光纖光柵轉換器及其設計方法，通過將液晶分子與石英毛細管相結合，實現光纖布拉格光柵與相移光纖光柵的自由切換。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種光纖光柵轉換器，包括：

4、陣列電極，所述陣列電極包括多個水平間隔設置電極，所述電極包括相對設置的正極端和負極端；

5、石英毛細管，所述石英毛細管設置在所述陣列電極中各個電極的正極端和負極端之間，所述石英毛細管包括內部中空的管芯、以及包裹所述管芯的管壁，所述管芯的內部填充有液晶分子和石英節(jié)點。

6、可選地，所述陣列電極包括第一電極，第二電極及第三電極，所述第一電極和第三電極分別設置于所述石英毛細管的兩端，所述第二電極設置于所述第一電極和第三電極之間。

7、可選地，所述管壁的外徑為150微米，長度為300至3000微米，所述管芯的內徑為2微米。

8、可選地，所述陣列電極中每個電極的長度均為100至1000微米，寬度均為3000微米，相鄰兩個所述電極的水平間隔為1至10?微米，所述電極的正極端和負極端相距150至200微米。

9、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種光纖光柵轉換器的設計方法，所述方法包括以下步驟：

10、s100，對石英毛細管的管芯做微加工處理，在填充好液晶分子后，加入石英節(jié)點，從而構成折射率規(guī)律變化的光柵結構；

11、s200，設計陣列電極，將設計好的石英毛細管光纖光柵置于陣列電極中各個電極的正極端和負極端之間，并且光柵方向跟陣列電極方向一致；

12、s300，將陣列電極中的各個電極分別與可變電壓器相連接，通過調控單個電極的加載電壓，實現對該電極對應覆蓋區(qū)域內液晶分子的調控；通過對各個電極的整體調控，實現光纖布拉格光柵與相移光纖光柵的自由切換，并實現對濾波區(qū)域相關波長有效選擇性通過。

13、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開一種光纖光柵轉換器及其設計方法，本發(fā)明通過在石英毛細管的管芯填充液晶分子及添加石英節(jié)點，并將石英毛細管置于陣列電極中，可以通過電極間的電壓調控，實現光纖布拉格光柵與相移光纖光柵的自由切換；通過將光纖光柵轉換器調至相移光纖光柵工作模式，可以通過調節(jié)陣列電極中的某一電極，實現濾波范圍內的窄帶寬透射波長可選擇輸出。本發(fā)明提出的光纖光柵轉換器可實現光纖布拉格光柵與相移光纖光柵的自由切換，并實現濾波區(qū)域不同波長的選擇性輸出。

技術特征：

1.一種光纖光柵轉換器，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種光纖光柵轉換器，其特征在于，所述陣列電極包括第一電極，第二電極及第三電極，所述第一電極和第三電極分別設置于所述石英毛細管的兩端，所述第二電極設置于所述第一電極和第三電極之間。

3.根據權利要求1所述的一種光纖光柵轉換器，其特征在于，所述管壁的外徑為150微米，長度為300至3000微米，所述管芯的內徑為2微米。

4.根據權利要求3所述的一種光纖光柵轉換器，其特征在于，所述陣列電極中每個電極的長度均為100至1000微米，寬度均為3000微米，相鄰兩個所述電極的水平間隔為1至10?微米，所述電極的正極端和負極端相距150至200微米。

5.一種光纖光柵轉換器的設計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種光纖光柵轉換器及其設計方法，光纖光柵轉換器包括陣列電極和石英毛細管，所述陣列電極包括多個水平間隔設置電極，所述電極包括相對設置的正極端和負極端；所述石英毛細管設置在所述陣列電極中各個電極的正極端和負極端之間，所述石英毛細管包括內部中空的管芯、以及包裹所述管芯的管壁，所述管芯的內部填充有液晶分子和石英節(jié)點；本發(fā)明能夠實現光纖布拉格光柵與相移光纖光柵的自由切換。

技術研發(fā)人員：陳曉涌,江倩虹,左小杰,李波瑤,孫敬華
受保護的技術使用者：東莞理工學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14