基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵的制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖光柵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵的制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)周期光纖光柵指的是光柵周期在幾十微米到幾厘米范圍內(nèi)的光纖光柵。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于光纖通信、光纖傳感、光信號(hào)處理等領(lǐng)域。目前制備長(zhǎng)周期光纖光柵的方法主要包括紫外激光曝光、二氧化碳激光曝光、飛秒激光曝光、電弧放電法、機(jī)械壓痕法、化學(xué)腐蝕法等。紫外激光法最早被用于長(zhǎng)周期光纖光柵制備。該方法僅適用于具有光敏特性的光纖，并且需要不同周期的強(qiáng)度掩模板才能制作不同光柵周期的長(zhǎng)周期光纖光柵?；诙趸技す饣蝻w秒激光逐點(diǎn)刻寫長(zhǎng)周期光纖光柵的方法具有精度高、重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)，但是所需的激光器價(jià)格昂貴。機(jī)械微彎法利用機(jī)械壓力和周期性鋸齒槽沿光纖軸向形成周期性微彎形變。該方法通過改變光纖的機(jī)械壓力大小可較為方便地調(diào)節(jié)長(zhǎng)周期光纖光柵的諧振峰深度，然而該方法制備的長(zhǎng)周期光纖光柵不能永久保持光譜特性，當(dāng)撤去機(jī)械壓力后，光纖軸向不再形成周期性微彎，長(zhǎng)周期光纖光柵也隨之消失?；瘜W(xué)腐蝕法利用氫氟酸周期性腐蝕光纖形成周期性的環(huán)槽結(jié)構(gòu)。該方法不需要激光曝光，利用氫氟酸可腐蝕包層和纖芯。但是這種光柵存在物理損傷，機(jī)械強(qiáng)度比較弱。
[0003]電弧放電法是另外一種長(zhǎng)周期光纖光柵制備方法，它利用電極沿光纖軸向進(jìn)行周期性局部放電加熱，使纖芯和包層的有效折射率產(chǎn)生周期性的變化，從而制成長(zhǎng)周期光纖光柵。傳統(tǒng)的基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵制造技術(shù)需要一臺(tái)包含放電電極的光纖熔接機(jī)，一個(gè)水平移動(dòng)平臺(tái)，一個(gè)置于水平移動(dòng)平臺(tái)上的夾具，一個(gè)定滑輪和一個(gè)重物。光纖一端固定在水平移動(dòng)品臺(tái)上方的夾具中，另一端依次經(jīng)過光纖熔接機(jī)的V型槽和定滑輪固定在重物上。光纖熔接機(jī)主要用于提供一對(duì)電極，控制放電的電流和時(shí)間；水平移動(dòng)臺(tái)用于控制光柵周期；重物使光纖處于拉直狀態(tài)。熔接機(jī)的電極對(duì)光纖放電后，水平移動(dòng)平臺(tái)使光纖移動(dòng)一個(gè)周期，之后熔接機(jī)的電極再次放電，如此重復(fù)上述操作多次，最終形成長(zhǎng)周期光纖光柵。該電弧放電技術(shù)存在以下不足:
[0004]1、傳統(tǒng)電弧放電技術(shù)所采用的各個(gè)裝置相互獨(dú)立，極大增加了各裝置之間的校準(zhǔn)難度，特別是光纖熔接機(jī)的放電電極、水平移動(dòng)平臺(tái)和定滑輪三者之間的同軸、同水平面的校準(zhǔn)；
[0005]2、傳統(tǒng)電弧放電技術(shù)須在光纖末端懸掛重物，使光纖處于拉直狀態(tài)。在這種情況下，電極放電加熱光纖至熔融溫度后，重物不可避免地使光纖產(chǎn)生拉錐形變。該拉錐形變的重復(fù)誤差高于5 μ m，極大降低了長(zhǎng)周期光纖光柵制備的重復(fù)性。
[0006]3、傳統(tǒng)電弧放電技術(shù)采用的電極放電電流小，放電時(shí)間短，所形成的長(zhǎng)周期光纖光柵的周期數(shù)大于100個(gè)，降低了光柵的諧振效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵的制備裝置，以解決傳統(tǒng)技術(shù)中放電電極、移動(dòng)平臺(tái)及定滑輪三者之間的同軸同水平面校準(zhǔn)問題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵的制備裝置，包括光纖定位裝置、電弧放電裝置及控制系統(tǒng)；
[0009]所述光纖定位裝置包括移動(dòng)平臺(tái)、第一夾具、第二夾具、第一支撐部及第二支撐部；所述第一夾具固定在所述第一支撐部上，所述第二夾具固定在所述第二支撐部上，所述第一支撐部及第二支撐部固定在所述移動(dòng)平臺(tái)上；所述第一夾具及第二夾具用于夾持光纖，使所述光纖位于第一夾具及第二夾具之間的預(yù)先被去除涂覆層的部分保持拉直狀態(tài)并位于所述電弧放電裝置的放電區(qū)域；所述電弧放電裝置的放電區(qū)域所在位置固定不變；
[0010]所述控制系統(tǒng)與所述移動(dòng)平臺(tái)連接，用于驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)所述被去除涂覆層的部分沿該部分光纖軸向向同一方向每次移動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)光柵周期的距離；
[0011]所述控制系統(tǒng)與所述電弧放電裝置連接，以控制所述電弧放電裝置在所述被去除涂覆層的部分每次停止移動(dòng)期間根據(jù)預(yù)設(shè)的放電參數(shù)進(jìn)行電弧放電，以對(duì)該被去除涂覆層的部分進(jìn)行周期性折射率調(diào)制；所述放電參數(shù)包括放電電流及放電時(shí)間；所述部分每次停止移動(dòng)的時(shí)間不小于所述放電時(shí)間。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)通過脈沖電路控制所述電弧放電裝置每次的放電時(shí)間。
[0013]進(jìn)一步地，所述放電電流為10-15mA ;所述放電時(shí)間為0.5-10秒。
[0014]進(jìn)一步地，所述光柵周期為350 μ m-1000 μ m。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一夾具與第二夾具的間距為30cm-50cm;所述移動(dòng)平臺(tái)的行程范圍為 30cm-50cm。
[0016]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還用于通過控制所述移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)次數(shù)來控制所述被去除涂覆層的部分沿該部分光纖軸向向同一方向移動(dòng)的次數(shù)，以控制所制備的長(zhǎng)周期光纖光柵的周期數(shù)。
[0017]進(jìn)一步地，所述長(zhǎng)周期光纖光柵的周期數(shù)為30-100。
[0018]進(jìn)一步地，所述電弧放電裝置包括陰極和陽極；所述放電區(qū)域位于所述陰極與所述陽極之間。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用兩個(gè)夾具固定光纖的兩端，同時(shí)，將兩個(gè)夾具固定在移動(dòng)平臺(tái)上，使得光纖位于第一夾具及第二夾具之間的部分、夾具、移動(dòng)平臺(tái)三者形成相對(duì)固定的整體，避免了在移動(dòng)該部分的過程中，該部分與移動(dòng)平臺(tái)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。另外，由于不需要設(shè)置定滑輪及重物，也避免了在對(duì)該部分進(jìn)行電弧放電加熱時(shí)由于重物的影響使該部分產(chǎn)生拉錐形變，從而可采用比傳統(tǒng)電弧放電技術(shù)更大的放電電流和更長(zhǎng)的放電時(shí)間，使得本實(shí)用新型的長(zhǎng)周期光纖光柵具有更大的模式耦合強(qiáng)度，在獲得相同透射譜深度時(shí)，極大地減少光柵周期數(shù)量，提高了光柵制備效率。
【附圖說明】
[0020]圖1:本實(shí)用新型基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵的制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2:利用本實(shí)用新型在普通單模光纖上制備的長(zhǎng)周期光纖光柵的透射光譜圖；
[0022]圖3:利用本實(shí)用新型在實(shí)芯光子晶體光纖上制備的長(zhǎng)周期光纖光柵的透射光譜圖；
[0023]圖4:利用本實(shí)用新型在空芯光子帶隙光纖上制備的長(zhǎng)周期光纖光柵的透射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]本實(shí)用新型提供了一種基于電弧放電的長(zhǎng)周期光纖光柵的制備裝置，該裝置包括光纖定位裝置、電弧放電裝置及控制系統(tǒng)。圖1示出了該制備裝置中的光纖定位裝置及電弧放電裝置的兩個(gè)電極，沒有示出電弧放電裝置的其余部件及控制系統(tǒng)。
[0026]其中，光纖定位裝置包括移動(dòng)平臺(tái)5、第一夾具21、第二夾具22、第一支撐部31及第二支撐部32。其中，第一夾具21固定在第一支撐部31上，第二夾具22固定在第二支撐部32上，第一支撐部31及第二支撐部32固定在移動(dòng)平臺(tái)5上。第一夾具21及第二夾具22用于夾持光纖，使光纖位于第一夾具21及第二夾具22之間的部分I (本文簡(jiǎn)稱“部分”)保持拉直狀態(tài)并位于電弧放電裝置的放電區(qū)域。這種結(jié)構(gòu)可使得部分1、第一夾具21及第二夾具22、第一支撐部31、第二支撐部32、移動(dòng)平臺(tái)5三者形成相對(duì)固定的整體，避免了在移動(dòng)部分I的過程中，部分I與移動(dòng)平臺(tái)5發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，不必再對(duì)部分I與移動(dòng)平臺(tái)5之間的相對(duì)位置進(jìn)行校準(zhǔn)，簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)，提高了制備光纖光柵的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。同時(shí)，由于該結(jié)構(gòu)不再需要設(shè)置定滑輪及重物，也避免了在對(duì)部分I