一種基于電弧放電的長周期光纖光柵的制備裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖光柵技術領域，尤其涉及一種基于電弧放電的長周期光纖光柵的制備裝置。
【背景技術】
[0002]長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的光纖光柵。它已經被廣泛應用于光纖通信、光纖傳感、光信號處理等領域。目前制備長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、機械壓痕法、化學腐蝕法等。紫外激光法最早被用于長周期光纖光柵制備。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度掩模板才能制作不同光柵周期的長周期光纖光柵。基于二氧化碳激光或飛秒激光逐點刻寫長周期光纖光柵的方法具有精度高、重復性好等優勢，但是所需的激光器價格昂貴。機械微彎法利用機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械壓力大小可較為方便地調節長周期光纖光柵的諧振峰深度，然而該方法制備的長周期光纖光柵不能永久保持光譜特性，當撤去機械壓力后，光纖軸向不再形成周期性微彎，長周期光纖光柵也隨之消失。化學腐蝕法利用氫氟酸周期性腐蝕光纖形成周期性的環槽結構。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，機械強度比較弱。
[0003]電弧放電法是另外一種長周期光纖光柵制備方法，它利用電極沿光纖軸向進行周期性局部放電加熱，使纖芯和包層的有效折射率產生周期性的變化，從而制成長周期光纖光柵。傳統的基于電弧放電的長周期光纖光柵制造技術需要一臺包含放電電極的光纖熔接機，一個水平移動平臺，一個置于水平移動平臺上的夾具，一個定滑輪和一個重物。光纖一端固定在水平移動品臺上方的夾具中，另一端依次經過光纖熔接機的V型槽和定滑輪固定在重物上。光纖熔接機主要用于提供一對電極，控制放電的電流和時間；水平移動臺用于控制光柵周期；重物使光纖處于拉直狀態。熔接機的電極對光纖放電后，水平移動平臺使光纖移動一個周期，之后熔接機的電極再次放電，如此重復上述操作多次，最終形成長周期光纖光柵。該電弧放電技術存在以下不足:
[0004]1、傳統電弧放電技術所采用的各個裝置相互獨立，極大增加了各裝置之間的校準難度，特別是光纖熔接機的放電電極、水平移動平臺和定滑輪三者之間的同軸、同水平面的校準；
[0005]2、傳統電弧放電技術須在光纖末端懸掛重物，使光纖處于拉直狀態。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生拉錐形變。該拉錐形變的重復誤差高于5 μ m，極大降低了長周期光纖光柵制備的重復性。
[0006]3、傳統電弧放電技術采用的電極放電電流小，放電時間短，所形成的長周期光纖光柵的周期數大于100個，降低了光柵的諧振效率。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是，提供一種基于電弧放電的長周期光纖光柵的制備裝置，以解決傳統技術中放電電極、移動平臺及定滑輪三者之間的同軸同水平面校準問題。本發明是這樣實現的:
[0008]一種基于電弧放電的長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；
[0009]所述光纖定位裝置包括移動平臺、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平臺上；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先被去除涂覆層的部分保持拉直狀態并位于所述電弧放電裝置的放電區域；所述電弧放電裝置的放電區域所在位置固定不變；
[0010]所述控制系統與所述移動平臺連接，用于驅動所述移動平臺帶動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一個預設光柵周期的距離；
[0011]所述控制系統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期間根據預設的放電參數進行電弧放電，以對該被去除涂覆層的部分進行周期性折射率調制；所述放電參數包括放電電流及放電時間；所述部分每次停止移動的時間不小于所述放電時間。
[0012]進一步地，所述控制系統通過脈沖電路控制所述電弧放電裝置每次的放電時間。
[0013]進一步地，所述放電電流為10-15mA ;所述放電時間為0.5-10秒。
[0014]進一步地，所述光柵周期為350 μ m-1000 μ m。
[0015]進一步地，所述第一夾具與第二夾具的間距為30cm-50cm;所述移動平臺的行程范圍為 30cm-50cm。
[0016]進一步地，所述控制系統還用于通過控制所述移動平臺的移動次數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的次數，以控制所制備的長周期光纖光柵的周期數。
[0017]進一步地，所述長周期光纖光柵的周期數為30-100。
[0018]進一步地，所述電弧放電裝置包括陰極和陽極；所述放電區域位于所述陰極與所述陽極之間。
[0019]與現有技術相比，本發明采用兩個夾具固定光纖的兩端，同時，將兩個夾具固定在移動平臺上，使得光纖位于第一夾具及第二夾具之間的部分、夾具、移動平臺三者形成相對固定的整體，避免了在移動該部分的過程中，該部分與移動平臺發生相對移動。另外，由于不需要設置定滑輪及重物，也避免了在對該部分進行電弧放電加熱時由于重物的影響使該部分產生拉錐形變，從而可采用比傳統電弧放電技術更大的放電電流和更長的放電時間，使得本發明的長周期光纖光柵具有更大的模式耦合強度，在獲得相同透射譜深度時，極大地減少光柵周期數量，提高了光柵制備效率。
【附圖說明】
[0020]圖1:本發明基于電弧放電的長周期光纖光柵的制備裝置結構示意圖。
[0021]圖2:利用本發明在普通單模光纖上制備的長周期光纖光柵的透射光譜圖；
[0022]圖3:利用本發明在實芯光子晶體光纖上制備的長周期光纖光柵的透射光譜圖；
[0023]圖4:利用本發明在空芯光子帶隙光纖上制備的長周期光纖光柵的透射光譜圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0025]本發明提供了一種基于電弧放電的長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。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電極，沒有示出電弧放電裝置的其余部件及控制系統。
[0026]其中，光纖定位裝置包括移動平臺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固定在移動平臺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 (本文簡稱“部分”)保持拉直狀態并位于電弧放電裝置的放電區域。這種結構可使得部分1、第一夾具21及第二夾具22、第一支撐部31、第二支撐部32、移動平臺5三者形成相對固定的整體，避免了在移動部分I的過程中，部分I與移動平臺5發生相對移動，不必再對部分I與移動平臺5之間的相對位置進行校準，簡化了校準，提高了制備光纖光柵的準確性及穩定性。同時，由于該結構不再需要設置定滑輪及重物，也避免了在對部分I進行