电子信息技术

本发明提供一种新型毛细管光纤光栅及其制备方法，该包括光纤环形包层、光敏树脂包层、光纤纤芯，光纤纤芯位于光纤环形包层中，或悬挂于环形包层内壁上；光敏树脂包层填充于光纤中央空气孔处，折射率沿光纤长度方向呈周期性分布，且与光纤纤芯距离小于3微米或直接接触以形成弱耦合。将光敏树脂材料注入至毛细管光纤中央空气孔处形成光敏树脂包层，采用紫外激光束正向入射穿过掩模板，通过衍射形成干涉图形，并转移至光敏树脂包层中，该光敏树脂包层受到紫外曝光后折射率沿光纤长度方向呈现周期性分布，形成毛细管光纤光栅。本发明中毛细管光纤光栅对光纤纤芯无物理损伤，具有低插入损耗、免封装、高稳定性等优点，促进了光纤光栅技术进一步发展。

光纤光栅是由暴露于紫外线(UV)激光束引起的光纤芯折射率的周期性变化而形成的。光 纤光栅具有体积小、熔接损耗小、耐腐蚀、不受光强波动的影响，可以实现多点分布式测量 和光集成等优良特性，且其谐振波长对温度、应力、湿度等外界环境变量比较敏感，因此在 光纤传感和光通信领域有较大应用前景。

目前，制作光纤光栅的方法包括横向侧面干涉曝光制作方法、相位掩模法、点‑点写入法。 第一种紫外激光干涉条纹图下的横向侧面干涉曝光制作方法，是由两束相干紫外光束间呈一 定夹角入射到掺杂光敏剂锗的光纤上，让光纤在干涉场中紫外曝光，光纤纤芯受到紫外光干 涉条纹照射后，折射率呈周期性变化，从而形成光栅。其中，紫外光源是可调谐泵浦染料激 光器，工作波长范围为486‑500nm。这种横向侧面干涉曝光制作方法制作的光纤光栅周期由 入射波波长和两束相干紫外光束的夹角共同决定。这种方法对光源相干性以及环境的稳定性 要求较高。

相位掩模法的实质是将相位掩模板靠近光纤，利用紫外光通过相位掩模板产生的干涉条 纹，使光纤的折射率发生周期性变化，从而形成光纤光栅。这种相位掩模法的优点是光纤光 栅的周期由相位掩模板的周期和入射光束的方向决定，而与写入光的波长无关，该方法简化 了光纤光栅的制作过程，重复性较好，便于大批量生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

现有光纤光栅技术通常将光栅阵列刻写在光纤纤芯中，对光纤纤芯有物理损伤、插入损 耗较大，且制作方法较为繁琐，不易封装。本发明所设计的毛细管光纤光栅，提供了制备光 纤光栅的一种新途径，用紫外曝光法将光栅刻写在毛细管光纤的内置光敏树脂包层中，并密 封于毛细管光纤的中央空气孔处。紫外曝光法适用于工业环境的激光光源，制作工艺较为成 熟，光谱特性比较稳定。并且该刻写方式对光纤纤芯无物理损伤，刻写完成后光纤密闭于包 层中，具有低插入损耗、免封装、高稳定性等优点，促进了光纤光栅技术向工业化大规模制 作的发展。