本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術(shù)，尤其是一種基于微納光纖全光相位調(diào)制生成載波方法的光纖水聽器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著光纖傳感技術(shù)及光電子技術(shù)的日趨成熟，光纖水聽器已由實驗室研究走向工程應(yīng)用。目前，光纖水聽器已在水面艦艇、潛艇、魚雷等軍事目標(biāo)的探測，以及水聲物理研究、石油勘探、海洋漁業(yè)等應(yīng)用方面發(fā)揮重要作用，并成為現(xiàn)代光纖傳感技術(shù)和水聲探測技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。

目前，典型的光纖水聽器主要為干涉型和光纖光柵型，其基本傳感原理是利用聲波調(diào)制傳感光纖系統(tǒng)內(nèi)傳輸光波的相位參量和波長參量，然后再采用相應(yīng)的信號處理技術(shù)解調(diào)出相位信息或波長信息，進(jìn)而獲取待測水聲信號。其中，波長參量信息可以通過干涉儀轉(zhuǎn)換成相位參量進(jìn)行信號解調(diào)。

對于光纖水聽器，傳感探頭的無電即全光特性是其重要的性能要求和技術(shù)優(yōu)勢，這就需要對其傳感探頭結(jié)構(gòu)、解調(diào)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計。對于干涉型光纖水聽器(以光纖干涉儀為例)，目前有光源內(nèi)調(diào)制數(shù)字化相位生成載波的調(diào)制解調(diào)、外差解調(diào)、遠(yuǎn)程匹配3X3光纖耦合器干涉儀解調(diào)等解調(diào)技術(shù)。其中，相位生成載波的調(diào)制解調(diào)技術(shù)(PGC)較為常用，其不但可以直接解調(diào)光纖水聽器相位參量信號，還可用于光纖水聽器波長參量信號解調(diào)。

相位生成載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)(PGC)的相位生成載波法主要有光源內(nèi)調(diào)制法和干涉儀外加調(diào)制法。其中，干涉儀外加調(diào)制法需在置于干涉儀中的調(diào)制器上外加電信號，故不滿足全光光纖水聽器探頭需求。而基于光源內(nèi)調(diào)制法的相位生成載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)(PGC)，可使光纖水聽器探頭處于全光工作狀態(tài)。但采用光源內(nèi)調(diào)制的調(diào)制解調(diào)技術(shù)時，光源需要一定頻率的快速調(diào)諧，光纖水聽器內(nèi)的干涉儀必須有一定臂差，這使得該類水聽器系統(tǒng)存在光源相位噪聲大和非平衡干涉儀結(jié)構(gòu)引入額外相位噪聲等問題。如果能夠在干涉儀內(nèi)實現(xiàn)全光相位調(diào)制，并將干涉儀保持在準(zhǔn)平衡干涉儀結(jié)構(gòu)，將在解決上述光纖水聽器噪聲問題方面大有作為。

微納光纖是一種將光約束在微米甚至亞微米量級尺度范圍的新型微米量級光纖，因其具有大比例倏逝波傳輸、強(qiáng)光場約束性、大波導(dǎo)色散和彎曲半徑小等諸多優(yōu)良的光學(xué)特性，近些年備受關(guān)注。微納光纖主要是通過高溫物理拉伸玻璃材料或玻璃光纖至亞波長或者納米尺度的波導(dǎo)纖維制作而成。與其他類型的微納光波導(dǎo)相比，微納光纖具有易制備、結(jié)構(gòu)簡單、均勻度高、傳輸損耗低、物化性能穩(wěn)定和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點，而且可以方便地與現(xiàn)有光纖系統(tǒng)耦合和集成。因此，微納光纖在近場光學(xué)、光纖光學(xué)、非線性光學(xué)、量子光學(xué)等基礎(chǔ)研究方面和微納尺度的光傳輸、耦合、調(diào)制、諧振、放大、傳感等應(yīng)用研究方面都具有巨大的科研價值。

值得關(guān)注的是，微納光纖拉制過程引入外來雜質(zhì)等因素也是引起光纖吸收損耗的重要因素，這導(dǎo)致微納光纖具備比常規(guī)通信光纖更高的非本征吸收。這些被吸收的光的部分能量將轉(zhuǎn)化成熱量，進(jìn)而使微納光纖的波導(dǎo)產(chǎn)生熱致折射率變化。顯然，波導(dǎo)折射率變化時，會對傳輸光相位產(chǎn)生調(diào)制作用。微納光纖的強(qiáng)光約束能力及較強(qiáng)的光吸收致熱能力，使其相比常規(guī)光纖將具備更大的光熱相位調(diào)制響應(yīng)幅度。并且微納光纖單位長度的體積更小，因此所需產(chǎn)生光吸收制熱效應(yīng)的調(diào)制光功率將更小。另外，微納光纖具有更小的尺寸，表面積體積比更大，因此相對于常規(guī)光纖，微納光纖將具備更高的熱傳導(dǎo)效率，即微納光纖本身更容易被加熱，且吸收的光熱量更容易釋放出去，這將使其具備更高的光致熱效應(yīng)的調(diào)制響應(yīng)速率。因此，微納光纖可以被開發(fā)成基于光吸收制熱效應(yīng)的內(nèi)光注入式全光相位調(diào)制器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：設(shè)計一種基于微納光纖全光相位調(diào)制器的光纖水聽器系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使得光纖水聽器系統(tǒng)在相位噪聲方面有一定改善。系統(tǒng)采用微納光纖全光相位調(diào)制器作為全光纖結(jié)構(gòu)的光纖水聽器系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程光調(diào)制的光纖相位調(diào)制器，通過將微納光纖全光相位調(diào)制器插入到光纖水聽器干涉儀或解調(diào)干涉儀內(nèi)，實現(xiàn)相位生成載波調(diào)制解調(diào)功能。該方案一方面在干涉儀端不包含電子元件，保持水下探頭的無電全光優(yōu)勢，另一方面采用了準(zhǔn)平衡干涉儀結(jié)構(gòu)，避免非平衡干涉結(jié)構(gòu)引入的環(huán)境噪聲，并消除了光源調(diào)制導(dǎo)致的相位噪聲，改善了光纖水聽器系統(tǒng)的整體傳感能力。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于微納光纖全光相位調(diào)制器的光纖水聽器系統(tǒng)，由信號光源、光纖隔離器、光纖耦合器、水聲傳感單元、一號法拉第旋鏡(FRM)、二號法拉第旋鏡、微納光纖全光相位調(diào)制器、980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)、980nm泵浦激光器、980nm泵浦激光器泵浦驅(qū)動源、信號發(fā)生器、光電探測器、信號采集卡、數(shù)字信號處理計算機(jī)組成，一號法拉第旋鏡(FRM)、水聲傳感單元組成的臂Ⅰ、二號法拉第旋鏡、微納光纖全光相位調(diào)制器組成的臂Ⅱ和光纖耦合器組成準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀；

信號光源經(jīng)光纖隔離器與光纖耦合器的一號輸入端口相連，將信號光源發(fā)出的1550nm信號光注入準(zhǔn)平衡Michelson型干涉儀，信號光在準(zhǔn)平衡Michelson型干涉儀中被光纖耦合器分成兩路：一路光從光纖耦合器的三號端口輸出經(jīng)過水聲傳感單元，到達(dá)一號法拉第旋鏡，被一號法拉第旋鏡反射后，反射光再次經(jīng)過水聲傳感單元返回光纖耦合器；另一路光從光纖耦合器的四號端口輸出經(jīng)過微納光纖全光相位調(diào)制器，到達(dá)二號法拉第旋鏡，被二號法拉第旋鏡反射后，反射光再次經(jīng)過微納光纖全光相位調(diào)制器，返回光纖耦合器；兩路返回光在光纖耦合器處匯合，并從光纖耦合器的二號端口輸出，經(jīng)過980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)后到達(dá)光電探測器，在光電探測器內(nèi)進(jìn)行光電信號轉(zhuǎn)換，再通過信號采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)字信號輸入到數(shù)字信號處理計算機(jī)，在數(shù)字信號處理計算機(jī)內(nèi)進(jìn)行PGC處理；

信號發(fā)生器的一路信號輸出端口通過一個一分二轉(zhuǎn)接器同時與980nm泵浦激光器的泵浦驅(qū)動源和信號采集卡相連，一方面用于輸出信號控制980nm泵浦激光器的泵浦驅(qū)動源實現(xiàn)對驅(qū)動源的不同調(diào)制信號控制，另一方面用于與光電探測器探測到的返回光信號的同步時延測量以及計算機(jī)內(nèi)的PGC數(shù)字信號處理同步；980nm泵浦激光器泵浦驅(qū)動源與980nm泵浦激光器相連，實現(xiàn)對980nm泵浦激光器輸出980nm泵浦激光的強(qiáng)度調(diào)制，980nm泵浦激光器輸出的經(jīng)強(qiáng)度調(diào)制的980nm泵浦激光經(jīng)980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)后注入準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀中的微納光纖全光相位調(diào)制器，實現(xiàn)基于光熱效應(yīng)的微納光纖相位調(diào)制，進(jìn)而實現(xiàn)準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀內(nèi)的用于PGC數(shù)字信號處理的全光相位生成。

所述980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)一方面用于將980nm泵浦調(diào)制光耦合到準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀中，使其進(jìn)入微納光纖全光相位調(diào)制器；另一方面，980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)用于在通過由準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀返回的1550nm信號光時，有效隔斷返回光中混有的980nm泵浦光使其不進(jìn)入光電探測器。

當(dāng)將本發(fā)明所述光纖水聽器系統(tǒng)的準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀制成光纖水聽器濕端探頭時，所用信號光源為激光器。

當(dāng)將本發(fā)明所述光纖水聽器系統(tǒng)的準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀作為單純的光纖水聽器干端信號解調(diào)干涉儀時，所用信號光源為光纖水聽器(例如光纖光柵型水聽器)反射回的信號光。

所述水聲傳感單元為傳統(tǒng)光纖纏繞結(jié)構(gòu)，抗彎曲光纖纏繞在水聲彈性材料上，當(dāng)水聲傳感單元在水中受到聲壓信號作用時，彈性材料發(fā)生相應(yīng)的形變，引起纏繞的光纖發(fā)生形變，導(dǎo)致光纖內(nèi)的傳輸光相位發(fā)生變化，通過干涉檢測該相位變化，即可實現(xiàn)水聲信號的傳感。

為使微納光纖全光相位調(diào)制器達(dá)到足夠高的調(diào)制頻率和充分的相位生成效率，以滿足光纖水聽器特殊的水聲應(yīng)用環(huán)境，增強(qiáng)其工作穩(wěn)定性，延長其使用壽命，減少環(huán)境溫度波動等噪聲對其功能的影響，并便于其與其他光學(xué)器件相連集成，本發(fā)明還提供一種微納光纖全光相位調(diào)制器的制作及封裝方法，所述微納光纖全光相位調(diào)制器由微納光纖、石英玻璃管、二氧化硅多孔膜及粘結(jié)劑組成，具體制作及封裝方法如下：

步驟一、采用溫度可控的改進(jìn)型非接觸式加熱掃描法將常規(guī)光纖拉制成具有特定損耗的微納光纖，拉制成的微納光纖為雙錐束腰結(jié)構(gòu)，包括一個微納光纖均勻腰區(qū)、兩個錐形過渡區(qū)和兩段由常規(guī)光纖構(gòu)成的尾纖，所述錐形過渡區(qū)為微納光纖的常規(guī)光纖尾纖和微納光纖均勻腰區(qū)的連接過渡段。由于拉制后的微納光纖天然帶有常規(guī)通信光纖尾纖，方便與現(xiàn)有光纖系統(tǒng)連接。微納光纖的波導(dǎo)吸收源主要包括自有摻雜、拉制過程引入的金屬離子、OH-離子等雜質(zhì)，鑒于980nm泵浦光源較為通用，并且980nm波段恰好處于OH-吸收峰和光纖內(nèi)雜質(zhì)金屬吸收強(qiáng)度較高波段，故本發(fā)明采用980nm泵浦光作為加熱微納光纖全光相位調(diào)制器的調(diào)制光源。

步驟二、將拉制成的微納光纖置于氫氟酸中清洗，清洗時微納光纖兩端尾纖的光纖保護(hù)層不得與氫氟酸接觸，然后將微納光纖的均勻腰區(qū)及錐形過渡段浸入二氧化硅溶液中，將微納光纖緩慢提出溶液，其表面將形成一層二氧化硅多孔膜，最后將微納光纖放入氨氣揮發(fā)室內(nèi)保持時間12小時以上，使微納光纖表面的二氧化硅多孔膜硬化；

步驟三、采用如步驟二所述方法使石英玻璃管內(nèi)壁形成二氧化硅多孔膜；

步驟四、將微納光纖的一端從石英玻璃管穿過，使石英玻璃管中心位于微納光纖中點附近，再用粘接劑(通常為紫外膠水)將微納光纖兩端的常規(guī)光纖尾纖與石英玻璃管兩端粘接封裝。

在微納光纖的裸露部分及石英玻璃管內(nèi)壁涂敷二氧化硅多孔膜的目的為：在最大限度不破壞微納光纖倏逝場傳輸、強(qiáng)光約束能力及損耗特性的情況下，防止微納光纖封裝時碰壁造成二次污染及光學(xué)特性發(fā)生變化。

本發(fā)明采用基于微納光纖全光相位調(diào)制器的光纖水聽器系統(tǒng)的基本設(shè)計思路為：基于微納光纖的光吸收致熱效應(yīng)，本發(fā)明利用一路強(qiáng)度調(diào)制的泵浦光注入微納光纖所在全光纖調(diào)制器以加熱微納光纖波導(dǎo)材料，進(jìn)而對其中傳輸?shù)囊宦沸盘柟猱a(chǎn)生基于光熱效應(yīng)的相位調(diào)制作用。若將受光熱調(diào)制的微納光纖調(diào)制器置于光纖水聽器干涉儀一臂中，就會使光纖水聽器干涉系統(tǒng)實現(xiàn)全光相位生成載波調(diào)制功能。

對于微納光纖，通過推導(dǎo)熱傳導(dǎo)方程，可獲得其在光致熱效應(yīng)下的相位變化大小的數(shù)學(xué)表達(dá)式。因微納光纖直徑較小(在微米量級附近)，其波導(dǎo)內(nèi)徑向溫度梯度可以忽略不計。而微納光纖均勻腰區(qū)長度可控制在幾毫米到幾十毫米，同樣可忽略縱向溫度梯度，即忽略沿微納光纖縱向的熱傳導(dǎo)。假設(shè)泵浦調(diào)制光為正弦形式強(qiáng)度調(diào)制光，即調(diào)制光功率為P₀sin(2πft)，其中，P₀為調(diào)制光功率幅度，f為調(diào)制頻率。則可得微納光纖全光相位調(diào)制器在泵浦光的光熱效應(yīng)下的相位響應(yīng)幅度為(以M-Z型干涉儀為例)：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\φ}\left(t\right)=\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_s}\frac{\∂n}{\∂T}\frac{{\mathrm{\ηBP}}_{0}Lsin(2\mathrm{\π}ft-\mathrm{\θ})}{\sqrt{{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^2+A^2}}-\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_s}\frac{\∂n}{\∂T}\frac{{\mathrm{ABP}}_0{\mathrm{Le}}^{-At}}{\sqrt{{\left(2\mathrm{\π}f\right)}^2+A^2}}$

其中，λ_s是信號光波長，是折射率溫度系數(shù)(這里可忽略光纖的熱膨脹系數(shù)，因為熱膨脹系數(shù)對相位的貢獻(xiàn)要比折射率系數(shù)小的多)，η是吸收損耗的光能量到熱能量的傳遞效率，h是空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)，r是微納光纖的腰區(qū)半徑，ρ和c_v是微納光纖的密度以及比熱,L是微納光纖腰區(qū)長度,α是微納光纖腰區(qū)損耗系數(shù),θ是微納光纖對熱響應(yīng)的相位延遲(與泵浦光激光器響應(yīng)特性及微納光纖材料參數(shù)等有關(guān))。

由微納光纖全光相位調(diào)制器在泵浦光的光熱效應(yīng)下的相位響應(yīng)幅度公式可見，微納光纖調(diào)制器的結(jié)構(gòu)是影響其調(diào)制效率和調(diào)制帶寬的決定性因素之一。為滿足相位生成載波技術(shù)的相位解調(diào)應(yīng)用，PGC調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)所用微納光纖全光相位調(diào)制器的調(diào)制帶寬需足夠大。

采用上述方法設(shè)計的微納光纖全光相位調(diào)制器，在綜合考慮了系統(tǒng)的信號解調(diào)帶寬、調(diào)制器調(diào)制響應(yīng)效率、系統(tǒng)噪聲特性、解調(diào)干涉儀相干度、系統(tǒng)插損、便于封裝集成等因素后，滿足以下參數(shù)條件：微納光纖均勻腰區(qū)長度約為20mm，微納光纖均勻腰區(qū)直徑約為2μm，調(diào)制器調(diào)制帶寬大于10kHz，器件整體損耗小于3dB。

采用本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)效果：

1.本發(fā)明采用微納光纖全光相位調(diào)制器置于光纖干涉儀內(nèi)實現(xiàn)相位生成載波，可有效滿足光纖水聽器探頭特殊應(yīng)用環(huán)境的濕端全光探頭光路要求；

2.本發(fā)明采用全新的相位載波生成機(jī)制，與光源調(diào)制相位生成載波技術(shù)相比，其突出優(yōu)勢在信號光源不再需要頻率調(diào)制，可表現(xiàn)出更加優(yōu)良的頻率穩(wěn)定或相位穩(wěn)定性。同時，該發(fā)明所用解調(diào)干涉儀可以為準(zhǔn)平衡性，這有助于消除外界引起的相位噪聲對系統(tǒng)性能的影響；

3.本發(fā)明設(shè)計的基于光熱效應(yīng)的微納光全光纖相位調(diào)制器，滿足PGC調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)所用調(diào)制器的大調(diào)制帶寬要求；

4.本發(fā)明還提出一種微納光全光纖相位調(diào)制器的制作及封裝方法，即采用石英管和二氧化硅多孔模封裝結(jié)構(gòu)，使調(diào)制器器件滿足了光纖水聽器特殊的水聲應(yīng)用環(huán)境，增強(qiáng)了器件和系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，延長了器件得使用壽命，減小了環(huán)境溫度波動等噪聲對器件功能的影響，并便于其與其他光學(xué)器件相連集成。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是由常規(guī)光纖拉制而成的微納光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是微納光纖全光相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明所述基于微納光纖全光相位調(diào)制器的光纖水聽器系統(tǒng)由信號光源1(系統(tǒng)選用1550nm的高相干光作為信號光)、光纖隔離器2、光纖耦合器3、水聲傳感單元4、一號法拉第旋鏡5、微納光纖全光相位調(diào)制器6、二號法拉第旋鏡7、980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)8、980nm泵浦激光器9、980nm泵浦激光器泵浦驅(qū)動源10、光電探測器11、信號發(fā)生器12、信號采集卡13、數(shù)字信號處理計算機(jī)14及若干常規(guī)光纖組成，一號法拉第旋鏡(FRM)5、水聲傳感單元4組成的臂Ⅰ、二號法拉第旋鏡7、微納光纖全光相位調(diào)制器6組成的臂Ⅱ和光纖耦合器3組成準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀，微納光纖全光相位調(diào)制器6通過內(nèi)光加熱使干涉儀產(chǎn)生相位調(diào)制，進(jìn)而使系統(tǒng)實現(xiàn)相位生成載波調(diào)制解調(diào)功能。

若將該系統(tǒng)的準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀制成光纖水聽器濕端探頭時，系統(tǒng)所用信號光源為激光器101。而若將該系統(tǒng)的準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀作為單純的光纖水聽器干端信號解調(diào)干涉儀時，系統(tǒng)所用信號光源為光纖水聽器(例如光纖光柵型水聽器)反射回的信號光102。

光纖耦合器3的輸出端口33經(jīng)水聲傳感單元4與一號法拉第旋鏡5相連構(gòu)成準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀臂I；光纖耦合器3的輸出端口34與微納光纖全光相位調(diào)制器6的一端口61相連，微納光纖全光相位調(diào)制器6的另一端口62與二號法拉第旋鏡7相連，構(gòu)成準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀臂II。

信號光源1經(jīng)光纖隔離器2與光纖耦合器3輸入端口31相連，將發(fā)出的1550nm信號光注入準(zhǔn)平衡Michelson型光纖干涉儀，光纖耦合器3輸入端口32與980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)8相連，WDM可將980nm泵浦調(diào)制光耦合到干涉儀中，并有效隔斷干涉儀反射回的1550nm信號光中可能混有的980nm泵浦光。

干涉儀反射回的1550nm干涉信號光經(jīng)980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)8后進(jìn)入光電探測器11進(jìn)行光電信號轉(zhuǎn)換，并通過信號采集卡13輸入數(shù)字信號處理計算機(jī)14進(jìn)行PGC數(shù)字信號處理。

信號發(fā)生器10一路信號輸出端口與980nm泵浦激光器泵浦驅(qū)動源10相連，實現(xiàn)對驅(qū)動源不同調(diào)制信號的控制，該路信號輸出端口同時也與信號采集卡13相連，供數(shù)字信號處理計算機(jī)14進(jìn)行PGC數(shù)字信號處理同步所用。

980nm泵浦激光器泵浦驅(qū)動源10與980nm泵浦激光器9相連，進(jìn)而實現(xiàn)對980nm泵浦激光器9輸出980nm泵浦激光的強(qiáng)度調(diào)制。980nm泵浦激光器9輸出的980nm強(qiáng)度調(diào)制泵浦激光經(jīng)980/1550nm波分復(fù)用器(WDM)8注入干涉儀，以實現(xiàn)內(nèi)光加熱并調(diào)制微納光纖全光相位調(diào)制器6。

如圖2所示，本發(fā)明所用的微納光纖由常規(guī)光纖采用溫度可控的改進(jìn)型非接觸式加熱掃描法拉制而成，其帶有常規(guī)通信光纖尾纖61、62，并包括均勻腰區(qū)63和兩個錐形過渡區(qū)64，錐形過渡區(qū)64為常規(guī)光纖尾纖和微納光纖腰區(qū)的連接過渡段。

如圖3所示，采用本發(fā)明所述方法設(shè)計的微納光纖全光相位調(diào)制器由帶常規(guī)光纖尾纖的微納光纖、粘結(jié)劑、二氧化硅多孔膜及石英玻璃管組成。其中，微納光纖的均勻腰區(qū)部分、錐形過渡區(qū)及部分常規(guī)通信光纖尾纖被懸空封裝于石英玻璃管內(nèi)部，微納光纖兩端的常規(guī)光纖尾纖與石英玻璃管兩端由粘接劑(通常為紫外膠水)粘接。微納光纖裸纖部分及石英玻璃管內(nèi)壁皆涂敷有二氧化硅多孔膜。涂敷二氧化硅多孔膜的目的是，在最大限度不破壞微納光纖倏逝場傳輸、強(qiáng)光約束能力及損耗特性的情況下，防止微納光纖封裝時碰壁造成二次污染及光學(xué)特性發(fā)生變化。本發(fā)明設(shè)計的微納光纖全光相位調(diào)制器微納光纖均勻腰區(qū)長度約為20mm，微納光纖均勻腰區(qū)直徑約為2μm，調(diào)制器調(diào)制帶寬大于10kH z，整體損耗小于3dB。