本發(fā)明涉及的是一種利用紫外曝光產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法。本發(fā)明還涉及一種利用紫外曝光產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置。

背景技術(shù)：

保偏光纖是偏振光在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)候，其偏振態(tài)在很長(zhǎng)一端光纖內(nèi)幾乎保持不變的光纖，當(dāng)其受到外部因素的影響時(shí)，保偏光纖內(nèi)沿著某一光軸傳輸?shù)钠窆鈺?huì)向另一光軸耦合形成偏振模能量耦合現(xiàn)象?，F(xiàn)今已有多種檢測(cè)原理和方案用于偏振耦合測(cè)試，各種方案的共同目標(biāo)均為有效檢測(cè)保偏光纖中的偏振耦合現(xiàn)象，測(cè)量保偏光纖雙折射的空間分布，增強(qiáng)系統(tǒng)信噪比，提高空間分辨率、定位精度和探測(cè)靈敏度。其中的白光干涉法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間分辨率及穩(wěn)定性高、抗外界擾動(dòng)、對(duì)光源功率波動(dòng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行大范圍絕對(duì)測(cè)量。

保偏光纖內(nèi)偏振耦合不但是其重要性質(zhì)之一，同時(shí)也是利用保偏光纖實(shí)現(xiàn)某些測(cè)試的機(jī)理之一。在關(guān)注偏振耦合測(cè)試的同時(shí)，將振耦合應(yīng)用于光纖陀螺光纖環(huán)檢測(cè)、lyot去偏器檢測(cè)、分布式傳感等工程實(shí)際中。利用偏振耦合構(gòu)成的分布式光纖傳感器，主要采用保偏光纖作為傳感光纖的分布式光纖傳感器,被測(cè)外界量引起保偏光纖中傳播的兩正交偏振模的相互耦合，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制邁克耳孫干涉儀掃描臂的反射鏡移動(dòng)，改變干涉儀兩臂之間的光程差，補(bǔ)償由于偏振耦合而形成的兩偏振光從保偏光纖出射時(shí)的光程差，可實(shí)現(xiàn)對(duì)保偏光纖的偏振耦合強(qiáng)度和位置的測(cè)試。將保偏光纖置于不同的溫度場(chǎng)內(nèi)，以保偏光纖兩端的連接器所引入的偏振耦合峰為參考峰，通過(guò)測(cè)量?jī)善耨詈戏逯g的相對(duì)位置變化，可完成保偏光纖雙折射隨溫度變化的測(cè)試。當(dāng)利用側(cè)向壓力的方式產(chǎn)生多個(gè)偏振耦合點(diǎn)時(shí)，ocdp系統(tǒng)可測(cè)試耦合強(qiáng)度與應(yīng)力大小的關(guān)系，并可指出溫度對(duì)耦合點(diǎn)的強(qiáng)度的影響，并且耦合點(diǎn)的位置不發(fā)生變化。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410260362.4的專利文件中提出了一種利用多峰分裂干涉圖解調(diào)保偏光纖偏振耦合點(diǎn)位置的方法，利用多峰分裂的周期解調(diào)光纖耦合點(diǎn)位置，提高了保偏光纖耦合點(diǎn)的空間分辨率；申請(qǐng)?zhí)枮?00410094123.2的專利文件中提出了一種高雙折射保偏光纖弱模耦合測(cè)量?jī)x及控制方法，該裝置具有測(cè)量精度高、靈敏度高的特點(diǎn)。這兩份專利文件中涉及的技術(shù)方案只是針對(duì)保偏光纖偏振耦合的測(cè)量與解調(diào)方法提出創(chuàng)新，沒(méi)有涉及偏振耦合可控的問(wèn)題研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)耦合點(diǎn)同時(shí)有效檢測(cè)、能構(gòu)造級(jí)聯(lián)干涉儀的紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置。

本發(fā)明的紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置包括第一krf激光器1、保偏光纖3、第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41、第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42、第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51、第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52，保偏光纖3的兩端分別固定于第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41與第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42上，保偏光纖3中部懸空并去掉涂覆層，用第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51和第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52分別監(jiān)測(cè)保偏光纖特征軸的方向，第一krf激光器1向保偏光纖3發(fā)出紫外光2。

本發(fā)明的紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置還可以包括：

1、在保偏光纖3上設(shè)置石英玻璃相位模板6向保偏光纖3寫(xiě)入光纖光柵7。

2、還包括第二krf激光器11，第一krf激光器1與第二krf激光器11分別位于保偏光纖3的兩側(cè)。

本發(fā)明的紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法為：固定第一krf激光器1發(fā)出紫外光2的方向，同時(shí)調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41與第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42，使保偏光纖3的特征軸與水平方向成θ角度，紫外光2側(cè)向曝光對(duì)保偏光纖3進(jìn)行非對(duì)稱折射率調(diào)制，等效于一段保偏光纖主軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，當(dāng)傳輸在保偏光纖某一特征軸的偏振光通過(guò)被調(diào)制的保偏光纖時(shí)，該偏振光的部分能量將耦合到另外一個(gè)特征軸上，經(jīng)過(guò)光程相關(guān)裝置后兩個(gè)特征軸上的偏振光發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生偏振耦合；同時(shí)調(diào)整紫外曝光強(qiáng)度、紫外光與特征軸的夾角θ的大小和曝光光纖長(zhǎng)度，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的弱偏振耦合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)弱偏振耦合點(diǎn)強(qiáng)度可控。

本發(fā)明的紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法還可以包括：

1、紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置中還包括石英玻璃相位模板6，利用石英玻璃相位模板6寫(xiě)入光纖光柵7，保偏光纖中的折射率空間調(diào)制使保偏光纖固有特征軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生偏振耦合，通過(guò)調(diào)整紫外曝光強(qiáng)度和特征軸的轉(zhuǎn)角θ使弱偏振耦合強(qiáng)度可控。

2、紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置中還包括第二krf激光器11，第二krf激光器11在薄片保偏光纖的另一側(cè)添加紫外光21，通過(guò)調(diào)整雙側(cè)紫外光曝光角度、曝光強(qiáng)度和曝光光纖長(zhǎng)度，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的弱偏振耦合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)弱偏振耦合點(diǎn)強(qiáng)度可控。

為了構(gòu)造級(jí)聯(lián)干涉儀，實(shí)現(xiàn)多個(gè)耦合點(diǎn)同時(shí)有效檢測(cè)，本發(fā)明提出一種利用紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法和裝置。

本發(fā)明利用紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法和裝置，是通過(guò)調(diào)整紫外光曝光角度、曝光光纖長(zhǎng)度和折射率調(diào)制深度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)保偏光纖的非對(duì)稱折射率調(diào)制，從而產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)，其中折射率調(diào)制深度的改變是通過(guò)調(diào)整紫外曝光強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的原理如附圖4所示，紫外光2在光纖的一側(cè)與特征軸成θ角對(duì)光纖進(jìn)行曝光照射，當(dāng)曝光方向與保偏光纖的固有特征軸不重合即θ不等于0°或90°時(shí)，保偏光纖的特征軸方向發(fā)生改變，與保偏光纖固有特征軸產(chǎn)生角度為的旋轉(zhuǎn)。曝光光纖段光軸相對(duì)前后兩段發(fā)生一定偏轉(zhuǎn)，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)波片，快慢軸上光能量將發(fā)生交換，導(dǎo)致偏振耦合現(xiàn)象?？紤]光纖內(nèi)光場(chǎng)分布和材料吸收等因素，可以給出非對(duì)稱調(diào)制函數(shù)，在此基礎(chǔ)上可以仿真模擬光纖本征模場(chǎng)，給出本征軸偏轉(zhuǎn)角度。例如紫外光在光纖的一側(cè)以入射角θ對(duì)熊貓保偏光纖進(jìn)行曝光照射，保偏光纖纖芯8的折射率將被調(diào)制，折射率的改變量為其中δnp為光纖最大的折射率改變量、α為非對(duì)稱系數(shù)，同時(shí)保偏光纖的模場(chǎng)將被調(diào)制。導(dǎo)致保偏光纖固有特征軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，若旋轉(zhuǎn)的角度為α，則x軸向y軸及y軸向x軸的耦合強(qiáng)度為其中l(wèi)為受擾區(qū)長(zhǎng)度、lb為受擾區(qū)拍長(zhǎng)。因此通過(guò)控制紫外光曝光角度、曝光強(qiáng)度和曝光光纖長(zhǎng)度三個(gè)量，可實(shí)現(xiàn)弱偏振耦合的強(qiáng)度可控。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在保證偏振耦合點(diǎn)強(qiáng)度可控的條件下，使其在能夠探測(cè)的前提下足夠弱，產(chǎn)生弱偏振耦合點(diǎn)。而強(qiáng)度可控的偏振耦合點(diǎn)是建立以弱耦合點(diǎn)為基礎(chǔ)級(jí)聯(lián)保偏光纖構(gòu)建干涉儀的關(guān)鍵，弱偏振耦合點(diǎn)的耦合強(qiáng)度較小，耦合強(qiáng)度表達(dá)式中的高次項(xiàng)可以忽略，該耦合點(diǎn)的存在對(duì)其他耦合點(diǎn)的影響可以忽略，減小高階耦合現(xiàn)象。強(qiáng)度可控弱耦合點(diǎn)可以降低由于耦合所帶來(lái)的光損耗，同時(shí)降低各個(gè)干涉儀之間的信號(hào)干擾，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)耦合點(diǎn)同時(shí)有效檢測(cè)。利用多個(gè)弱偏振耦合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)干涉儀。利用保偏光纖內(nèi)寫(xiě)入光柵同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)，其將有利于構(gòu)造級(jí)聯(lián)保偏光纖光柵和基于其產(chǎn)生偏振耦合點(diǎn)構(gòu)建的光纖干涉儀復(fù)用多功能傳感網(wǎng)絡(luò)。

附圖說(shuō)明

圖1是利用紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控偏振耦合點(diǎn)的裝置圖。

圖2是在保偏光纖內(nèi)寫(xiě)入光柵產(chǎn)生強(qiáng)度可控偏振耦合點(diǎn)的裝置圖。

圖3是利用雙側(cè)紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控偏振耦合點(diǎn)的裝置圖。

圖4是保偏光纖紫外光曝光及保偏光纖特征軸變化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明利用紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的方法和裝置，方法是通過(guò)調(diào)整紫外光曝光角度、曝光光纖長(zhǎng)度和折射率調(diào)制深度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)保偏光纖的非對(duì)稱折射率調(diào)制，從而產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)。結(jié)合圖1，實(shí)施的裝置包括第一krf激光器1、紫外光2、保偏光纖3、第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41和第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42、第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51和第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52。保偏光纖3在曝光前需進(jìn)行載氫以提高光敏性，保證光纖對(duì)紫外光更敏感，相同曝光強(qiáng)度下對(duì)光纖的折射率調(diào)制更大。將光纖放在一個(gè)高壓的密封罐里，密封罐里充上氫氣，放10到20天，讓氫進(jìn)到光纖里，實(shí)現(xiàn)光纖載氫。紫外曝光前將曝光部分的光纖涂覆層去掉，未去涂覆層的光纖兩端分別固定于第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41和第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42上，兩旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具位于同一水平面上，用第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51和第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52分別監(jiān)測(cè)保偏光纖的特征軸方向，光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置由光源和顯微鏡構(gòu)成，保證保偏光纖特征軸水平。功率可調(diào)的krf激光器1可采用發(fā)出紫外光波長(zhǎng)為248nm，激光的單脈沖強(qiáng)度為e＝10mj，曝光頻率為50hz的激光器。固定krf激光器1發(fā)出紫外光2的方向，同時(shí)調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41與第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42，使保偏光纖3的特征軸與水平方向成θ角度，紫外光2側(cè)向曝光對(duì)保偏光纖3進(jìn)行非對(duì)稱折射率調(diào)制，調(diào)整紫外光曝光角度、曝光強(qiáng)度和曝光光纖長(zhǎng)度三個(gè)量，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的弱偏振耦合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)弱偏振耦合點(diǎn)強(qiáng)度可控。

結(jié)合圖2，保偏光纖內(nèi)寫(xiě)入光柵產(chǎn)生強(qiáng)度可控偏振耦合點(diǎn)的裝置包括第一krf激光器1、紫外光2、保偏光纖3、第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41和第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42、第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51和第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52、石英玻璃相位模板6。保偏光纖3在曝光前將光纖放在一個(gè)高壓的密封罐里，進(jìn)行載氫以提高光敏性。紫外曝光前將曝光部分的光纖涂覆層去掉，未去涂覆層的光纖兩端分別固定于第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41和第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42上，兩旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具位于同一水平面上，用第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51和第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52分別監(jiān)測(cè)保偏光纖的特征軸方向，使保偏光纖特征軸水平。固定第一krf激光器1發(fā)出紫外光2的方向，在裸纖上放置石英玻璃相位模板6，同時(shí)調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41與第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42，使保偏光纖3的特征軸與水平方向成θ角度，紫外光2側(cè)向曝光對(duì)保偏光纖3進(jìn)行非對(duì)稱折射率調(diào)制，調(diào)整紫外光曝光角度、曝光強(qiáng)度和曝光光纖長(zhǎng)度三個(gè)量，寫(xiě)入光纖光柵7的同時(shí)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的弱偏振耦合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)弱偏振耦合點(diǎn)強(qiáng)度可控。

結(jié)合圖3，利用雙側(cè)紫外曝光在保偏光纖內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度可控弱偏振耦合點(diǎn)的裝置包括第一krf激光器1和第二krf激光器11、紫外光2和21、保偏光纖3、第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41和第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42、第一光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置51和第二光纖特征軸監(jiān)測(cè)裝置52。固定第一krf激光器1發(fā)出紫外光2的方向和第二krf激光器11發(fā)出紫外光21的方向，同時(shí)調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具41與第二旋轉(zhuǎn)光纖功能夾具42，使保偏光纖3的特征軸與水平方向成θ角度，紫外光2和21雙側(cè)向曝光對(duì)保偏光纖3進(jìn)行非對(duì)稱折射率調(diào)制，調(diào)整紫外光曝光角度、曝光強(qiáng)度和曝光光纖長(zhǎng)度三個(gè)量，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的弱偏振耦合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)弱偏振耦合點(diǎn)強(qiáng)度可控。