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专利名称：光纤法布里-珀罗标准具阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤法布里-珀罗标准具阵列，尤其是可以作为传感器使用的光纤法布里-珀罗标准具阵列。
背景技术：
法布里-珀罗光纤干涉仪当做一种光纤传感器已被广泛应用于从土木工程到生物光学等各种领域，光纤法布里-珀罗标准具阵列作为光纤传感器使用，其紧凑的结构和高分辨率比传统的光纤传感器更具优势。实现光纤法布里-珀罗标准具的早期技术一般是在两个介质反射镜之间放置一小段光纤，或者是两个相对的切割过的光纤端面之间留有一点空隙，或者用中空的光纤。这些方法存在着重复性和可靠性差的问题，原因是其复杂的、多步骤的制作方法引起的。高功率飞秒激光系统的最新进展有助于实现一步到位的将法布里-珀罗标准具腔微加工到单模光纤纤芯上。尽管光纤法布里-珀罗标准具在制作和应用上更具优势，但他也存在一些缺陷，像激光的烧蚀使表面粗糙降低了标准具镜面的反射率和难以控制标准具长度的精确度，这直接造成条纹的可见度差和波长的峰值传递的不确定性，因此，单光纤法布里-珀罗标准具传感器在准确性方面表现不佳。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以作为传感器，具有测量精度高，具备长期的重复性和可靠性，由多个单光纤法布里-珀罗标准具组成光纤法布里-珀罗标准具阵列。为解决上述问题，本实用新型提供的光纤法布里-珀罗标准具阵列，包含多个单光纤法布里-珀罗标准具，每个光纤法布里-珀罗标准具在中间部分纤芯处折射率有变化，或者是每个光纤法布里-珀罗标准具中间的纤芯处的折射率不同于法布里-珀罗标准具边界处的折射率，折射率的改变可以由像飞秒激光或紫外激光一样的超快激光的照射形成，单光纤法布里-珀罗标准具腔的长度从几微米到几百微米，有的情况下，所有的单光纤法布里-珀罗标准具腔的长度都是相同的；有的情况下，各个单光纤法布里-珀罗标准具腔的长度都不同。在某些情况下，光纤法布里-珀罗标准具阵列的自由光谱范围与单光纤法布里-珀罗标准具的相同，在另外一些情况下，光纤法布里-珀罗标准具阵列的自由光谱范围与单光纤法布里-珀罗标准具的不相同。光纤法布里-珀罗标准具阵列可以用飞秒激光设备来制作，单模光纤放置在激光光束通过光学透镜后的焦点处，使激光打在光纤的纤芯上，经过一段时间后，光纤的折射率发生改变，这样一个光纤法布里-珀罗标准具腔就制作完成了。然后将将激光光斑移动到下一个位置，重复前面的步骤，直到完成符合要求的光纤法布里-珀罗标准具阵列。有益效果是本实用新型的目的是提供一种新的的光纤传感器，由多个单光纤法布里-珀罗标准具腔构成光纤法布里-珀罗标准具阵列，作为传感器使用，特别适用于温度传感。[0008]本实用新型提高了单光纤法布里-珀罗标准具作为传感器的测量精度。提高了单光纤法布里-珀罗标准具作为传感器的光波波峰的反射率。降低了单光纤法布里-珀罗标准具作为传感器，使用飞秒激光和紫外激光设备进行制作的难度。

图I为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的光传输干涉频谱图；图3为光纤法布里-珀罗标准具阵列的制作过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体内容做进一步说明。图一所示，光纤法布里-珀罗标准具阵列是多个法布里-珀罗标准具腔相联而的，单法布里-珀罗标准具腔3被制作在光纤4的纤芯I上，2是光纤包层，3是法布里-珀罗标准具腔，4是光纤。法布里-珀罗标准具腔制作在光纤段的中间部分的纤芯上，使光纤的光折射率发生改变，在一些情况下，可能使整个纤芯的折射率发生改变；一些情况下，可能只在法布里-珀罗标准具腔处发生折射率的改变。如图I所示，因为飞秒激光光斑聚焦在纤芯上发生轻微作用，所以只在光纤段中间部分发生折射率的改变。光纤法布里-珀罗标准具腔可能只有几微米长，也可能有几百微米长，有的情况下，所有的单光纤法布里-珀罗标准具腔的长度都是相同的；有的情况下，各个单光纤法布里-珀罗标准具腔的长度都不同。光纤法布里-珀罗标准具阵列的自由光谱范围可能与任意一个单独的法布里-珀罗标准具腔的相同，也可能与由几个法布里-珀罗标准具腔构成的新的法布里-珀罗标准具的相同，新的法布里-珀罗标准具腔的长度与其构成的几个单法布里-珀罗标准具腔的长度总和相等。每个光纤法布里-珀罗标准具腔都制作在一段光纤中间的纤芯上，制作好后光纤的中间部分的折射率会发生改变，这种改变是由制作过程中飞秒激光光斑聚焦照射纤芯引起的。光纤在飞秒激光光斑聚焦照射曝光纤芯后，一个光纤法布里-珀罗标准具腔就形成了。移动光斑或光纤，使激光光斑照射曝光在光纤纤芯的不同位置，这样就可以形成光纤法布里-珀罗标准具阵列。图二所示展示了光纤法布里-珀罗标准具阵列的传输干涉频谱，这个阵列的长度为15mm，每一个法布里-珀罗标准具腔的长度是3.4μπι。飞秒激光器的工作波长是800nm，工作的脉冲宽度为120fs。脉冲频率为1000Hz，自动控制阶段的速度为3.4mm/s，它决定了每个法布里-珀罗标准具腔的长度为3. 4μπι，从频谱图可以看出，该法布里-珀罗标准具阵列的自由光谱范围相当于一个腔体长度为68 μ m的法布里-珀罗标准具的自由光谱范围，相当于20个单法布里-珀罗标准具腔的长度的总和。图三所示展示了一套使用飞秒激光器10在光纤4上制作法布里-珀罗标准具阵列的光学装置，光纤4固定在自动位移控制装置14上，飞秒激光束11首先经过光学反射镜12的反射，再经过光学聚焦镜13聚焦到光纤4的纤芯I上，通过激光束11照射曝光过的纤芯处的折射率发生改变，就形成了一个法布里-珀罗标准具腔3，再通过自动控制装置14使光纤4移动到下一个位置，在新的位置处对纤芯曝光，形成另一个法布里-珀罗标准具腔，重复上述过程，知道光纤法布里-珀罗标准具阵列制作完成。在光纤上制作法布里-珀罗标准具阵列也可以使用紫外激光会聚在光纤的芯径上来改变折射率制作成，或用高功率激光光束会聚在光纤的芯径上来改变折射率制作成，或用半导体产业中的光刻和离子刻蚀技术来制作。与制作光纤法布里-珀罗标准具阵列一样，法布里-珀罗标准具阵列也可以在光波导中制作而形成光波导法布里-珀罗标准具阵列器件。
权利要求1.一种光纤法布里-珀罗标准具阵列，在一根光纤中，有多个单光纤法布里-珀罗标准具，其特征是每个光纤法布里-珀罗标准具在中间部分纤芯处折射率有变化，或者是每个光纤法布里-珀罗标准具中间的纤芯处的折射率不同于法布里-珀罗标准具边界处的折射率，并且光纤法布里-珀罗标准具的长度可以从几微米到几百微米。
2.根据权利要求1所述的光纤法布里-珀罗标准具阵列，其特征是光纤法布里-珀罗标准具阵列是许多个法布里-珀罗标准具腔长度相同的光纤法布里-珀罗标准具组成。
3.根据权利要求1所述的光纤法布里-珀罗标准具阵列，其特征是光纤法布里-珀罗标准具阵列是由许多法布里-珀罗标准具腔长度不同的光纤法布里-珀罗标准具组成。
专利摘要一种光纤法布里-珀罗标准具阵列，由从几微米到几百微米长的单光纤法布里-珀罗标准具组成光纤法布里-珀罗标准具阵列。各个单光纤法布里-珀罗标准具腔的长度可以相同，也可以各不相同。每个单光纤法布里-珀罗标准具腔都是制作在一个光纤段上，光纤段的中间部分的纤芯的折射率不同于两端。折射率的改变可以由像飞秒激光或紫外激光一样的超快激光的照射曝光形成。光纤法布里-珀罗标准具阵列与其中的每个单光纤法布里-珀罗标准具腔的自由光谱范围可以相同，也可以与其中的每个单光纤法布里-珀罗标准具腔的自由光谱范围都不相同。例如，光纤法布里-珀罗标准具阵列的自由光谱范围可能是一个新的光纤法布里-珀罗标准具的自由光谱范围，新的光纤法布里-珀罗标准具的腔体长度等于20个单光纤法布里珀罗标准具腔长度的总和。在光纤上制做法布里-珀罗标准具阵列，可以通过飞秒激光、紫外激光、高功率激光或者光刻、离子刻蚀加工技术实现。光纤也可以用光波导来替代而形成光波导法布里-珀罗标准具阵列。
文档编号G01K11/32GK202814594SQ201120520519
公开日2013年3月20日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者龙品 申请人:无锡光芯科技有限公司