切趾光纤光栅的制备方法以及切趾光纤光栅

本公开涉及光纤光栅，具体涉及一种切趾光纤光栅的制备方法以及切趾光纤光栅。

背景技术：

1、光纤光栅是一种在纤芯引入周期性折射率调制而制成的衍射光栅。有些光纤光栅的反射光谱的两侧可能会出现许多旁瓣，而在多波长系统中，大旁瓣会导致相邻信道之间的串扰，影响信号解调的准确性。以均匀周期光纤光栅为例，均匀周期光纤光栅是衍射光栅中的一种，其通常称为fbg(fiber bragg grating)，是最早应用且应用最广泛的光栅之一，fbg的折射率调制幅度和光栅周期是恒定的，这种光栅在光纤激光器、光纤传感器、密集波分复用(dwdm)系统和高速光纤传感解调系统中具有重要的应用价值。但高反射率的均匀周期光纤光栅的反射光谱中主反射峰两侧有许多高的旁瓣，而旁瓣的存在大大降低了fbg的波长选择性。

2、现有技术中，通常通过修改折射率调制幅度的整体轮廓来抑制旁瓣，具体地，采用飞秒激光逐线刻写法在光纤的纤芯刻写多条光栅线，多条光栅线可以与光纤形成光纤光栅，这种方法可以在纤芯引入周期性的折射率调制，同时通过改变单个周期内的折射率调制幅度，使光栅线之间的折射率调制幅度呈现切趾函数变化，从而降低光栅两端的折射率调制幅度，提高旁瓣抑制率。

3、然而，现有技术在制备光纤光栅的过程中，光栅线的长度受到飞秒激光设备所能够刻写的最短光栅线长度(即飞秒激光的最小焦点直径)的限制，因此光纤轴向方向的两端的光栅线的折射率调制幅度仍然偏大，从而制备的光纤光栅的反射光谱中旁瓣抑制率还有待提高。

技术实现思路

1、本公开是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够提高光纤光栅的旁瓣抑制率的切趾光纤光栅的制备方法以及切趾光纤光栅。

2、为此，本公开的第一方面提供了一种切趾光纤光栅的制备方法，所述切趾光纤光栅由飞秒激光器输出的飞秒激光刻写，所述切趾光纤光栅包括沿纤芯的轴向依次排列的第一组光栅线、第二组光栅线和第三组光栅线，所述第一组光栅线和所述第三组光栅线的长度小于所述第二组光栅线的长度，所述制备方法包括：使用恒定或递增的第一能量的飞秒激光刻写所述第一组光栅线，当所述第一能量恒定时，所述第一组光栅线的长度递增且所述第一组光栅线沿所述纤芯的轴向逐渐靠近所述纤芯的中心线；使用恒定的第二能量的飞秒激光刻写所述第二组光栅线，其中，所述第二组光栅线的长度先递增再递减；并且使用恒定或递减的第三能量的飞秒激光刻写所述第三组光栅线，当所述第三能量恒定时，所述第三组光栅线的长度递减且所述第三组光栅线沿所述纤芯的轴向逐渐远离所述纤芯的中心线；其中，当所述第一能量和所述第三能量为恒定时，所述第一能量、所述第二能量和所述第三能量均相等，当所述第一能量递增且所述第三能量递减时，所述第一能量的最大值和所述第三能量的最大值等于所述第二能量的值。

3、在本公开中，通过光栅线的刻写长度变化以及相对纤芯的中心线的位置变化，能够平缓地调节相邻光栅线之间的折射率调制幅度，由此能够实现抑制光纤光栅的旁瓣，也即，能够提高光纤光栅的旁瓣抑制率。另外，通过使用第一能量为递增的飞秒激光刻写第一组光栅线能够有利于平缓地调节第一组光栅线中相邻光栅线之间的折射率调制幅度的增大量，通过使用第三能量为递减的飞秒激光刻写第三组光栅线能够有利于平缓地调节第三组光栅线中相邻光栅线之间的折射率调制幅度的减小量，由此能够减少在光纤光栅的两端发生折射率突变的情况，进而能够进一步提高光纤光栅的旁瓣抑制率。

4、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，沿所述纤芯的轴向，刻写整体的光栅线的长度以及整体的光栅线的中点偏离所述纤芯的中心线的距离呈切趾函数变化的所述第一组光栅线、所述第二组光栅线以及所述第三组光栅线。在这种情况下，整体呈切趾函数变化的光栅线能够形成非均匀的调制包络，从而能够使光纤光栅的折射率调制量中间大，两边小，由此能够提高光纤光栅的旁瓣抑制率。

5、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，当所述第一能量为恒定且所述第三能量为恒定时，至少在所述纤芯之外刻写部分的所述第一组光栅线和/或部分的所述第三组光栅线。在这种情况下，处于纤芯之外的第一组光栅线和/或第三组光栅线能够使光纤形成的纤芯模式的耦合强度大幅减小，从而能够有利于使光纤实现特定波长的光信号的选择性耦合。

6、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，当所述第一能量为递增时，所述第一能量由预设能量呈切趾函数逐渐递增至所述第二能量，刻写长度为所述飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度的所述第一组光栅线。在这种情况下，由于此时第一组光栅线的长度为飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度，第一组光栅线的折射率调制幅度仍然偏大，而采用递增的第一能量刻写第一组光栅线，能够进一步平缓地调节折射率调制幅度的增大量，由此能够减少在纤芯和第一组光栅线中发生折射率突变的情况。

7、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，当所述第三能量为递减时，所述第三能量由所述第二能量呈切趾函数逐渐递减至所述预设能量，所述第三组光栅线的长度与所述第一组光栅线的长度相同。在这种情况下，由于此时第三组光栅线的长度为飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度，第三组光栅线的折射率调制幅度仍然偏大，而采用递减的第三能量刻写第三组光栅线，能够进一步平缓地调节折射率调制幅度的减小量，由此能够减少在纤芯和第三组光栅线中发生较大的折射率变化的情况。

8、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，当所述第一能量为递增且当所述第三能量为递减时，在所述纤芯的中心线所在的平面刻写所述第一组光栅线、所述第二组光栅线和所述第三组光栅线。在这种情况下，能够使纤芯中的光栅线形成的光纤光栅之间具有较稳定的相位差。并且，在刻写三组光栅线时，飞秒激光保持在同一个平面(即纤芯的中心线所在的平面)而无需进行远离或靠近该平面的移动过程，由此能够保持光栅的相位不发生变化，仅通过减小折射率调制幅度来减小耦合强度。

9、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，当所述第一能量为递增时，在所述纤芯之外的同一平面刻写所述第一组光栅线，所述第一组光栅线的长度相同且为所述飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度。在这种情况下，采用递增的第一能量刻写长度为飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度的第一组光栅线，能够进一步平缓地调节折射率调制幅度的增大量，从而提高对旁瓣的抑制作用。

10、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，从所述第一组光栅线的结束位置以光栅线的中点偏离所述纤芯的中心线的距离呈切趾函数变化的形式刻写所述第二组光栅线。在这种情况下，从第一组光栅线的结束位置刻写第二组光栅线能够使第二组光栅线与第一组光栅线之间的过渡较为平滑，从而能够避免耦合强度的突然的变化。另外，第二组光栅线的长度先递增再递减且第二组光栅线的光栅线的中点偏离纤芯的中心线的距离呈切趾函数变化能够进一步提高光纤光栅的旁瓣抑制率。

11、另外，在本公开的第一方面所涉及的方法中，可选地，当所述第三能量为递减时，从所述第二组光栅线的结束位置在所述纤芯之外的同一平面刻写所述第三组光栅线，所述第三组光栅线的长度相同且为所述飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度。在这种情况下，从第二组光栅线的结束位置刻写第三组光栅线能够使第三组光栅线与第二组光栅线之间的过渡较为平滑，从而能够避免耦合强度的突然的变化。另外，采用递减的第三能量刻写长度为飞秒激光器可刻写的光栅线的最短长度的第三组光栅线，能够进一步平缓地调节折射率调制幅度的减小量，从而能够提高对旁瓣的抑制作用。

12、本公开的第二方面提供了一种切趾光纤光栅，所述切趾光纤光栅由本公开的第一方面所述的切趾光纤光栅的制备方法制备得到。由此，能够提高光纤光栅的旁瓣抑制率。

13、根据本公开，能够提供一种提高光纤光栅的旁瓣抑制率的切趾光纤光栅的制备方法以及切趾光纤光栅。