一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光纤制备技术领域，公开了一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置，包括送纤装置、收纤装置、控制装置、飞秒激光诱导装置；通过送纤装置、收纤装置牵引无芯光纤，并控制无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；通过控制装置控制飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，使飞秒激光诱导装置与无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程，并对无芯光纤进行激光聚焦加工，使得无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。本发明专利技术解决了现有技术中圆偏振态保持光纤的制备精度较低的问题，制作简单、高效且能够大大提高制备的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置
本专利技术涉及光纤制备
，尤其涉及一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置。
技术介绍
近些年来，我国特种光纤行业的发展非常迅速，应用也越来越广泛，制作方法逐渐趋于成熟，其中圆偏振态保持光纤的使用量越来越大，主要应用于光纤传感和传输，例如电流互感器、光纤陀螺等。在光纤网络系统中，无论是线偏振光还是圆偏振光，要求传输的偏振态是稳定的。由于圆偏振光传输比线偏振光传输具有很多优点，因此早在1980年法国光纤专家L.Jeunhomme和M.Monerie等人提出用圆偏振光取代线偏振光的设想，70年代末至80年代初，有一种制备圆偏振光的方法，在“冷”状态下将光纤硬行扭转，从而可以产生一定的保持圆偏振态功能，但由于光纤玻璃材料的强度限制，硬扭过头会使光纤断裂，操作不便，且硬扭状态难以保持，所以没有付诸大量实际应用。1990年，邓飞帆提出了在光纤陀螺中用圆偏振光的概念，此后圆偏振保持光纤的研制一直是主要研究课题。2004年，Kopp等提出通过高速旋转双折射光纤，可获得具有偏振和波长选择特性的光纤光栅，但是高性能的圆偏振保持光纤目前尚无成熟的制备工艺。在我国，传统的圆偏振态保持光纤的制作方法是在拉丝过程中高速旋转预制棒来制备圆偏振态保持光纤，对设备精度要求高，同时对光纤预制棒直线度要求更高，很难制备出合格的圆偏振态保持光纤。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法和装置，解决了现有技术中圆偏振态保持光纤的制备精度较低的问题。本专利技术提供一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，包括：送纤装置、收纤装置、控制装置、飞秒激光诱导装置；所述送纤装置、所述收纤装置用于牵引无芯光纤，控制所述无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，且所述飞秒激光诱导装置与所述无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置对所述无芯光纤进行激光聚焦加工，使得所述无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。优选的，所述飞秒激光诱导装置包含空间光调制器，所述空间光调制器用于动态调整像差和焦点的形态。优选的，所述送纤装置包含第一驱动电机，所述收纤装置包含第二驱动电机；所述第一驱动电机用于控制送纤速度，所述第二驱动电机用于控制收纤速度。优选的，所述第一速率大于零，所述第二速率为零，所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述无芯光纤的轴向移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：其中，V(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与无芯光纤的轴向移动距离之间的函数；x表示无芯光纤的轴向移动距离。优选的，所述第一速率为零，所述第二速率大于零，所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：其中，V(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间的函数；x表示飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离。另一方面，本专利技术提供一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法，包括：通过送纤装置、收纤装置牵引无芯光纤，并控制所述无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；通过控制装置控制飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，使所述飞秒激光诱导装置与所述无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程，并对所述无芯光纤进行激光聚焦加工，使得所述无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。优选的，将所述第二速率调制为零，使所述飞秒激光诱导装置只绕所述无芯光纤做旋转运动；所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述无芯光纤的轴向移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：其中，V(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与无芯光纤的轴向移动距离之间的函数；x表示无芯光纤的轴向移动距离。优选的，将所述第一速率调制为零，使所述无芯光纤固定在所述送纤装置和所述收纤装置之间；所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：其中，V(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间的函数；x表示飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离。优选的，通过所述飞秒激光诱导装置中包含的空间光调制器动态调整像差和焦点的形态。优选的，对所述无芯光纤进行激光聚焦加工时，控制所述激光焦点的功率超过预设阈值。本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：在专利技术中，通过送纤装置、收纤装置牵引无芯光纤，并控制无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；通过控制装置控制飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，使飞秒激光诱导装置与无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程，并对无芯光纤进行激光聚焦加工，使得无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。本专利技术使用飞秒激光诱导无芯光纤材料，使其受飞秒激光聚焦照射的材料内部部位折射率相对增加，产生折射率差，在飞秒激光诱导装置的旋转下，制成圆偏振态保持光纤，且使用飞秒激光能够大大提高制备的精度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作方法中飞秒激光诱导装置与无芯光纤之间的相对运动状态关系图。其中，1—收纤装置、2—控制装置、3—飞秒激光诱导装置、4—送纤装置、5—无芯光纤。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本实施例提供了一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，参见图1，包括：送纤装置4、收纤装置1、控制装置2、飞秒激光诱导装置3。所述送纤装置4、所述收纤装置1用于牵引无芯光纤5，控制所述无芯光纤5沿光纤轴向以第一速率移动；所述控制装置2用于控制所述飞秒激光诱导装置3绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，且所述飞秒激光诱导装置3与所述无芯光纤5之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程；所述控制装置2用于控制所述飞秒激光诱导装置3对所述无芯光纤5进行激光聚焦加工，使得所述无芯光纤5的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。此外，所述飞秒激光诱导装置3包含空间光调制器，所述空间光调制器用于动态调整像差和焦点的形态。所述送纤装置4包含第一驱动电机，所述收纤装置1包含第二驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，其特征在于，包括：送纤装置、收纤装置、控制装置、飞秒激光诱导装置；/n所述送纤装置、所述收纤装置用于牵引无芯光纤，控制所述无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，且所述飞秒激光诱导装置与所述无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置对所述无芯光纤进行激光聚焦加工，使得所述无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，其特征在于，包括：送纤装置、收纤装置、控制装置、飞秒激光诱导装置；
所述送纤装置、所述收纤装置用于牵引无芯光纤，控制所述无芯光纤沿光纤轴向以第一速率移动；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置绕所述无芯光纤做旋转运动的同时以第二速率沿光纤轴向移动，且所述飞秒激光诱导装置与所述无芯光纤之间的相对运动特性满足复合非线性函数数学方程；所述控制装置用于控制所述飞秒激光诱导装置对所述无芯光纤进行激光聚焦加工，使得所述无芯光纤的内部产生折射率差，得到圆偏振态保持光纤。


2.根据权利要求1所述的飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，其特征在于，所述飞秒激光诱导装置包含空间光调制器，所述空间光调制器用于动态调整像差和焦点的形态。


3.根据权利要求1所述的飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，其特征在于，所述送纤装置包含第一驱动电机，所述收纤装置包含第二驱动电机；所述第一驱动电机用于控制送纤速度，所述第二驱动电机用于控制收纤速度。


4.根据权利要求1所述的飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，其特征在于，所述第一速率大于零，所述第二速率为零，所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述无芯光纤的轴向移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：



其中，V(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与无芯光纤的轴向移动距离之间的函数；x表示无芯光纤的轴向移动距离。


5.根据权利要求1所述的飞秒激光诱导圆偏振态保持光纤的制作装置，其特征在于，所述第一速率为零，所述第二速率大于零，所述飞秒激光诱导装置的旋转速率与所述飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间满足复合非线性函数数学方程，所述复合非线性函数数学方程为：



其中，V(x)表示飞秒激光诱导装置绕无芯光纤做旋转运动时的旋转速率与飞秒激光诱导装置沿光纤轴向的移动距离之间的函数；x表示飞秒激光诱导装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶青，周舟，刘顿，陈列，杨奇彪，娄德元，翟中生，郑重，成健，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42