采用二氧化碳熔接机在多芯光纤上制作的螺旋长周期光栅

长周期光栅在光纤传感、光纤激光器、光纤通信上都有广泛应用。大部分长周期光栅都是采用二氧化碳激光加热拉锥或者紫外激光刻写的方法制作。这类制作方法都是通过在光纤轴向引入一个固定周期的折射率调制来形成长周期光栅。区别于这种传统长周期光栅，新型的螺旋长周期光栅在近些年引起了广泛关注，通过加热、扭转、冷却固化方式形成的螺旋长周期光栅展现出一些的性质，并有应用与光纤传感及通信的较大潜力。

武汉光电实验室光纤激光技术团队(FLTG)的李进延教授带领博士生沈翔等人研制了一种单模多芯微结构光纤，并通过二氧化碳激光熔接机（LZM-100）进行加工，在该光纤的纤芯区域上形成了螺旋结构，并得到了多个耦合波长的光谱。将该螺旋长周期光栅应用于光纤扭转传感器上，不仅具有一个较大的扭转灵敏度，同时也能测量扭转方向。同时相对与传统长周期光栅，该光栅具有一个较小的温度交叉灵敏度。

2017年5月，该研究成果以论文 “Helical long-period grating manufactured with a CO 2 laser on multicore fiber.” 发表在美国光学学会（OSA）旗下杂志《光学快报》（Optics Express, 2017, 25(9): 10405-10412 ）上。该项研究得到了自然科学基金（61575075, 61535009）项目的支持。

图1. (a)多芯光纤端面；(b)采用二氧化碳制作螺旋长周期光栅过程（c）螺旋长周期光栅侧面显微镜图及示意图

图2. (a)光纤扭转灵敏度测试平台；(b)螺旋长周期耦合中心波长随着扭转角度及方向的变化（c）螺旋长周期光栅扭转灵敏度