[發明專利]一種光柵的制造裝置及光柵的制造方法

無效

• 申請號: 02104455.4
• 申請日: 2002-03-19
• 公開（公告）號: CN1371001A
• 公開（公告）日: 2002-09-25
• 發明（設計）人: 李恩邦;李恩林
• 申請（專利權）人: 李恩林
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B5/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 李素蘭

??????????????????????????技術領域

本發明涉及光柵的制造方法及其裝置，特別涉及衍射光柵和包括光纖布拉格光柵(簡稱FBG)在內的各種波導光柵的制造方法及其裝置。

??????????????????????????背景技術

光柵是一種常用的光學元件。傳統光柵是由許多重復的具有一定間距光柵結構組成。這些重復的光柵結構對入射光的振幅，相位(或兩者)產生調制，而使入射光經過光柵后產生衍射，形成各級衍射光。傳統衍射光柵是構成各種光譜分析儀的關鍵器件。最早的衍射光柵是用機械刻劃的方法制成，現在的光柵大多采用全息干涉曝光和化學刻蝕法以及電子束刻劃法制成。

將光柵結構寫入光纖(或平面光波導)內，可形成光纖布拉格光柵。光纖布拉格光柵器件是人們發現光纖的光敏特性后而迅速發展起來的全光纖器件。FBG的出現給光纖通信及光纖傳感技術帶來了一場革命。FBG在結構上看非常簡單，即在光纖芯內形成具有一定周期的折射率調制。當光纖內傳輸的光的波長滿足布拉格條件時，由于光的干涉作用，該波長的光被FBG反射，其反射率可接近100％。需要時可將其制成寬帶器件。由于FBG為全光纖器件，與其他類型的光纖器件相比，FBG具有插入損耗低，無需光路調整等顯著特點。FBG的上述特點對光纖通信及光纖傳感都是極其重要的。在光纖通信系統中，光纖布拉格光柵器件常被用作波分復用(WDM)技術中光濾波器，摻鉺光纖放大器(EDFA)增益均衡器以及色度色散補償器等。

FBG的制造過程就是用紫外激光通過一定的方式產生干涉條紋在具有光敏性的光纖芯內產生周期性的折射率調制。上述的干涉條紋可由雙光束干涉光路產生，所形成的干涉條紋場的長度由激光束寬度決定。為了產生一定長度的干涉條紋場，常常將激光束沿橫向擴展。擴束后的激光波陣面為球面或近似球面，因此可形成一定的條紋梯度，該梯度對干涉條紋場是固定的，無法控制局部條紋梯度的大小。目前工業生產中，普遍使用掩模技術，即用預制的相位光柵(俗稱模板)產生干涉條紋，將具有光敏特性的光纖置于模板后而制成光纖布拉格光柵。與雙光束干涉儀相比，模板具有穩定性好，對紫外激光器的相干性要求低，使用簡單等顯著的優點。但高質量的模板制作困難，故價格昂貴。此外，一種模板只能產生一種固定周期的條紋，故常常需要準備多種不同的模板。

在制作FBG時，不論是采用雙光束干涉法還是掩模技術，都要考慮如何引入所需的切趾(或稱變跡)函數。例如，用于WDM濾波的FBG，為抑制邊模需控制折射率調制的幅度，使其由光柵兩端向中心按特定規律增加，而在同時保持平均折射率不變。又如，FBG用作EDFA增益均衡器時，需按照EDFA增益曲線設計和制作FBG以使其透射光譜補償EDFA增益變化而達到增益均衡的目的。

經過多年的研究與實踐，人們已提出多種切趾方法。在發表于ELECTRONICS?LETTERSVol.31，No.17(1995)的論文中，Cole等人提出在模板與待寫光纖之間沿光纖方向引入微小抖動，從而使光纖內的干涉條紋“模糊”的切趾方法，該方法已被授予美國專利(專利號US?Pat?No.6072926)。美國專利No.6130973公開了一種通過改變紫外激光至模板入射角的切趾方法。這些方法均要使用模板，要制作高品質和具有良好重復性的光纖布拉格光柵，需要高精度的位移或角度控制，實際應用困難。而且所能寫出的光柵長度受模板長度的限制。而長光柵對于許多應用，如高速率(10Gbit/s以上)光纖通信系統的色度色散補償都是至關重要的。

??????????????????????????發明內容

為克服現有技術不足，提供一種高精度、低成本的光柵的制造方法及其裝置，該方法及其裝置能產生延續光柵結構，可直接用于將所要求的條紋寫入光纖或平面波導，以形成布拉格光柵，它也可以用于各種光柵包括用于FBG制造的相位光柵(模板)。本發明采用的技術方案是：一種光柵的制造裝置包括；激光光源、反射鏡、半透半反鏡、透鏡，其特征是，激光光源產生的激光束被半透半反鏡分為兩束光強相等或接近相等的激光束，所述的兩束光強相等或接近相等的激光束可由附加的裝置進行改變相互間距的平行移動，然后，分別經過光學頻移器、透鏡匯聚產生干涉條紋，此外還包括速度傳感器和使被刻畫感光介質以速度：V＝d(f_s2-f_s1)，朝向所述的兩束激光變頻后頻移量小的激光束的方向進行移動的裝置，其中：

V：表示速度；d：表示干涉條紋間距；f_s1和f_s2：為光學頻移器的頻率；