[發明專利]光纖局部溫度調制制作相移光纖光柵的方法

無效

• 申請號: 200710052763.0
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101187715A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 周次明;陳留勇;姜德生
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B27/10;H05B3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王玉華

一、技術領域

光纖局部溫度調制制作相移光纖光柵的方法屬于光纖光柵制作技術領域。

二、技術背景

相移光纖光柵是一種軸向折射率變化周期存在突變的光纖光柵，它在Bragg反射譜阻帶中打開線寬極窄的一個或多個透射窗口，使得光柵對某一波長或多個波長有更高的選擇度，在濾波、波分復用和摻鉺光纖增益平坦等領域得到了廣泛的關注，特別是基于π相移光纖光柵的光纖DFB激光器，具有窄線寬、頻率穩定的突出優點，是制作單頻光纖激光器的理想器件而得到了迅速發展。

相移光纖光柵窗口位置可以隨相移量的大小發生改變，窗口的通透率以及線寬也可以隨相移點位置的不同而不同，如何有效地制作滿足各種波長要求的相移光纖光柵是光纖光柵研究領域的一個熱點問題。國內外很多的學者和技術人員在這方面做了大量的研究和實驗工作，并提出了許多制作方法。

目前制作相移光纖光柵的方法基本有四種：第一種位移法，使用精密位移臺，通過移動光纖或光纖Bragg光柵掩模板，精確控制曝光位置引入相移，制作出高質量的相移光纖光柵，但是該方法對位移臺移動精度要求很高，必須使用價格昂貴的納米級精密移動平臺才能制作出具有較高質量的相移光纖光柵；第二種是通過在均勻周期光纖Bragg光柵上再次曝光引入相移的二次曝光法，由于制作一個相移光柵需要來回調整光路，所以制作效率低，制作出的相移光柵一致性差；第三種方法是直接寫入相移的相移掩模板法，該方法適合于大批量的統一型號的相移光纖光柵的生產，但是只能制作和相位掩模板相對應的一種相移光柵，而且相移掩模板價格昂貴，一個掩模板也只能制作一定數量的光纖光柵，造成光柵種類受局限，制作成本太高；第四種是引入等效相移的等效相移法，通過改變取樣光柵的取樣周期引入相移，但是這種方法制作出的等效相移光柵的光譜特性與理想情況相比相差較大。

綜上所述，雖然上述方法都在能用來制作相移光纖光柵，但也都有其自身的缺陷，所以，很有必要發展新的制作相移光纖光柵的方法。本發明結合現有的制作均勻周期光纖Bragg光柵方法和外在溫度場，通過外加溫度場對光纖局部進行調制，使得光纖局部軸向的力學和光學特性發生改變，則在局部存在外加溫度場的條件下制作的均勻周期光纖光柵，在常溫下則變成了非均勻周期的光纖光柵，通過引入合適的溫度場，就可以制作出相移光纖光柵。本發明具有普遍的適用性，在常用的均勻周期光纖光柵制作方法基礎上，進行改造，使光纖軸向產生合適的溫度分布，就可以制作出合適的相移光纖光柵。與前面介紹的方法相比，本發明具有明顯的易實現，制作成本低，制作方法靈活可以寫入不同相移的相移光柵等優點。

三、發明內容

本發明的將制作普通均勻Bragg光纖光柵設備和外在調制溫度場相結合，用于制作具有不同相移量和相移點的相移光纖光柵，該方法簡單，具有普遍的適用性，價格低、易于實現。由于在普通光纖光柵的制作過程中，光敏光纖的軸向溫度是一致的，都等于室溫；本發明由于引入了外在熱源，對光纖的成柵部位局部加熱，從而改變了光纖軸向的溫度分布，使光纖成柵區域的一個局部溫度明顯高于光纖的其他部分，導致此部分光纖的軸向力學和光學性質相對于其他部位光纖發生了變化。此時在溫度場存在的條件下制作的均勻周期光纖光柵，在撤除溫度場光柵溫度恢復到常溫下后，由于軸向力學和光學特性恢復到常態，就變成了局部具有非均勻周期的光纖光柵。這個具有不均勻周期的局部可以認為是一個相移區域：在這里，光柵周期發生了突變，從相位變化的角度看可以認為引入了一個相移量，這個相移量的大小和溫度有關系。所以用此方法制作的均勻光纖光柵，在撤除外加熱源溫度恢復到常溫后就變成了相移光柵。在加熱區域長度一定的情況下，適當的控制加熱點和加熱溫度場形狀將能引入不同的相移，制備出各種不同的相移光纖光柵。

假設所制作的光柵的長度是L，在制作過程中有一個穩定的呈高斯分布的溫度場作用在光纖的成柵部位，溫度場的中心在L/2處，影響的區域長為l(l＜＜L)。則其引入的相移φ可以表示為：