[發(fā)明專利]長周期光纖光柵的紫外激光逐點寫入法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810015804.3
• 申請日: 2008-04-21
• 公開（公告）號: CN101266319A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 馮德軍;高霞;姜明順;隋青美
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 許德山

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信和光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種長周期光纖光柵的紫外激光逐點寫入法。

(二)背景技術(shù)

長周期光纖光柵(long?period?fiber?grating，簡稱LPFG)是近年來發(fā)展起來的新型芯內(nèi)光纖光柵器件，具有附加損耗小，無后向反射、不受電磁干擾、全兼容于光纖等優(yōu)點，是一種很好的傳輸型帶阻濾波器，在光纖通信和光纖傳感中得到了廣泛的應用。目前主要應用制作增益均衡器、濾波器、波長選擇耦合器、光分插復用器和光開關(guān)等器件，以及對溫度、應變、扭曲等單參數(shù)測量，同時，在多參數(shù)測量，化學生物傳感器以及非線性測量中也取得了相應的應用。

長周期光纖光柵的制作方法主要有紫外光寫入法、CO₂激光寫入法、腐蝕刻槽法、電弧放電法和離子束注入法等等。其中，最常用的是紫外激光通過振幅掩模板曝光載氫摻鍺光敏光纖引起纖芯折射率周期性調(diào)制而形成長周期光纖光柵。這種方法利用了光纖的光敏性，所謂的光敏性，是指光纖纖芯在受到特定波長和高于一定強度的激光照射時，折射率會發(fā)生永久性變化，光敏性主要取決于纖芯材料。許多摻雜雜質(zhì)的光纖都具有光敏性，如摻銪、鈰、餌的硅光纖，Ge-B共摻光纖，摻入了鈰、餌的氟鋯酸鹽光纖等。

常規(guī)的紫外光寫入法所用的模板主要有相位模板和振幅模板，一般寫入長周期光纖光柵只用振幅模板。無論哪一種模板，一般造價都比較昂貴，而且光柵波長比較固定，難以適應研究、設計和實驗的需要。

(三)發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種不需要模板，并可以通過計算機靈活控制光柵波長、光柵強度的長周期光纖光柵的紫外激光逐點寫入法。

一種長周期光纖光柵的紫外激光逐點寫入法，步驟如下：

I.制作光路調(diào)整：使244nm的氬離子倍頻激光器發(fā)出的激光束經(jīng)由平面鏡、第一柱面鏡和第二柱面鏡組成的光路系統(tǒng)聚焦后，形成一個能量集中的光斑；

II.光纖位置的確定：先把一根測試光纖夾持在精密電控移動平臺兩端光纖夾具上；當激光光斑入射到光纖上時，由于衍射作用，在光纖后面的背景中可以看到衍射條紋，通過觀察衍射條紋的對稱性來判斷激光是否打在光纖的正中；如果衍射條紋不對稱，則說明激光沒有恰當?shù)厝肷涞焦饫w上，此時，調(diào)節(jié)兩個光纖夾具的水平和垂直旋鈕來改變光纖位置，直到觀測到衍射條紋完全對稱為止；然后換上光敏光纖即可；

III.通過計算機軟件界面靈活地設定AOM驅(qū)動器的脈沖持續(xù)時間和占空比，以及精密電控移動平臺的運行速度，這些參數(shù)將決定光柵的光譜；

IV.激光光斑對精密電控移動平臺上的光敏光纖逐點曝光，引起纖芯折射率周期性調(diào)制而形成長周期光纖光柵；寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)過寫入光柵的光纖后輸出到光譜分析儀，通過光譜分析儀來實時的監(jiān)測制作過程中LPFG的透射譜變化。

一種如上述長周期光纖光柵的紫外激光逐點寫入法所使用的裝置，包括244nm的氬離子倍頻激光器、聲光調(diào)節(jié)器(acousto-optic?modulator，簡稱AOM)、AOM驅(qū)動器、平面鏡、第一柱面鏡、第二柱面鏡、精密電控移動平臺、寬帶光源、光譜分析儀；精密電控移動平臺兩端帶有光纖夾具，其特征在于244nm倍頻氬離子激光器位于聲光調(diào)節(jié)器之前，AOM驅(qū)動器連接聲光調(diào)節(jié)器使得聲光調(diào)節(jié)器對氬離子倍頻激光器出射的激光進行調(diào)制以控制其開關(guān)狀態(tài)；聲光調(diào)節(jié)器后面與光路呈45°放置平面鏡，使光路改變?yōu)榕c原光路相垂直方向；平面鏡后面沿光路方向分別放置第一柱面鏡和第二柱面鏡，以聚焦光路出射的激光；二維精密電控移動平臺放置在第二柱面鏡后方，二維精密電控移動平臺上的光纖夾具固定待寫入光纖，經(jīng)聚焦后出射的激光光斑垂直照射在光纖上，二維精密電控移動平臺受計算機精密控制其平移速度；光纖一端連接寬帶光源，另一端連接光譜分析儀。

所述的第一柱面鏡與第二柱面鏡正交放置。

上述裝置中所述的前后方是指由激光器發(fā)出激光開始經(jīng)整個光路到激光射出后的順序位置而定。

本裝置中，第一柱面鏡的作用是使激光束聚焦成線狀激光，第二柱面鏡在垂直于線狀激光的方向再次聚焦，使線狀激光成為能量集中的激光光斑。

本裝置中的平面鏡也可以去掉，此時激光光路為直行光路。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，光纖的移動速度和每個激光脈沖的持續(xù)時間等都可以通過計算機靈活控制，從而可以制作出合乎需要的長周期光纖光柵。整個LPFG寫入系統(tǒng)不需要模板，節(jié)省了制作成本，具有重要的實際應用價值。

(四)附圖說明

附圖1是長周期光纖光柵制作方法的裝置圖。