[發明專利]一種無源溫度補償光纖光柵

無效

• 申請號: 200810026415.0
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101236271A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 陳哲;劉林和;范若巖
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及光纖器件技術領域，特別涉及一種無源溫度補償光纖光柵。

背景技術

光纖布拉格光柵(FBG)作為一門新興技術，具有極其廣闊的應用前景，光纖布拉格光柵(FBG)的選頻特征使之成為光纖通信中一種重要的無源器件，受到普遍關注。使用光纖光柵可制成光纖激光器、密集波分復用/解復用器、光分插復用器(OADM)、色散補償器、濾波器、光放大器的增益平坦化、超窄光脈沖產生器、泵浦激光器的波長鎖定等高性能光通信器件，目前正向實用化方向發展。光纖布拉格光柵(FBG)的選頻特征會隨環境溫度的改變而發生改變，這種對溫度的敏感性已成為光纖光柵器件在光纖通信領域實用化的主要困擾之一，成為目前研究的熱點。

目前常用的光纖光柵的溫度補償封裝方法主要是利用光纖光柵以外材料的溫度膨脹系數的不同，例如采用負熱膨脹系數(也稱為熱縮型材料)，對光纖光柵的自身Bragg波長的溫度漂移進行機械補償。這類方法由于需要制作附加具有負熱膨脹系數的機械支架或包層等，因而工藝較復雜，體積比全光纖器件要大很多。

美國專利US6044189就是一種熱脹冷縮型的光纖光柵溫度補償方法，該專利公開了以下制作方法，將光纖光柵固定在由兩種不同熱膨脹系數構成的外封裝結構上，當環境溫度改變時，通過封裝材料的長度變化改變FBG所受應力而使之抵消由溫度變化產生的布拉格波長的變化影響，從而達到溫度補償的效果。此種光纖光柵溫度補償封裝方法可以對光纖光柵起到較好的溫度補償作用，但是封裝工藝比較復雜，而且封裝后的器件尺寸比較大。

美國專利US?6240225介紹了一種基于熱縮型材料的光纖光柵溫度補償方法，該專利公開了以下方法，將一種負熱膨脹系數的材料覆蓋在光纖光柵上，當環境溫度升高時利用負熱膨脹系數的材料的收縮作用補償光纖光柵的溫度效應。

中國專利CN101009520A也是制成具有負的熱膨脹系數的封裝套管來補償光纖光柵的溫度效應。

這些專利和方法在一定程度上都實現了光纖光柵的溫度補償封裝，但是這些方法采用的都是材料的機械伸縮作用來起到溫度補償的效果，這類方法的不足就在于有附加機械裝置，使得最終的器件體積比全光纖器件要大得多，而且也容易損壞光纖光柵。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種結構簡單、可靠性高、制作成本低的無源溫度補償光纖光柵。

實現本發明目的的技術方案如下：一種無源溫度補償光纖光柵，包括纖芯與包層，纖芯中有一段為光柵區，其特征在于：光柵區的包層的平均厚度小于兩端光纖包層的厚度，光柵區兩端的光纖為圓型光纖，在包層較薄的部位覆蓋著具有負熱光系數熱光聚合物。

所述光柵區可以為D型光纖段；也可以為圓型光纖，但其包層外徑小于兩端光纖的外徑。

進一步地，光柵區與兩端圓型光纖有平滑的過渡區，在包層較薄的部位覆蓋著一樣的熱光聚合物。

進一步地，所述光纖光柵還包括外圍的保護裝置，所述保護裝置可為套管，優選金屬套管；所述保護裝置也可以為一槽體外加一套管，所述光柵區置于槽體內，所述槽體緊套在套管上，所述槽體可以為U型槽或V型槽或凵型槽，所述套管優選金屬套管。

本發明的光纖光柵的制作方法之一：在普通光纖Bragg光柵上，利用光學微加工技術，在光柵區的長度上將圓柱形的光纖光柵包層拋磨掉一部分，其包層拋磨過的那段光纖光柵的橫截面呈大寫英文字母D，即為D型光纖段，而在未拋磨過的光纖段，仍是圓柱形。然后在包層較薄部位覆蓋上具有負熱光系數的熱光聚合物。

所述負熱光系數的熱光聚合物是折射率隨溫度變化的具有負熱光效應的聚合物，可以采用Dowcorning公司所生產的OE4100或OE4110。

本發明的無源溫度補償光纖光柵可用在光纖激光器、密集波分復用/解復用器、光分插復用器(OADM)、色散補償器、濾波器、光放大器的增益平坦化、超窄光脈沖產生器、泵浦激光器的波長鎖定等高性能光通信器件中。

本發明的工作原理如下：依據光纖Bragg光柵的耦合方程，光纖光柵的Bragg反射波長λ_B表示為

λ_B＝2n_eff·Λ??????????????????????????????????????????????????????????(1)