[發明專利]一種非均勻布拉格光纖光柵制作方法及其結構

在審

• 申請號: 202010478914.4
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111562646A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 鄭加金;陳煥權;周金;白涵;童琴;余柯涵;張祖興;韋瑋
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

本發明公開了一種非均勻布拉格光纖光柵制作方法及其結構,包括以下步驟：S100，在載氫反應釜內12Mpa?15Mpa的高壓條件下進行載氫處理；S200，利用具有相位掩模板的光纖光柵刻寫系統在S100載氫增敏處理后的光纖上刻寫布拉格光纖光柵，制作出均勻布拉格光纖光柵；S300，對制得的均勻布拉格光纖光柵進行在光纖拉錐系統進行光纖拉錐處理，制得非均勻布拉格光纖光柵；制得的非均勻布拉格光纖光柵包括光柵區，以及設置于光柵區兩端的左裸腿部和右裸腿部，光柵區的包層和纖芯半徑形成光學周期變化的結構，光柵區的光柵有效折射率沿軸向周期性變化。這種啁啾光纖光柵的制作簡便，適用性強，能有效地解決利用啁啾相位掩模板來制作啁啾光纖光柵帶來的高成本問題。

技術領域

本發明涉及光纖光柵制作技術領域，特別是種非均勻布拉格光纖光柵制作方法及其結構,其先利用相位掩模法制作均勻布拉格光纖光柵，再利用光纖拉錐機在已刻寫光纖光柵上采取柵區拉錐形成一種啁啾光纖光柵。

背景技術

啁啾光纖光柵，是指光纖的纖芯折射率變化幅度或折射率變化的周期沿光纖軸向逐漸變大(小)形成的一種光纖光柵。啁啾光纖光柵是一種被廣泛應用于光纖通信、光纖傳感和光纖光源等光纖技術領域的重要器件，其可應用于色散補償、多波長光源的穩定合成、短光纖激光的整形、以及制作穩定連續波和可調鎖模外腔半導體激光等，其中最主要的應用在于利用啁啾光纖光柵進行色散補償，因其全光纖型、損耗低、體積小、重量輕、成本低、靈活方便等優點，在用不同的方法實現色散補償系統中, 啁啾光纖光柵是最有效的方案。因為啁啾光纖光柵有效折射率或柵格周期是不均勻的，導致沿啁啾光纖光柵軸向不同位置處反射的入射光波長不同，所以啁啾光纖光柵的特點是反射譜寬，在反射帶寬內具有漸變的群時延，群時延曲線的斜率即光纖光柵的色散值，因此可以利用啁啾光纖光柵作為色散補償器。

啁啾光纖光柵一般通過兩類方法制作原理：第一類，采用不均勻的有效折射率，即光纖光柵的柵格周期是均勻的，但是柵格周期內的波導介質的有效折射率調制深度隨長度變化；第二類，采用不均勻的光柵周期，即光纖光柵的柵格周期是隨長度變化的。Byron等人首次報道了啁啾光纖光柵的制作方法，他們利用常規的雙光束紫外干涉法在一根錐形的敏感光纖中產生等周期的條紋，由于光柵沿軸向各點的截面積不一樣，在張力的作用下會產生啁啾，因此形成了啁啾光纖光柵，這就是最早的啁啾光纖光柵的制作方法，但其缺點在于必須通過腐蝕光纖包層形成錐形，因此很難控制反射波性能，同時不可避免地要損害光纖的機械性能。此后，為了改進啁啾光纖光柵的制作工藝，各種新的制作方法不斷涌現，有兩次曝光法、全息干涉法、彎曲法、光纖傾斜法、啁啾相位掩模板法等等，但是每種方法都有其優點和相對的局限性，例如利用啁啾相位掩模板制作啁啾光纖布拉格光柵是目前最為穩定高效的方法，啁啾相位掩模板的周期按所設計的要求逐漸變化，用此掩模板即可寫出所需要的啁啾光纖光柵，但是這種方法的加工工藝難度大，啁啾相位掩模板價格昂貴，一塊好的啁啾相位掩模板價格為十幾萬元，而且其啁啾量固定，使用不靈活，一塊啁啾相位掩模板只能寫出一定波長范圍的啁啾光纖光柵，這極大的限制了啁啾相位掩模板的實用化。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種解決了使用啁啾相位掩模板來制作啁啾光纖光柵時一塊掩模板只能寫出一定波長范圍的啁啾光纖光柵帶來的使用不靈活的問題，同時也避免了使用啁啾相位掩模板帶來的高成本問題。

本發明所采用的技術方案是：一種非均勻布拉格光纖光柵制作方法，包括以下步驟：

S100，載氫增敏處理光纖，在載氫反應釜內12Mpa-15Mpa的高壓條件下進行載氫處理；

S200，均勻布拉格光纖光柵制造，利用具有相位掩模板的光纖光柵刻寫系統在S100載氫增敏處理后的光纖上刻寫布拉格光纖光柵，制作出均勻布拉格光纖光柵；

S300，對制得的均勻布拉格光纖光柵進行在光纖拉錐系統進行光纖拉錐處理，制得非均勻布拉格光纖光柵；