一种光纤包层光栅制造技术

本发明专利技术是一种光纤包层光栅，涉及一类光纤光栅无源光纤器件。本发明专利技术的一种光纤包层光栅，是将光栅写入具有光敏性的光纤包层中。光纤包括空芯光纤、单模光纤或者是其它类型的光纤。写入包层的光栅结构包括满足布拉格衍射的短周期光栅、长周期光栅或其它非均匀折射率调制的光栅。本发明专利技术的光纤包层光栅其模式变换能力远大于现有的芯内光栅。它能实现芯内导模之间，芯内导模与包层模之间，以及芯内导模与光纤外部光场之间的模式变换。同时，也可以在不破坏光纤波导的情况下，实现从光纤到光纤的模式耦合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一类光纤光栅无源光纤器件。技术背景1978年，加拿大的K. 0. Hill等人在实验中将波长为488nm的氩 离子激光入射到掺锗的光纤中，观察到入射光与反射光在光纤中形成 的驻波干涉条纹能够导致光纤纤芯的折射率沿光纤轴向周期性变化， 形成了光致光栅。1989年美国的G.Meltz等人利用两束相干紫外光 形成的干涉条纹从光纤侧面写入光栅，专利技术了紫外侧写入技术，形成 能够实用的芯内光纤光栅。1993年，K.O.Hill提出了相位掩模成栅 技术。同年，P.J.Lemaire等人提出了一种简单而有效的光纤增敏技 术——低温高压载氢技术。相位掩模成栅技术与光纤高压载氢技术相 结合，降低了光纤光栅的制作成本，使光纤光栅器件逐步走向实用化， 也在世界各地掀起了光纤光栅技术及其应用的研究热潮。随着光纤光 栅技术的日臻成熟，各种具有不同性能的光纤光栅相继被研制出来。 基于光纤光栅的无源，有源器件的不断涌现，使得光纤光栅应用与光 纤通信，光纤传感和光信息处理等许多领域。然而，到目前为止，所有的光纤光栅都是写入到光纤的纤芯。其 最基本的物理机理都是在光纤的纤芯中引入周期性的折射率扰动，引 起纤芯基模与光纤中其他模式的耦合，从而对光纤中传输的光的波 长、振幅、偏振等等产生调制作用。目前在对长周期光纤光栅的研究表明，在纤芯中存在的光栅也可 以对包层中传输的光产生作用，例如，将包层模耦合进纤芯，因此我 们认为包层中存在的周期性结构也能对纤芯中的光产生作用，包层光 栅的尺寸远大于芯内光栅，因此它的模式变换能力要比芯内光栅大得多，并且包层光栅位于纤芯和光栅外部光场，它能够实现导模与外部 光场间直接的模式变换。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种新的光纤光栅——光纤包层光栅。这种 新型的光纤光栅将折射率调制区由纤芯转移到了光纤的包层，形成包 层光栅，其模式变换能力远大于现有的芯内光栅。它能实现芯内导模 之间，芯内导模与包层模之间，以及芯内导模与光纤外部光场之间的 模式变换。同时，也可以在不破坏光纤波导的情况下，实现从光纤到 光纤的模式耦合。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术的一种光纤包层光栅，是将光栅写入具有光敏性的光纤包 层中。在光纤的制备过程中，是在光纤包层中掺入10-20moP/c)的硼，再 混合掺锗，直到纤芯折射率大于包层0. 05。/。以上，形成包层光敏的光 纤；或在空芯光纤的包层中直接掺入3moP/。以上的锗，形成包层光敏 的空芯光纤。所述的光纤，包括空芯光纤、单模光纤或者是其它类型的光纤。写入光纤包层的光栅结构，包括满足布拉格衍射的短周期光栅、 长周期光栅或其它非均匀折射率调制光栅。本专利技术的光纤包层光栅的制作方法分为两步第一步是拉制出包层具有光敏特性而纤芯不具有光敏性的光纤。 光纤光敏性源于纤芯中含有锗(Ge)元素。由于光纤纤芯掺锗，使纤 芯的折射率较包层略高，同时在纤芯内部形成Ge-Si键。这种Ge-Si 键在198nm、 244nm两个波长附近有强烈的吸收带，当用这2个波长 的紫外光照射时，引起Ge-Si键断裂，产生折射率变化，从而使掺锗 光纤具有光敏性。因此提高纤芯掺锗浓度可以得到光敏光纤。但纤芯 掺高浓度Ge又会大大增加纤芯的折射率，破坏光纤的弱导性，因此 又需要混合掺硼(B)，以降低纤芯的折射率。因此， 一般的光敏光纤是纤芯混合掺Ge和B的光纤。另外，若普通单模光纤放置在高压氢 气中作载氢处理，也能提高它的光敏性。拉制包层光敏光纤的生产过 程与拉制普通光纤的标准生产过程相比改变了惨杂成分和掺杂浓度， 其余工艺二者相同。第二步是在光纤包层写入光栅，制作光纤包层光栅。光纤包层光 栅的写入方法与芯内光栅的写入方法相同。可以采用全息干涉法、相 位掩模法、振幅掩模法、逐点写入法、组合写入法等成栅方法来制作 不同结构的光纤包层光栅。光栅可以是等间距的短周期光栅、长周期 光栅、倾斜光栅、变迹光栅等，也可以是非周期光栅。本专利技术的有益效果本专利技术的光纤包层光栅，由于包层光栅的尺 寸远大于芯内光栅，所以其模式变换能力远大于现有的芯内光栅。它 能实现芯内导模之间，芯内导模与包层模之间，以及芯内导模与光纤 外部光场之间的模式变换。同时，也可以在不破坏光纤波导的情况下， 实现从光纤到光纤的模式耦合。附图说明图1是现有技术中纤芯折射率调制光纤光栅； 图2是本专利技术空芯光纤包层光栅； 图3是本专利技术单模光纤包层光栅；图中，l一光纤包层，2—光纤纤芯，3—空芯光纤包层光栅，4 一光纤包层光栅，5—空气，6—单模光纤包层光栅。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述。 实施例l空芯光纤内部是空气5，在光纤的包层1掺入5mol呢的锗，形成 包层光敏的空芯光纤。用248nm的KrF准分子紫外激光透过相位掩模板，将等间距的短 周期光栅写在空芯光纤的管壁。将这段空芯光纤光栅插入到两根单模光纤之间，就形成了空芯光纤包层光栅，如图2所示。 实施例2光纤的纤芯2不掺锗.在光纤的包层1掺14moP/。硼，再混合惨 6moP/。锗，使纤芯2的折射率大于包层0. 08%，形成单模传输。用248nm的KrF准分子紫外激光透过振幅模板，将长周期光栅直 接写入包层光敏的单模光纤的包层，并将这一段包层光栅插入到两根 单模光纤之间，就形成单模光纤包层光栅，如图3所示。权利要求1. 一种光纤包层光栅，其特征在于将光栅写入包层有光敏性的光纤的包层中。2. 根据权利要求1所述的包层光敏光纤的制备方法，其特征在于在光纤的制备过程中，在光纤包层中掺入10-20moP/。的硼，再混 合掺锗，直到纤芯折射率大于包层0.05%以上，使光在纤芯中满足全 反射条件，形成包层光敏的光纤；或在空芯光纤的包层中直接掺入 3moP/。以上的锗，形成包层光敏的空芯光纤。3. 根据权利要求1所述的光纤包层光栅，其特征在于写入包 层的光栅结构，包括满足布拉格衍射的短周期光栅、长周期光栅或其 它非均匀折射率调制光栅。全文摘要本专利技术是一种光纤包层光栅，涉及一类光纤光栅无源光纤器件。本专利技术的一种光纤包层光栅，是将光栅写入具有光敏性的光纤包层中。光纤包括空芯光纤、单模光纤或者是其它类型的光纤。写入包层的光栅结构包括满足布拉格衍射的短周期光栅、长周期光栅或其它非均匀折射率调制的光栅。本专利技术的光纤包层光栅其模式变换能力远大于现有的芯内光栅。它能实现芯内导模之间，芯内导模与包层模之间，以及芯内导模与光纤外部光场之间的模式变换。同时，也可以在不破坏光纤波导的情况下，实现从光纤到光纤的模式耦合。文档编号G02B6/02GK101281274SQ20081010643公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月13日 优先权日2008年5月13日专利技术者徐晶晶, 毅 江 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤包层光栅，其特征在于：将光栅写入包层有光敏性的光纤的包层中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江毅，徐晶晶，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]