光纤掩膜板一次平移法制作切趾光纤光栅制造技术

本发明专利技术公开了一种简单实用的光纤光栅的切趾方法。光敏光纤紧贴掩膜板，二者置于一平台上，不发生相对移动。在保持激光器激光脉冲输出的频率和激光输出能量不变的情况下，通过控制平台的移动速率，移动速度与光纤光栅切趾函数值的倒数成正比，就可使光栅折射率变化量在光栅中间大两端小，从而实现对光纤光栅的切趾，制作出高性能的光纤光栅。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在光通信领域中，用光纤掩膜板一次平移来制作切趾光纤光栅的方法。光纤光栅是光纤纤芯折射率受到周期性微扰而形成的一种新型全光纤无源器件。由于具备高波长选择性、与光纤系统兼容、插入损耗低、结构简单、体积小、制备工艺简单、成本低廉等优点，光纤光栅在光通信系统有着广阔的应用前景。普通的光纤光栅两端与其尾纤间存在较大的折射率差，折射率差引起端面反射。端面反射的存在严重影响光纤光栅的性能，它使反射式光纤光栅如光纤Bragg光栅、chirped光纤光栅等光栅的边模抑制比降低，使chirped光纤光栅的色散曲线存在较大的振荡，使透射式光纤光栅如长周期光纤光栅透射主峰两边出现系列小的透射峰。为提高光纤光栅性能，必须对光栅切趾，即使光栅的折射率变化量沿光栅轴向按一定切趾函数由光栅两端到中间逐渐变大，以减小光栅端面与其尾纤间的折射率差，从而减小光栅的端面反射。对光纤Bragg光栅切趾一般采用切趾相位掩膜板，但切趾相位掩膜板价格昂贵；并且对于chirped光纤光栅、长周期光纤光栅，没有该类光栅的切趾掩膜板出售。要想制作出切趾chirped光纤光栅、长周期光纤光栅，或用价格便宜的普通均匀相位掩膜板制作切趾光纤Bragg光栅，必须采用特殊的制作工艺。目前普遍采用的特殊的光纤光栅切趾方法是光纤和掩膜板可相对移动情况下的扫描曝光法，制作示意图如附图说明图1。光纤(4)位于掩膜板(3)下方，固定在一个平台(5)上，平台可相对掩膜板移动。用于制作光栅的紫外激光光束(1)被反射镜(2)反射，垂直照射到掩膜板上。掩模板下，0级衍射光受到抑制，±1级衍射光相干涉，形成明暗相间的干涉条纹，干涉条纹照射到光敏光纤上，就制作出了光纤光栅。移动反射镜可将紫外激光光束反射到掩膜板的各个部位，制作出相应长度的光栅。制作过程中，通过控制平台移动的速度可制作出相应的切趾光纤光栅。这种切趾方法要求制作光栅的紫外激光器具有很高的空间相干性；在制作过程中需同时移动反射镜和平台，具有较高的工艺难度和复杂性；另外，光纤相对掩膜板移动，这就很难保证照射到光纤上的光干涉条纹与光纤的夹角在制作过程中一直保持不变。本专利技术是提供一种简单易行而且实用的光纤光栅切趾方法，该方法可制作出符合实际应用的高性能的切趾光纤光栅。为达到上述目的，我们采用如图2所示的制作装置。光敏光纤(4)紧贴于掩模板(3)后，二者均置于一平台(5)上，不发生相对移动。平台以一定速度向前移动，这样通过控制平台移动的距离就可制作出相应长度的光栅。在光栅折射率变化量接近饱和前，折射率变化量与曝光量近似成线性正比关系。因此，我们在保持激光器激光脉冲输出的频率和激光输出能量不变的情况下，通过控制平台的移动速率，移动速度与光纤光栅切趾函数值的倒数成正比，就可使光栅折射率变化量在光栅中间大两端小，从而实现对光纤光栅的切趾。由于光纤紧贴于相位掩模板后，制作过程中光纤与掩膜板没有相对移动，所以本专利技术的制作方法对紫外激光器的空间相干性要求不高；在制作过程中只需移动传输平台，工艺难度低、复杂性小；另外，光纤与掩膜板位置保持不变，所以照射到光纤上的光干涉条纹与光纤的夹角一直保持不变。下面结合附图对本专利技术作举例详细说明。图1目前采用的光纤光栅切趾技术(1)为紫外激光光束、(2)为反射镜(3)为掩膜板、(4)为光敏光纤、(5)为平台图2本专利技术采用的光纤光栅切趾技术(1)为紫外激光光束、(2)为反射镜、(3)为掩膜板、(4)为光敏光纤、(5)为平台、(6)为柱透镜图3制作光纤光栅过程中采用的一种切趾函数横坐标为长度，其中L为光纤光栅长度；纵坐标为切趾函数值。图4采用本专利技术的技术制作出的切趾函数如图3所示的切趾线性chirped光纤光栅反射谱横坐标为波长，单位nm；纵坐标为光栅反射率，单位dBm。图5采用本专利技术的技术制作出的切趾函数如图3所示的切趾线性chirped光纤光栅的时延曲线横坐标为波长，单位nm；纵坐标为群时延，单位ps。图6采用本专利技术的技术制作出的切趾函数如图3所示的切趾线性chirped光纤光栅时延曲线的振荡横坐标为波长，单位nm；纵坐标为时延振荡，单位ps。这里我们用光纤掩膜板一次平移来制作切趾chirped光纤光栅，掩膜板(3)就是用来制作chirped光纤光栅的chirp掩膜板。将光敏光纤(4)固定在平台(5)上，然后将chirp掩膜板放在光敏光纤上，使光敏光纤紧贴掩膜板，二者不发生相对移动。一位置固定的反射镜(2)将紫外激光束反射，使其垂直照射chirp掩膜板。用计算机控制平台向前平移，使其移动的速度与光栅切趾函数值的倒数成正比，在制作过程中使激光能量和激光脉冲输出的频率保持不变，就可制作出切趾chirped光纤光栅。我们用如图3所示的切趾函数，制作出12cm长的切趾线性chirped光纤光栅，其反射谱如图4所示，时延特性如图5所示。可见，光栅在0.3nm带宽内时延曲线接近线性，经测量曲线最大线性偏离度(时延振荡)小于±20ps如图6所示。时延曲线斜率(光栅色散值)约为-1750ps/nm，可补偿100km常规单模光纤的色散。本专利技术不仅适合chirped光纤光栅的切趾，而且适合光纤Bragg光纤光栅、长周期光纤光栅的切趾。凡采用上述方法进行的切趾方式，均属于本专利的保护范围。权利要求1．一种用于光纤通信领域的切趾光纤光栅，其特征在于光纤和掩膜板不发生相对移动。2．一种制作权利要求1所述的切趾光纤光栅的方法，其特征在于用计算机控制平台向前移动，在保持激光器激光脉冲输出的频率和激光输出能量不变的情况下，平台移动速度与光纤光栅切趾函数值的倒数成正比。3．实现权利要求2所述的切趾光纤光栅，其特征在于反射镜位置固定不变。全文摘要本专利技术公开了一种简单实用的光纤光栅的切趾方法。光敏光纤紧贴掩膜板,二者置于一平台上,不发生相对移动。在保持激光器激光脉冲输出的频率和激光输出能量不变的情况下,通过控制平台的移动速率,移动速度与光纤光栅切趾函数值的倒数成正比,就可使光栅折射率变化量在光栅中间大两端小,从而实现对光纤光栅的切趾,制作出高性能的光纤光栅。文档编号G02B6/124GK1309306SQ01102748公开日2001年8月22日 申请日期2001年1月5日 优先权日2001年1月5日专利技术者张玉书, 韦占雄, 王庆亚 申请人:吉林大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光纤通信领域的切趾光纤光栅，其特征在于光纤和掩膜板不发生相对移动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉书，韦占雄，王庆亚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]