光纤光栅无源温度补偿封装器制造技术

本实用新型专利技术公开一种光纤光栅无源温度补偿封装器，有内衬套嵌套在底座内，外衬套嵌套在内衬套与底座之间，外衬套与内衬套为紧密接触，外衬套与底座之间形成有间隙，光纤光栅通过环氧胶分别粘接在内村套和底座的上面，在底座的底部或侧部开有螺纹孔，用于调节光纤光栅波长的调节螺钉穿过螺纹孔可调节的顶在外衬套的底部或侧部。内衬套与外衬套，外衬套与底座之间采用激光焊接或者胶粘接。外衬套的外周为阶梯型结构，从而外衬套的外周与底座之间形成有间隙。螺纹孔设置在底座上的与外衬套形成有间隙的位置处。本实用新型专利技术避免了光栅的弯曲；可以实现中心波长向长波或短波双向调节；内衬套与外衬套、外衬套与底座之间连接强度高、使用寿命长，连接点表面美观。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种在光纤通信系统中所使用的光纤光栅，特别是涉及一种用于 光纤光栅的无源封装及波长调谐的光纤光栅无源温度补偿封装器。
技术介绍
光纤光栅广泛的应用于光纤通信的系统中。例如波分复用/解复用器、DFB激光 器、EDFA增益平坦滤波器、色散补偿器等。在实际使用过程中，环境的温度会发生改变。当 环境温度发生变化时，光纤光栅的有效折射率和周期会因温度的改变而改变，根据中心波 长与有效折射率的关系可知光纤光栅的中心波长也会产生漂移，漂移的大小约为10pm/°C， 两者成线性关系。这个波长漂移的大小在光纤系统中实际应用中是无法接受的，所以需要 对光纤光栅进行温度补偿的封装。中国专利02278787. 9是基于光纤光栅的温度和应力改变中心波长的特性进行设 计的，它利用两种膨胀系数不同的材料构成的一种结构。该结构先对光纤光栅预先施加一 定的应力，然后进行点胶封装，当温度升高或者降低时，光纤光栅的中心波长会往长波或者 短波进行漂移，而光纤光栅两端的应力会减小或者增加，又促使光纤光栅的中心波长往短 波或者长波漂移，当二者漂移大小一致时，光纤光栅的中心波长将不会发生漂移。该专利提 供了一种体积小的折叠结构的光纤光栅封装结构，其缺点是封装后，不能够对光纤光栅的 中心波长进行调节。当对光纤光栅两端施加一定的外力时，光纤光栅将发生一定的形变，产出的形变 均勻分布在光纤上面，光栅的周期也随之改变，对应的中心波长相应发生改变。所以改变光 纤光栅的有效长度也能使其中心波长发生改变。专利US006907164B2提供了一种波长可调 的无源温度封装结构，该结构的一端设计为螺纹结构，通过螺纹的旋转能够改变施加于光 纤光栅两端的应力大小，改变了光纤光栅的有效长度，从而起到波长调节作用。利用螺纹来 调节光纤光栅两端的应力，由于螺纹本身螺距精度的是一定的，通过旋转螺纹来进行轴向 调节也只能达到10微米数量级的精度范围，而根据该结构计算，当轴向伸长或缩短10微米 时，中心波长往长波或者短波漂移100皮米以上，所以受机械结构的限制，该专利的中心波 长调节精度有限。中国专利200710178617. 2提供了一种更加紧促的波长可调无源封装方式。根据 该专利描述，光纤光栅封装在两个连接点上，光栅缠绕在浮动调节块上面，通过调节两个连 接点的位置或者浮动调节块的位置，能够对光纤光栅的有效长度进行调节，从而实现波长 的调节。该专利同样有波长调节精度的问题。而且在该结构中光栅是弯曲缠绕在浮动调节 块上面，实际工艺中光栅经过退火的，经过退火处理的光栅将变脆，弯曲后很易折断。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种具有高精度波长调节的光纤光栅无 源温度补偿封装器。本技术所采用的技术方案是一种光纤光栅无源温度补偿封装器，包括有光 纤光栅、内衬套、外衬套和底座，所述的内衬套嵌套在底座内，所述的外衬套嵌套在内衬套 与底座之间，所述的外衬套与内衬套为紧密接触，外衬套与底座之间形成有间隙，所述的光 纤光栅通过环氧胶分别粘接在内村套和底座的上面，在底座的底部或侧部开有螺纹孔，用 于调节光纤光栅波长的调节螺钉穿过螺纹孔可调节的顶在外衬套的底部或侧部。所述的内衬套与所述的外衬套，以及所述的外衬套与所述的底座之间采用激光焊 接或者胶粘接。所述的外衬套的外周为阶梯型结构，从而外衬套的外周与底座之间形成有间隙。所述的螺纹孔设置在底座上的与外衬套形成有间隙的位置处。本技术所采用的另一技术方案是一种光纤光栅无源温度补偿封装器，包括 有光纤光栅、第一焊块、第二焊块、短衬套、长衬套以及底座，所述的底座的两侧内部为中空 结构，所述两侧的中空结构通过形成于底座中部的通孔而连通，所述的底座一侧的中空结 构里紧密的嵌套有具有通孔的第一焊块，在第一焊块与底座之间紧密的嵌套有短衬套；所 述的底座另一侧的中空结构里嵌套有具有通孔的第二焊块，在第二焊块与底座之间嵌套有 长衬套，所述的长衬套与底座之间形成有间隙，所述的光纤光栅贯穿第一焊块和第二焊块， 并通过环氧胶分别粘接在第一焊块和第二焊块的通孔内；在底座的底部或者侧部开有螺纹 孔，所述的螺纹孔对应于长衬套，用于调节光纤光栅波长的调节螺钉穿过螺纹孔可调节的 顶在长衬套的底部或者侧部。所述的第一焊块与短衬套以及第二焊块与长衬套之间为胶粘或激光焊接，短衬套 和长衬套与底座之间为胶粘或激光焊接。所述的长衬套的外周为阶梯型结构，从而使长衬套的外周与底座之间形成有间隙。本技术的光纤光栅无源温度补偿封装器，具有以下特点1.本技术的封装结构形式为轴向拉伸光纤，避免了光栅的弯曲；2.采用本技术的结构波长调节时，波长调节更加精确；3.通过拧紧或松开螺钉，可以实现中心波长向长波或短波双向调节；4.内衬套与外衬套、外衬套与底座之间的连接方式为胶粘或者激光焊接。该方法 连接强度高、使用寿命长，连接点表面美观。附图说明图1是波长调节前的波长可调光纤光栅封装器结构示意图；图2是波长调节后的波长可调光纤光栅封装器结构示意图；图3是外衬套结构示意图；图4是调节模型示意图；图5是第二种封装结构的波长调节前的波长可调光纤光栅封装器；图6是第二种封装结构的波长调节后的波长可调光纤光栅封装器。其中1 光纤光栅2 焊点3:左侧环氧胶点4:内衬套5 调节螺钉6 外衬套7 底座8 右侧环氧胶点9 短衬套10 第一焊块11 左环氧胶点12 底座13 右环氧胶点14 调节螺钉15 第二焊块16 长衬套17 光纤光栅18 阶梯形结构19 螺纹孔20 螺纹孔具体实施方式以下结合附图给出具体实施例，进一步说明本技术的光纤光栅无源温度补偿 封装器是如何实现的。根据光纤光栅应变的特性可知应力引起布喇格波长的改变是由应力产生的应变 实现的，即σ = Eo (1)式中σ为应力，是作用在光纤光栅两端轴向的拉力，E为光纤的杨氏模量， 为应 变，为应力作用下的单位长度的伸缩。由于应力的作用，最终将会引起光纤光栅的有效折射 率和光栅栅距的变化，从而改变布喇格波长。应变对布喇格波长的改变为 Δ λ Bs = 2 (Λ Δ nes+neff AAs) (2)式中Anes为光纤光栅有效折射率因应力产生的变化，Δ As为光纤光栅栅距因应 力产生的变化，而Anes=-()/)n^f€(3)式中Pn、P12为光弹系数，ν为纤芯材料的泊松比，将AAs = OA (4)式(1)、式(3)、式(4)代入式⑵并化简可得应力引起的Bragg波长的关系ΔλΒκ = λΒ {l-(X)i4 }|(5)Ρη、Ρ12、ν、Ε 都为常数，令c l-(X)ne2ff (6)E可得Δ λ Bs = λ BC σ (7)由上式可知应力产生的Bragg波长变化与应力成线性关系。如图1所示，本技术的光纤光栅无源温度补偿封装器，为一种嵌套结构，包括 有光纤光栅1、内衬套4、外衬套6和底座7，所述的内衬套4嵌套在底座7内，所述的外衬套 6嵌套在内衬套4与底座7之间，所述的外衬套6与内衬套4为紧密接触，外衬套6与底座 7之间形成有间隙，预留的间隙是为了保证外衬套6变形后不与底座7内壁相接触，具体做 法是将外衬套6的外周设计为具有阶梯型结构18，从而外衬套6的外周与底座7之间形成有间隙。所述的光纤光栅1通过环氧胶分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石川，李伍一，林谦，马卫东，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]