一种可调谐啁啾光纤光栅的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种可调谐啁啾光纤光栅的制作方法，本发明专利技术基于稀土元素掺杂的光纤中制作光纤光栅，将泵浦光耦合进制作好的光纤光栅，利用泵浦光在光纤光栅中形成的温度梯度场来改变光纤光栅的折射率，从而将常规光纤光栅转变为啁啾光纤光栅，同时，通过改变耦合进入的泵浦光功率来改变光纤光栅中的温度梯度场和光纤光栅的折射率，从而实现啁啾光纤光栅的可调谐特性，实现基于光调谐方式的可调谐啁啾光纤光栅。本发明专利技术相对于现有技术，本发明专利技术具有工艺简单，工艺稳定、成本低廉、响应速度快的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤光栅制作领域，特别涉及可调谐啁啾光纤光栅的制作方法。
技术介绍
可调谐啁啾光纤光栅是一种重要的光纤光学元件，是实现可调谐色散补偿器件、 带宽可调谐光滤波器、可变光延迟线等重要器件的核心元件，在各种光纤通信和光纤光学 设备中具有广泛的应用，典型的应用包括光纤通信系统中的色散补偿，军事中雷达阵列的 可变延迟线等，市场前景广阔。光纤光栅的常规制作方法有多种，其中以均勻光纤光栅的制作方法和工艺最为成 熟，且成本低廉。相反，目前啁啾光纤光栅制作还缺乏核心技术，制作方法复杂，工艺繁难， 且成本较高。啁啾光纤光栅的实现，一般可以通过改变光纤的纤芯折射率，在纤芯中实现一个 折射率梯度，从而将一个均勻光纤光栅转变为啁啾光纤光栅。可调谐啁啾光纤光栅的实现 则需要使得这个折射率梯度可调谐。由于光纤折射率依赖于温度和应力，因此可以在光纤 纤芯中实现一个可调谐的温度或者应力梯度来实现可调谐的折射率梯度。由于温度和应力 可由外部设备进行调节，比如将光纤置于一个温控设备或者将光纤挤压、拉升等来施与应 力，改变温度或者改变施加的应力，都可以改变纤芯的折射率，从而实现可调谐啁啾光纤光 栅。在可调谐啁啾光纤光栅开发方面，已经进行了多种尝试。由于应力梯度不容易实 现，且过大的应力对光纤有损坏，因此多数方案都是基于可调谐温度梯度的方案。例如，文 献“Adjustable dispersion-compensation devices with wavelength tunability based on enhanced thermal chirped of fiber Bragg gratings，，，(B· Dabarsyah，C. S. Goh, S. K. Khijwania,S. Y. Set，K· Katoh，and K· Kikuchi，IEEE Ptoton. Technol. Lett. ,Vol. 15， No.3，pp.416-418，Mar 2003.)将均勻光纤光栅置于一个锌金属的基片上，通过在基片两端 加上温控设备，利用锌基片中热传导实现的温度梯度来控制光纤纤芯的温度和折射率从而 实现啁啾光纤光栅。这种类型的方案，体积比较大，响应速度也比较慢。文献"Tunable dispersion equalizer with a divided thin-film heater for 40-Gb/s RZ transmissions,，，(S. Matsumoto, T. Ohira, M. Takabayashi, K. Yoshiar a, and T. Sugihara, IEEE Photon. Technol. Lett.，vol. 13，No. 8，pp. 827—829，Aug. 2001.)描述了 一种基于分段式薄膜加热器的可调谐啁啾光纤光栅。这种方案需要在光纤表面沉积上32 个薄膜加热器，通过对各个薄膜加热器进行控制来调谐温度分布。这类可调谐啁啾光纤光 栅虽然响应速度比较快，但制作困难，控制起来也比较复杂。2004年姜典杰、陈向飞等人在“可调谐色散补偿器的设计与制作方法”中国专利技术 专利(申请号200410000339. 8)中提出了使用通过取样光栅的啁啾取样周期(CSP)来获得 等效的啁啾光栅周期(CGP)以及采用精密机械装置实现调谐的方法。这种采用精密机械装 置来调谐的方法，价格昂贵，体积较大，在一定程度上限制了其应用。孙杰、戴一堂等人在"40G/s光通信系统用的非线性啁啾光纤光栅制作方法”中国专利技术专利(专利授权公告号 CN200610011411. 6)中提出了利用电流通过金属镀层时产生的热效应实现光纤光栅的可调 谐性的方法。但这种方法需要在光纤上镀金属膜，引出电极等步骤，制作工艺难度较大，制 作设备也较为昂贵，其应用也受到一定程度限制。此外，这些方法所实现的调谐速度都比较 慢，难以满足一些需要快速调谐的应用场合。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于光调谐的可调谐啁啾光 纤光栅的制作方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现，包 括以下步骤(1)使用稀土掺杂的光纤制作光纤光栅。(2)通过光纤耦合器件将泵浦激光光源产生的泵浦激光耦合入步骤(1)制作的光 纤光栅；泵浦激光在光纤光栅中产生沿激光传播方向逐渐下降的温度梯度；通过该温度梯 度改变光纤光栅的折射率，在光纤光栅中形成折射率梯度，得到啁啾光纤光栅；(3)改变泵浦激光光源的功率，光纤光栅中的温度梯度场以及折射率梯度场也随 之改变，实现啁啾光纤光栅的可调谐性，得到可调谐啁啾光纤光栅。优选的，所述步骤(1)使用稀土掺杂的光纤制作光纤光栅，具体包括以下过程使 用193nm紫外激光照射掩模板，对光纤进行刻写，得到均勻光纤光栅。优选的，所述对光纤进行刻写的过程中，使用宽带光源和光谱仪实时监控光纤光 栅的刻写效果，使用1550nm波段的光隔离器保护光谱仪。优选的，所述步骤O)中所述光纤耦合器件为波分复用器件。优选的，所述泵浦激光为980nm波段的泵浦激光。优选的，使用980nm波段的光隔离保护所述980nm波段的泵浦激光光源。优选的，所述稀土掺杂的光纤为Er、％共掺杂的光纤。本专利技术基于稀土元素掺杂的光纤中制作光纤光栅，将泵浦光耦合进制作好的光纤 光栅，利用泵浦光在光纤光栅中形成的温度梯度场来改变光纤光栅的折射率，从而将常规 光纤光栅转变为啁啾光纤光栅，同时，通过改变耦合进入的泵浦光功率来改变光纤光栅中 的温度梯度场和光纤光栅的折射率，从而实现啁啾光纤光栅的可调谐特性，实现基于光调 谐方式的可调谐啁啾光纤光栅。本专利技术相对于现有技术具有以下优点和技术效果1、本专利技术在制作光纤光栅时所采用的制作工艺可以选用任何一种常规的光纤光 栅制作工艺，常规的光纤光栅制作工艺已发展成熟稳定、成本低廉，从而降低了可啁啾光栅 的生产成本，并具有工艺稳定的优点。2、在实现啁啾光纤光栅时，不是采用预先设计光纤光栅的制作参数的方法，而是 采用注入泵浦激光到稀土掺杂的光纤光栅中，在光纤光栅中形成温度梯度，由于光纤光栅 的折射率与温度线性相关，光纤光栅中形成的温度梯度导致了折射率梯度的形成，从而可 以将均勻光纤光栅转变成为啁啾光纤光栅，克服了现有的啁啾光纤光栅制作工艺复杂的问题。3、在实行啁啾光纤光栅的可调谐性过程时，不是采用调节外加设备来对光纤光 栅施与可变的外加应力或者温度，而是采用调节泵浦激光光功率，改变光纤光栅内部的温 度分布，从而实现可调谐性，克服了现有的实现啁啾光纤光栅可调谐过程的操作复杂、成本 高、响应速度慢的问题，具有工艺简单，工艺稳定、成本低廉、响应速度快的优点。附图说明图1为本专利技术的可调谐啁啾光纤光栅的制作方法的流程图。 具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不 限于此。实施例如图1所示，本专利技术的可调谐啁啾光纤光栅的制作方法包括以下步骤(1)使用Er、Yb共掺杂的光纤制作均勻光纤光栅，具体过程如下使用193nm紫外激光照射掩模板，对光纤进行刻写，得到均勻光纤光栅，对光纤进 行刻写的过程中，使用宽带光源和光谱仪实时监控光纤光栅的刻写效果，使用1550nm波段 的光隔离器保护光谱仪。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可调谐啁啾光纤光栅的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）使用稀土掺杂的光纤制作光纤光栅；（２）通过光纤耦合器件将泵浦激光光源产生的泵浦激光耦合入步骤（１）制作的光纤光栅；泵浦激光在光纤光栅中产生沿激光传播方向逐渐下降的温度梯度；通过该温度梯度改变光纤光栅的折射率，在光纤光栅中形成折射率梯度，得到啁啾光纤光栅；（３）改变泵浦激光光源的功率，光纤光栅中的温度梯度场以及折射率梯度场也随之改变，实现啁啾光纤光栅的可调谐性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：关柏鸥，程凌浩，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81