[发明专利]生产光纤元件的方法和设备

说明书

                         发明的背景

1.发明的领域

总的来说本发明涉及加工光纤元件，尤其涉及精确控制光纤元件光路长度的方法和设备。

2.技术背景

由于光纤相对较低的插入损耗和成本，光纤基本装置被广泛用作光通讯的元件。光纤元件中首要的是纤维布拉格(Bragg)光栅(FBG)，它通常通过紫外线波长能量辐照来产生。一旦一个FBG被安装在基底上并被退火，它就不再是感光性的，也不能被进一步改变了。因此，通过经验来预测这种光栅的最终频率是非常必要的，这个频率会引起重大的误差，导致光栅不符合规格。由于波长变化由附属加工和退火引起的不稳定性，一个封装的光纤布拉格光栅的中心波长(CWL)可以在与理想CWL相差±60皮米的范围里变化。这种波长误差加上例如，分布式反馈激光器的波长漂移——可能相差±50皮米——再加上剩余温度相关的±20皮米，对设计——比如说，50兆赫兹的纤维布拉格光栅——有非常严格的要求。

纤维布拉格光栅的典型附加步骤是把纤维的一端连接到基底上，凭经验用一定量的拉力拉紧纤维，然后连接纤维的相对一端。图1表述了这一过程中产生样本的CWL分布情况。因为总共可用的范围只有±40皮米，所以光栅中只有部分(20％到30％)的光栅可被应用。

用CWL对光调谐纤维设备在少于±15皮米的范围内进行的精确控制是理想的，它可将系统中邻近通讯信道间的串话减到最小。为了保持调谐的光纤器件如纤维布拉格光栅的CWL，使用β锂霞石基底，它具有-7.5ppm/℃的热膨胀系数，以此来补偿伴随温度变化而来的折射率的变化。有这样的基底，由0℃到70℃温度变化范围而引起的CWL变化已被减小到±15皮米。从而，虽然一旦被生产基底挑选改进了设备的稳定性，但仍然需要生产像纤维布拉格光栅或其它光调谐元件，使它们达到精确CWL器件产生的成品率高于过去用现有的生产技术生产所用的。

已发现光纤器件的CWL的变化率既不是用于设备生产的激光功率的函数，也不是基底材料的结果。取而代之地，变化率看来是连接工艺中所固有的，所以，对精确调谐的光纤器件的生产来说仍然需要工艺和系统。

                         发明概要

本发明的方法和设备通过塑化安装的光纤设备的一连接端以及在监测CWL时精细地调节纤维的张力来完成光纤设备的生产，使它们达到了精确的CWL规格。

生产精确CWL光纤元件的方法包括在张力下将纤维元件的两端固定于基底之上的步骤，以达到近似理想的CWL。随后，纤维的一端用可移动的夹具夹住，而邻近的附着装置在调节纤维上的张力的同时塑化直至CWL在理想范围内。连接装置在纤维上的张力被可移动的夹具保持时重新硬化。

在一实施例中，纤维的一端与使用玻璃料、膨胀系数为负的基底结合，而相对一端在CWL被监测的同时靠一移动的夹具在张力下抓紧。对70毫米的基底来说，纤维张力靠移动夹具的调节直到CWL大约为.35纳米低于目标CWL。下一步，第二玻璃料将纤维同基底在可移动夹具的邻近相对一端结合。CWL又一次被检查，若相差超过10皮米，则通过将夹具移动至先前的位置重新施加张力，重新加热和塑化第二玻璃料，并且在监测CWL的同时调节夹具直到CWL的变化等于对应于介于第一测量CWL和目标CWL间的差的一个大量。一旦冷却下来，夹具就被释放，最终的CWL就被测量和记录。

这个工艺的结果产生了精确光调谐设备，比如纤维布拉格光栅。虽然特别适合于生产纤维布拉格光栅，其它的可调谐光纤元件也能使用这样的技术而被生产，以便在生产中精确控制光纤设备的光程。

本发明另外的特征和优势将在随后详细的描述中被阐明，并且对那些对于描述中的工艺娴熟的人来说，将更加明显，或者通过如以下描述中的描述连同权利要求和附图一起操作发明来得到认可。

您将明白，前面的叙述只是发明的示例，这里将按照权利要求所定义的提供对发明的性质和特性的理解的总概括。附带的图纸被包括进去来提供对发明的进一步理解，并被和起来组成这份说明书。图纸展示了发明不同的特性和实施例，连同它们的描述很好地解释了发明操作的原理。

                         附图简述

图1是说明用传统技术生产出来的纤维布拉格光栅的CWL变化的图表；

图2是纤维布拉格光栅的放大侧视图，部分显示了根据本发明的封装和生产；

图3是纤维布拉格光栅和根据本发明生产过程的第一步生产该光栅设备的侧视图；

图4是图2所示的纤维布拉格光栅生产过程中第二步的侧视图；