[发明专利]光波导光栅的温度补偿装置

说明书

技术领域

本发明创造属于光波导光栅技术领域，涉及光波导光栅的温度补偿装置。

背景技术

含有光敏物质的光波导通过紫外光的照射，其光波导折射率将发生改变，利用这种效应，对光波导的芯层进行周期性的紫外曝光，从而形成光波导光栅。光纤光栅是众多光波导光栅中最重要的一种，是全光纤型滤波器件，具有许多突出的优点，被广泛应用在光纤通信、光纤传感等众多领域。本发明创造以光纤光栅为例进行说明，其他光波导光栅与它类似。由于光纤光栅随着温度变化其中心波长会发生漂移，这样对于光纤光栅作为某些光纤通信器件以及应力传感器件非常不利。除了温度可以改变光纤光栅的中心波长之外，通过改变施加在光纤光栅中的应变/应力也可以改变其中心波长。这由耦合模理论可知，光纤布喇格光栅的中心反射波长为

                             λ_B＝2n_effΛ其中n_eff为传输模的有效折射率，Λ为光栅的周期。当温度升高时，传输模的有效折射率n_eff会随之增大，导致中心波长向长波长方向漂移；反之，中心波长向短波长方向漂移。为了使中心波长不发生漂移，我们可以通过改变光栅的周期Λ来补偿由温度引起的中心波长漂移。光栅周期的改变可以通过改变施加在光纤光栅上的应力来实现。为了到达两种变化产生的效果相互抵消，中国专利99812980.1提出将光纤光栅固定在具有特定负温度膨胀系数的材料上。利用材料在温度升高时减小光纤构件应力，温度降低时增加光纤构件应力，以实现由于温度变化引起波长漂移的补偿。但它依赖于特定温度膨胀系数材料的选择，通过计算可知对于某种光纤光栅进行补偿所需材料的负温度膨胀系数为-9.46×10^-6，这一材料的制备相当困难，而如果需要对另外一种光纤光栅进行补偿时，由于光纤光栅特性的改变，所选取的补偿材料的负温度膨胀系数又要做一些调整，否则不能够实现有效的补偿，因此更增加了材料制备上的困难。而且在光纤光栅固定过程中需要施加一定的预应力，才能达到调节中心波长和温度补偿范围的目的，实施起来难度较大。

发明内容

本发明是要提供一种光波导光栅的温度补偿装置，它不必依赖具有特定温度膨胀系数的材料，结构简单，可以方便地对光波导光栅施加预应力，达到调节中心波长和温度补偿范围的目的。

为了达到上述目的，基本技术方案是：采用两个相互铰接的支架，将光波导光栅与补偿件分别固定在二支架上。

发明的有益效果：

(1)结构简单，通过二铰接的支架，利用杠杆原理，通过调节光波导光栅和补偿件相对于二支架间铰轴的相对位置，即可将补偿件随温度变化产生的长度变化按照调节比例施加到光波导光栅上，从而相应改变光波导光栅的应力/应变，以补偿光波导光栅随温度变化产生的波长漂移；

(2)本装置不必依赖某一特定的温度膨胀系数材料，只需要将二支架和补偿件选择为两种温度膨胀系数差别较大的材料即可，因而装置使用范围宽，可以对各种光波导光栅进行温度补偿；

(3)本装置完全适合材料线性热膨胀性质，在整个温度变化范围内可以对光纤光栅具有良好的温度补偿效果；

(4)本装置由于光波导光栅的应力施加在光栅区的两端，不会导致啁啾现象的产生。

附图说明

图1是技术方案实施例1的结构示意图；

图2是技术方案实施例2的结构示意图；

具体实施方式：

参照附图详细解说本发明创造的实施例。

例1：如图1所示，支架4和支架5通过铰轴6连接成剪刀型结构。光纤1的光栅部位3，被粘接体2固定在支架4和5之间，粘接体2取焊料或环氧树脂等粘性物质。补偿件8被固定件7安装在支架上，光纤光栅3和补偿件8分别固定安装在铰轴6的两边。只需要选择正温度膨胀系数较大的材料制成补偿件8，其材料与支架材料不同，调节光纤光栅3和补偿件8相对于铰轴6的位置，即调节间距9和间距10的比例，便能完全补偿光纤光栅因温度变化引起的中心波长的漂移量。补偿件8可制成调节螺丝的形状，由固定件螺母7安装连接在支架上，调节补偿件8施加预应力到光纤光栅上，使得中心波长达到所需的值，然后固定补偿件8的位置，完成最后封装。可以看出这样的结构使得光纤光栅的调节、封装更为容易。

例2：如图2所示，与例1不同的是光纤光栅3与补偿件8固定安装在铰轴6的同一边，在这实施例中，补偿件8必须由负温度膨胀系数的材料制成，同样，通过调节间距9和间距10的比例，可以采用较小的负温度膨胀系数材料制成的补偿件8，亦能实现温度补偿的目的。