[发明专利]透(反)射形可控的大啁啾光纤光栅的制作方法

说明书

技术领域

透(反)射形可控的大啁啾光纤光栅的制作方法属于光纤光栅制作技术领域。

背景技术

相位模板法大大简化了光纤光栅的制作难度，提高了研制效率。它对光源的相干性和对实验装置的稳定性要求不高，但制作的光栅周期要由模板上的周期决定。当模板上的周期保持恒定不变时，在紫外充分曝光条件下得到的是均匀光纤光栅，它只有一个中心波长，带宽也较窄，约为0.1到0.3nm；而当模板上的周期是变化的情况，在紫外曝光后得到的是啁啾光纤光栅，它的透(反)射谱带宽较宽，包括一系列不同波长。通常啁啾光纤光栅的带宽在0.5nm到5nm之间，当其带宽超过10nm时，可称为大啁啾光纤光栅。采用结合相位模板法和氩离子倍频连续激光器的特点而提出的扫描写入法可以方便灵活地制作各种类型的光纤光栅。其实验装置如图1所示。图中：倍频Ar+离子激光器244nm光源经扫描仪1的反射镜2照射在相位模板3上，反射镜2放置在可变速运动的扫描平移台上，光纤4紧贴相位模板3，宽光谱光源和光谱测试仪用来实时监测制作过程中光栅的透(反)射光谱变化。当扫描平移台带动反射镜2以不同的速度或者是不同位置停留不同时间的方式运动时，光纤4上所受紫外曝光点的位置也随之改变并使得光纤4在不同位置受到不同程度的紫外光曝光量，从而可以方便灵活地制作各种类型的光纤光栅。但是，这种方法不能依据用户所提供的滤波器谱形的不同，灵活方便地设计和改变制作条件来得到所需光栅器件。

发明内容

本发明的目的是提供一种透(反)射形可控的大啁啾光纤光栅的制作方法来灵活地按照用户需要来制作各种类型的光纤光栅。

本发明的特征在于它依次含有以下步骤：

(1)在与一个特定波长相应的光纤上的有效长度范围内用不同的曝光强度即在光源输出功率恒定时，反射镜的不同停留时间内按上述扫描写入法连续制作得到多只光栅；

(2)测量并记录下上述各种曝光强度即对应的停留时间和该有效长度内透(反)射率在数值上的一一对应关系。这个关系对于整个光栅带宽内任意波长都适用，据此建立数据库；

(3)根据用户需要得到的滤波器透射谱图，得到制作用户所需光栅的制作条件：

(3.1)在已知光栅长度L、光栅周期Λ、模板啁啾系数cg₁和光纤有效折射率n_eff的条件下，用以下公式根据用户给出的滤波器透射谱图计算波长λ的模板扫描位置z的对应关系：

    λ＝2^*n_eff^*(Λ+cg₁z)，其中-L/2≤z≤L/2；

(3.2)根据用户给定的滤波器透射谱图中的透(反)射率利用插值法从上述数据库中反查得到反射率和耦合系数即曝光强度的关系；

(3.3)由步骤(3.1)、(3.2)得到沿光栅长度方向曝光强度的分布情况，即在给定曝光量的条件下，模板扫描位置z与扫描仪上的反射镜在该位置上停留时间的关系；

(4)根据步骤(3)得到的制作条件用上述扫描写入法制作出所需谱形的光纤光栅。

所述的反射镜在扫描移动平台控制下做不同位置采取不同停留时间的走停运动。使用证明它达到了预期目的。

附图说明

图1.光纤光栅扫描写入装置示意图。

图2.本发明提出的制作方法的流程图。

图3.本发明提出的制作方法的程序流程框图。

其中Length是制作光栅长度，dl＝光栅长度/光谱分段数。

图4.用户提供且需要得到的滤波器透射谱图。

图5.利用插值法查询反射率和耦合系数的关系示意图。

图6.耦合系数随光栅长度方向的分布图。

图7.所需要的和计算得到的滤波器谱图比较。

具体实施方式