[发明专利]用于取样光纤光栅制作的振幅掩模板的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域的光纤通信方向。

背景技术

近年来，随着光纤通信速率的提高和密集波分复用(DWDM)光纤通信系统的广泛应用，对色散补偿技术提出了越来越高的要求。目前色散补偿方法分为：(1)采用光纤补偿；(2)采用光纤光栅补偿；(3)频谱反转；(4)采用电器件补偿等等。目前现场多采用光纤色散补偿方式，光纤光栅色散补偿方式使用很少，究其原因，主要是由于其为窄带器件，不能象光纤那样在一个宽的光谱范围内补偿色散，从而限制了其作为色散补偿器件的使用。但是，随着光纤通信速率的提高以及互联网的发展，传统的光纤色散补偿器由于其难以对色散调谐，电色散补偿方式受限于传输速率和补偿量，必然会遇到难以克服的困难。

光纤光栅由于其色散补偿量可灵活在线调整，使其在高速互联网、无源光网络和光纤路由灵活多变的高速系统有了其无可比拟的优势。啁啾光纤光栅可以具有很大的色散，100毫米长的啁啾光纤光栅就足以实现补偿100km光纤的色散，因而很容易实现器件的小型化：啁啾光纤光栅一般制作于普通单模光纤或是与之兼容的特殊光纤上，且长度很短，所以附加损耗很小。而且几乎不受光纤非线性影响：啁啾光纤光栅通常对信道分别进行补偿。可以通过设计，很方便在色散补偿的同时实现色散斜率补偿。并且还对放大器的ASE噪声有附加的滤波功能。另外，光纤光栅的制备工艺也日趋成熟，短波长损耗、温度补偿封装、偏振模色散(PMD)的减小与消除以及光纤光栅的使用寿命等问题也先后被解决，因此啁啾光纤光栅作为色散补偿方案具有良好发展前景，是色散补偿技术发展的重要方向。

到目前为止，制作取样光纤光栅的方法已受到广泛和深入的研究，已有的方法包括：(1)研磨法；(2)相位掩模+抖动法；(3)逐点写入法；(4)振幅掩模法等。研磨法由于光学加工工艺限制，只能靠有经验的老师傅徒手磨；相位掩模+抖动法和逐点写入法都需要高精度的机械移动设备，难以达到希望的加工精度；振幅掩模法需要对掩模板复杂设计，难以得到某些特殊结构的取样光栅。现有取样光纤光栅制作方法一般为拉伸光纤两次曝光法刻制取样光纤光栅，而且用手拉伸光纤很难保证在制作取样光栅的过程中手不抖动，用机械装置拉伸光纤这种光滑的细玻璃丝，难免会出现回程误差等问题。采用高精度线切割机，以慢走丝的方式、用金属材料制作振幅掩模版，虽然其可以部分降低取样光纤光栅制作成本，提高灵活性，但其需采用昂贵的进口线切割设备，对于轴向渐变占空比或渐变取样周期复杂的取样光纤光栅设计复杂，使得一般的线切割机程序很难完成。

北京交通大学曾经在知名军工厂采用昂贵的进口线切割设备，加工过简单的、矩形周期结构的振幅掩模板，测试结果表明，其周期均匀性极差，不能满足高质量取样光栅的精度要求。

另外，北京交通大学也曾经采用光学玻璃研磨法制作振幅掩模板，由于光学加工工艺限制，只能靠有经验的老师傅徒手磨，制作出的取样光栅性能也很差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有取样光纤光栅振幅掩模板制作方法灵活性差、结构复杂、成本高和制作精度低等问题，本发明提出一种用于取样光纤光栅制作的振幅掩模板的制作方法。

本发明的技术方案：

用于取样光纤光栅制作的振幅掩模板的制作方法，该制作方法的步骤：

步骤1，利用光纤拉丝塔拉制透明石英棒或不透明石英棒，其直径为d：

d=c2kΔv·neff]]>

式中c为真空中的光速，n_eff为透明石英棒的有效折射率，Δv为取样光纤光栅的峰间距，k是每一个振幅采样周期内透明石英棒和不透明石英棒的和；

步骤2，将拉制的透明石英棒或不透明石英棒切割成透明石英棒短棒或不透明石英短棒；透明石英棒或/和不透明石英短棒构成制作取样光纤光栅振幅掩模板的一个取样单元；

步骤3，将上述透明石英棒或/和不透明石英短棒紧密排列并固定在振幅掩模板夹具上，构成振幅掩模板。

所述的透明石英短棒或不透明石英短棒为圆柱体或部分圆柱体，部分圆柱体研磨掉的部分的弦高小于石英短棒的直径。

所述的不透明石英棒为掺入TiO₂的石英材料或透明石英棒外镀钛、银、金或铜膜。