[发明专利]光学时域微分器及其制备方法

权利要求书

1.一种光学时域微分器，特征在于其构成包括环形器(1)和光时域微分的光纤光栅(2)，所述的环形器(1)是一种三端口光学器件，该环形器(1)的第二端口接所述的光时域微分的光纤光栅(2)的一端，待微分信号光由所述的环形器(1)的第一端口输入经第二端口进入所述的光时域微分的光纤光栅(2)的一端，从该光时域微分的光纤光栅(2)返回的时域微分信号从该环形器(1)的第三端口输出。

2.根据权利要求1所述的光学时域微分器，其特征在于所述的光时域微分的光纤光栅(2)为光时域微分的相移光纤光栅、光时域微分的长周期光纤光栅、光时域微分的摩尔光纤光栅或光时域微分的变迹光纤光栅。

3.根据权利要求1或2所述的光学时域微分器的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①制备光时域微分的光纤光栅(2)；

②将所述的光时域微分的光纤光栅(2)的一端与所述的环形器(1)的第二端口相连接。

4.根据权利要求3所述的光学时域微分器的制备方法，其特征在于所述的光时域微分的光纤光栅(2)是具有光时域微分的相移光纤光栅，是利用光纤按下列步骤制备的：

①根据待微分信号的中心波长λ，确定所需的相位掩膜板的周期Λ＝λ/n_eff，其中，n_eff是光纤的有效折射率，首先对光纤进行第一次曝光制成光纤光栅，光纤的折射率调制幅度为Δn₁；

②在所述的光纤光栅的中心位置选择一个二次曝光长度L，对其进行二次曝光，使其折射率调制幅度为Δn₂，并且满足：

βΔn₂L＝π

其中：β是待微分信号在真空中的传播常数；

或者先确定曝光量，即确定折射率调制幅度为Δn₂，然后确定中心位置处的二次曝光长度L，使其满足：

βΔn₂L＝π

对光栅进行二次曝光。

5.根据权利要求3所述的光学时域微分器的制备方法，其特征在于所述的光时域微分的光纤光栅(2)是利用遮挡法制备的光时域微分的相移光纤光栅，制备方法包括下列步骤：

①根据待测微分信号的中心波长λ，确定所需的相位掩膜板的周期Λ＝λ/n_eff，其中，n_eff是光纤的有效折射率；

②确定遮挡区域的长度L，利用长度为L的遮挡板遮挡住光纤的中心区域，利用相位掩膜板一次性制备光时域微分的相移光纤光栅，使光纤的折射率调制幅度为Δn₁，并且满足：

βΔn₁L＝π

其中：β是待微分信号在真空中的传播常数；

或者先确定曝光量，即确定折射率调制幅度为Δn₁，然后确定中心位置处遮挡板的长度L，使其满足：

βΔn₁L＝π

6.根据权利要求3所述的光学时域微分器的制备方法，其特征在于所述的光时域微分的光纤光栅(2)是光时域微分的长周期光纤光栅，制备方法包括下列步骤：

①根据待测微分信号的中心波长λ，确定所需的相位掩膜板的周期Λ＝2λ/(n_core-n_cladd)，其中，n_core是光纤的纤芯层的有效折射率，n_cladd是光纤的包层的有效折射率；

②使用相位掩膜板制备长周期光纤光栅，并实时监测长周期光纤光栅的反射谱，当中心波长λ的反射率达到最大值时停止曝光，此时长周期光纤的纤芯能够实现光学时域一阶微分功能；

③继续曝光长周期光纤光栅，使其中心波长λ处的反射率减小，当中心波长的反射率达到最小值时停止曝光，此时长周期光纤的包层能够实现光学时域二阶微分功能。