[发明专利]一种单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅及其制备方法

说明书

本发明提供的是一种单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅及其制备方法，所述的单应力元光纤是包层中存在单个应力元的特种光纤。其特征是将准分子激光器、反射镜、扩束镜、柱透镜、掩模板和单应力元光纤依次按序放入刻写光路中，再使用折射率匹配液、显微镜和光纤旋转夹具调整光纤，使单应力元不遮挡紫外激光；纤芯和掩模板平行，且垂直于掩模板栅线，即可使用刻写均匀光纤布拉格光栅的方法，得到啁啾光纤布拉格光栅。本发明可用于单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅的制备，可广泛用于光纤器件技术领域。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅及其制备方法，属于光纤器件技术领域。

(二)背景技术

啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)是一种折射率或栅格周期沿轴向发生变化的光纤布拉格光栅(FBG)，由于其小体积、低损耗、具有较宽的反射带宽和稳定的色散，被广泛的用于光纤色散补偿和宽带滤波器。

当光纤布拉格光栅栅区内的折射率或栅格周期不同时，满足某一栅区布拉格条件的波长也不相同，因此使得光纤布拉格光栅具有啁啾效应，即为啁啾光纤布拉格光栅。针对此成栅特点，目前有直接和间接两类制作啁啾光纤布拉格光栅的方法。(1)直接法是通过啁啾相位掩模版直接在光纤中写入啁啾光纤布拉格光栅，其传统制作工艺使用啁啾相位掩模版，进行曝光或扫描以实现在光纤中写入啁啾光纤布拉格光栅。这种工艺最大的缺点是必须使用啁啾相位掩模版，且制作出的啁啾光纤布拉格光栅的啁啾度由啁啾相位掩模版的参数决定，导致制作不同啁啾度的啁啾光纤布拉格光栅只能通过使用不同的啁啾相位掩模版，大大增加了生产成本。(2)间接法是对均匀的光纤布拉格光栅进行啁啾调制，使其产生啁啾效应。在啁啾调制的过程中需要对光纤持续作用，稳定性较直接法略差，且会影响到光纤的使用寿命。

直接法如专利CN106842415A，其使用扫描刻写的方式，实现使用均匀光纤布拉格光栅相位掩模版来写入啁啾光纤布拉格光栅。但由于光纤布拉格光栅的栅距为微米量级，所以较难精确操控扫描的步进，且刻写过程受外界因素如震动的影响较大。或者在光纤不平行掩模板的情况下，写入的光纤布拉格光栅也具有啁啾效应，但此时光纤刻写部位没有都在刻写光的焦线上，导致折射率调制深度不同，且在拉远光纤一端时，容易引入倾斜，影响光栅质量。间接法如专利CN105137533.A，其使用形状记忆合金对均匀光纤布拉格光栅进行啁啾调制，通过常温下固定光纤布拉格光栅，加热使其恢复成所需的形状来弯曲光纤布拉格光栅，达到应力调制啁啾的效果。但由于记忆合金恢复形状需要到达转变温度，加热过程会对光纤寿命和性能造成影响，且其自身存在的变形误差和光纤的抗弯过程也会直接影响到啁啾调制的效果。

为了克服现有工艺的缺点，本发明提出一种单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅及其制备方法。该方法基于单应力元光纤，使用均匀光栅掩膜板，可在光纤平行掩模板的情况下，制备啁啾光纤布拉格光栅。

(三)发明内容

本发明的目的在于通过给出一种单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅及其制备方法，进而给出一种非对称光纤布拉格光栅及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅的组成部分包括单应力元光纤和其纤芯内写入的啁啾光纤布拉格光栅。

所述的单应力元光纤是围绕纤芯设置一个应力元的特种光纤。

所述的应力元是热膨胀系数不等于石英基体热膨胀系数的材料。

所述的单应力元光纤啁啾光纤布拉格光栅的啁啾效应是通过纤芯折射率不均匀分布实现。

其制备方法是使用均匀光纤布拉格光栅掩模板，在单应力元光纤纤芯内写入的啁啾光纤布拉格光栅。

制备方法包括以下步骤：

1)将准分子激光器、反射镜、扩束镜、柱透镜、掩模板和单应力元光纤依次按序放入刻写光路中；