[发明专利]一种基于电光效应的PLZT薄膜啁啾光栅调谐装置

说明书

本发明公开了一种基于电光效应的PLZT薄膜啁啾光栅调谐装置，由光纤、光纤固定架、PLZT薄膜啁啾光纤光栅、高压电场发生器阴极、高压电场发生器阳极和绝缘底板组成，其中高压电场发生器阴极和高压电场发生器阳极通过改变施加在PLZT薄膜啁啾光栅上的电场大小，激发PLZT薄膜的电光效应，实现PLZT薄膜啁啾光纤光栅的色散补偿量调节；PLZT薄膜啁啾光纤光栅的制备如下：首先采用磁控溅射镀膜法将PLZT薄膜镀到包层被氢氟酸腐蚀的光敏光纤上并进行高温退火处理，然后对镀有PLZT薄膜的光敏光纤进行载氢处理，最后采用相位掩模板刻栅法在载氢后的光敏光纤的镀膜位置刻写啁啾光栅；本发明借助PLZT薄膜优良的电光效应，提高了啁啾光纤光栅的调谐精度，缩短了调谐响应时间。

技术领域

本发明提出了一种基于电光效应的PLZT薄膜啁啾光栅调谐装置，属于光通信领域。

背景技术

随着光通信技术的飞速发展，光纤通信的高速率、大容量等指标受到广泛关注，其中色散也是其主要的技术指标之一。

啁啾光纤光栅对光纤的色散进行补偿，具有成本低、结构简单、插入损耗小和性能可靠等多方面的优点,成为一种很有前景色散补偿方案。随着紫外光刻写啁啾光纤光栅技术的发展，啁啾光纤光栅在诸多的领域得到越来越广泛地应用，尤其是光纤通信领域。

现有的啁啾光纤光栅调谐技术以温度和应力调谐为主。CN101581835A公开了一种基于磁致伸缩的啁啾光栅调谐装置，在啁啾光栅上镀有正磁致伸缩膜和负磁致伸缩膜，在磁场的作用下，沿啁啾光栅轴线方向产生应变，因此改变了啁啾光栅的啁啾率；CN101515073A公开了一种基于电调制的啁啾光纤光栅梳状滤波器，改变通过电阻丝的电流来控制电阻丝的温度，作为外在热源改变光纤光栅上的温度分布，进而改变啁啾光栅的啁啾率；CN106877121A公开了一种基于光控石墨烯啁啾布拉格光栅的脉宽可调激光器，采用包层被腐蚀的啁啾光纤光栅包裹上石墨烯制成石墨烯啁啾光纤光栅，使用激光器对石墨烯啁啾光纤光栅的反射带宽进行光控调节。

镧改性锆钛酸铅(PLZT)材料具有较大的电光系数和折射率，在集成电光器件领域具有巨大的应用优势和潜力，其纳秒级响应速度更是近年来相关学者正在积极研究的热点课题，而薄膜的使用更为器件的集成化创造了条件，PLZT薄膜成为集成光学领域波导材料的新星，得到了国内外的广泛研究。PLZT薄膜作为啁啾光纤光栅的包层材料时，基于PLZT薄膜的电光效应，薄膜的折射率随着外加电场强度的增加而减小，包层与纤芯的相对折射率差随之增大，从而使啁啾光纤光栅的布拉格波长发生偏移，根据这个原理可以制备高响应速度的啁啾光纤光栅调谐装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于电光效应的PLZT薄膜啁啾光栅调谐装置，提高啁啾光纤光栅调谐的响应速度。

本发明由光纤、光纤固定架、PLZT薄膜啁啾光纤光栅、高压电场发生器阴极、高压电场发生器阳极和绝缘底板组成；所述PLZT薄膜啁啾光纤光栅与光纤相连，被光纤固定架固定在绝缘底板上面，在绝缘底板的两侧分别安装高压电场发生器阴极和高压电场发生器阳极；

所述高压电场发生器阴极和高压电场发生器阳极通过改变施加在PLZT薄膜啁啾光栅上的电场大小，激发PLZT薄膜的电光效应，改变PLZT薄膜的折射率，进而改变啁啾光栅的反射带宽和布拉格波长，实现PLZT薄膜啁啾光纤光栅的色散补偿量调节；所述PLZT薄膜啁啾光纤光栅的制备过程如下：首先用氢氟酸溶液腐蚀光敏光纤包层至光纤直径约为10到15微米，然后采用磁控溅射镀膜法在包层被腐蚀的光纤表面镀PLZT薄膜并进行500到600摄氏度的高温退火处理，然后对镀有PLZT薄膜的光敏光纤进行载氢处理，最后采用相位掩模板刻栅法在载氢后的光敏光纤的镀膜位置刻写啁啾光栅；所述PLZT薄膜啁啾光纤光栅(3)的PLZT薄膜的厚度为0.3到1微米。

优选地，所述PLZT薄膜啁啾光纤光栅的长度为5到15毫米。

优选地，所述PLZT薄膜啁啾光纤光栅的PLZT薄膜的覆盖长度为15到20毫米，大于PLZT薄膜啁啾光纤光栅的长度。