專利名稱：一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖光柵制備領(lǐng)域，涉及一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法。
背景技術(shù)：
依據(jù)光柵周期的不同，光纖光柵可以分為長周期光纖光柵(LPFG)和光纖布拉格光柵(FBG)。LPFG又稱傳輸光柵，其周期通常為幾十微米到幾百微米。FBG又稱短周期光柵和反射光柵，其周期為零點(diǎn)幾微米到幾微米。LPFG具有很好的傳輸譜特性，它把光纖芯經(jīng)傳輸?shù)膶?dǎo)模能量耦合到包層中從而導(dǎo)致相應(yīng)波長的傳輸損耗，是一種理想的帶阻傳輸濾波器，還具有寬帶濾波的性能，同時制作工藝簡單、插入損耗小、無后向反射、與偏振無關(guān)和體積小等優(yōu)點(diǎn)，在光纖通信和光傳感系統(tǒng)中有許多的重要應(yīng)用特別適合于光纖放大器和激光器輸出的光譜整形，尤其特別適合制作EDFA增益平坦的波波器，是全光網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的基本器件。目前國內(nèi)外長周期光纖光柵的制備方法有如下幾種一是曝光法，曝光的光通常是波長為193nm或248nm的紫外光，此法又有逐點(diǎn)曝光法和振幅掩模法之分，逐點(diǎn)曝光法的優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，可制作不同光譜特性的光柵，但不能用于批量生產(chǎn)；振幅掩模法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)光纖光柵的批量生產(chǎn)，但不同的光柵需要使用不同的掩模板，并且會阻擋準(zhǔn)分子激光器的大部分激光，降低激光的能量效率，為了縮短寫入時間，準(zhǔn)分子激光器必須以很大的功率工作，這又會縮短激光器光元件的壽命，但曝光法制作的光柵光敏性不足，熱穩(wěn)定性差，因此只能用于具有光敏性的摻鍺石英光纖，而且形成的光纖光柵，寫入前需對其進(jìn)行提高光敏性處理，寫入后還需退火處理，因此，工藝復(fù)雜、制作時間長，成本高；二是物理變形法，此法又有加熱拉伸和刻槽加壓之分，加熱拉伸法中，光纖需除去外包層，用電弧加熱光纖的局部下斜區(qū)段，以電弧的持續(xù)時間控制該區(qū)段的微彎的大小，其優(yōu)點(diǎn)是光柵具有低的插入損耗和高的熱穩(wěn)定性(達(dá)800℃)，缺點(diǎn)是光纖的機(jī)械特性下降，工藝條件不易控制，不適宜批量生產(chǎn)；刻槽加壓法中，是將光纖放在一塊平板和一塊刻有周期性凹槽的面板之間，向刻有凹槽的板放壓，由于光彈效應(yīng)，在壓力點(diǎn)產(chǎn)生折射率變化而形成LPFG，其缺點(diǎn)在于光柵的熱穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題本發(fā)明提供一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法，對蓋有振幅掩模板的光纖進(jìn)行電子輻照，使光纖微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在光纖上形成周期性折射率分布，制備長周期光纖光柵；能克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，電子輻照穿透能力強(qiáng)，電子束輻照面積大，無需除去光纖的外包層以及采取其他輔助工藝，適宜快速大批量低成本生產(chǎn)，而且制成的光纖光柵機(jī)械特性好，熱穩(wěn)定性高，并且適于用各種光纖制備長周期光纖光柵。
采用的技術(shù)方案一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法，其特征在于對蓋有振幅掩模板的光纖以電子束進(jìn)行輻照，使光纖微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在光纖上形成周期性折射率分布，具體工藝如下振幅掩模板直接將光纖壓緊固定在墊板上，電子束直接通過振幅掩模板輻照光纖；電子束的能量為150KeV～4MeV，輻照劑量為10～800KGY(戈瑞)。
有益效果本發(fā)明用于制備長周期光纖光柵時，由于電子輻照穿透能力強(qiáng)，電子束輻照面積大，工藝簡單，無需除去光纖的外包層及采取其他輔助工藝，適宜快速大批量低成本生產(chǎn)，而且制成的光纖光柵機(jī)械特性好，熱穩(wěn)定性高，并且適于用各種光纖制備長周期光纖光柵。


圖1、制備工藝原理圖；圖2、振幅掩模板結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步詳加說明；如圖1所示，振幅掩模板1與墊板2將光纖3單層對夾式固定在兩板中間，輻照源4發(fā)射電子束5，電子束5直接通過振幅掩模板1輻照光纖3。圖中7-為光纖芯徑，8-為光纖外包層。
如圖2所示，振幅掩模板1的具體結(jié)構(gòu)如下長L為8～12cm，寬m為1.5～3.0cm，厚度δ為0.8～1.2mm，周期d為200～600μm，條孔6的長S為1～2.0cm，寬n為100～300μm；用一塊振幅掩模板可一次同時輻照10～30根光纖。
實(shí)施例如下表振幅掩模板1的結(jié)構(gòu)為長L為10cm，寬m為2cm，厚度δ為1mm，周期d為300和500μm，條孔6的長S為1.4cm，寬n為150和250μm，一次同時輻照20根光纖。

關(guān)于輻照時間t，t與電子束的能量和輻照劑量三者之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式，知其二可計(jì)算出其一，如例5，電子束的能量為1MeV、輻照劑量為500KGY，輻照時間t為707秒。
普通工業(yè)電子加速器產(chǎn)生的電子束的能量為150KeV～10MeV，輻照面積可達(dá)60×60cm。
振幅掩模板宜選用重金屬材料制作，并采用激光或離子切割法開條孔6。
在頻譜圖上，光譜特性峰值取決于電子束的能量和輻照劑量。
權(quán)利要求
1.一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法，其特征在于對蓋有振幅掩模板(1)的光纖(3)以電子束(5)進(jìn)行輻照，使光纖(3)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在光纖(3)上形成周期性折射率分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法，其特征在于具體工藝如下振幅掩模板(1)直接將光纖(3)壓緊固定在墊板(2)上，電子束(5)直接通過振幅掩模板(1)輻照光纖(3)，電子束(5)的能量為150KeV～4MeV，輻照劑量為10～800KGY。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法，其特征在于振幅掩模板(1)的具體結(jié)構(gòu)如下長L為8～12cm，寬m為1.5～3.0cm，厚度δ為0.8～1.2mm，周期d為200～600μm，條孔(6)的長S為1～2.0cm，寬n為100～300μm。
全文摘要
一種利用電子束制備長周期光纖光柵的方法，屬于光纖光柵制備技術(shù)領(lǐng)域，主要解決能快速大批量低成本生產(chǎn)長周期光纖光柵，以滿足迅速發(fā)展的市場需求的問題，特征在于對蓋有振幅掩模板(1)的光纖(3)以電子束(5)進(jìn)行輻照，使光纖(3)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在光纖(3)上形成周期性折射率分布；電子束(5)的能量為150KeV～4MeV，輻照劑量為10～800KGY；有益之處在于無需除去光纖的外包層及采取其他輔助工藝，適宜快速大批量低成本生產(chǎn)長周期光纖光柵，而且制成的光纖光柵機(jī)械特性好，熱穩(wěn)定性高，并且適于用各種光纖制備長周期光纖光柵。
文檔編號G02B6/34GK1670555SQ20051006783
公開日2005年9月21日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者張國生, 許燕, 劉德功, 邱安平, 孫昌華, 孫楊 申請人:北京印刷學(xué)院