專利名稱：多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光纖傳感和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多信道可調(diào)諧長周期光纖 光柵濾波器。
(二)
背景技術(shù)：
長周期光纖光柵(long period fiber grating, LPFG)是一種將纖芯的導波基模耦合 到正向傳播的包層模的傳輸型帶阻濾波器件，其柵格周期比光纖布拉格光柵大很多(幾十微 米到幾百微米)。LPFG具有插入損耗小、波長編碼、無后向散射、不受電磁干擾、兼容于光 纖等優(yōu)點，在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域均具有重要的應用價值。
長周期光纖光柵的制作方法主要有紫外光寫入法、C02激光寫入法、腐蝕刻槽法、電弧 放電法和離子束注入法等等。其中，最常用的是紫外激光通過振幅掩模板曝光載氫摻鍺光敏 光纖引起纖芯折射率周期性調(diào)制而形成長周期光纖光柵，該寫入系統(tǒng)的造價和模板都比較昂 貴，而且光柵波長比較固定，難以適應研究、設(shè)計和實驗的需要。另一種C02激光寫入法也 存在類似的問題。腐蝕刻槽法是直接利用氫氟酸把光纖腐蝕出來周期性環(huán)槽結(jié)構(gòu)而形成長周 期光纖光柵，該長周期光纖光柵由于腐蝕部分與未腐蝕部分的直徑不同，對光柵施加一定應 力將引起較大的折射率變化，從而形成強耦合的長周期光纖光柵，然而若光柵兩端沒有應力， 則其纖芯基模和包層模之間的耦合一般較弱。離子束寫入法是用氦或氫離子束沿軸向周期性 注入到包層和纖芯，使其折射率發(fā)生周期性改變，從而在光纖中寫入長周期光纖光柵。但由 于離子束在注入過程中能量會逐漸減弱，因此該方法寫入的長周期光纖光柵一般來說是不均 勻的。
文獻"Tunable mechanically induced long-period fiber gratings"中，Savin. S
等人提出了機械微彎變形法，該方法是通過機械壓力的方式使光纖發(fā)生周期性的物理微彎， 進而使光纖產(chǎn)生周期性的折射率調(diào)制而形成長周期光纖光柵，而且寫入的長周期光柵具有較 好的溫度穩(wěn)定性和可擦除性。
無論采用上述哪種光柵寫入方法，它們都只針對一根光纖進行光柵寫入。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種成本低、可調(diào)諧性強、操作方便的多信道 可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器。
一種多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器，包括蓋板、壓力模板、底板及其施力裝置， 其特征在于蓋板、壓力模板和底板均為面積相同的圓盤形，壓力模板上帶有周期性排列的矩
形凹槽；底板上帶有發(fā)散形的光纖槽，光纖可置于底板上的光纖槽內(nèi)，壓力模板帶凹槽面放 置在底板上并對光纖槽內(nèi)的光纖施加壓力，壓力模板可繞圓心水平旋轉(zhuǎn)；蓋板覆蓋在壓力模 板上，由施力裝置通過蓋板間接對壓力模板施力，以保證施力均勻。 所述的壓力模板上周期性排列的矩形凹槽的占空比為h 1。
所述的壓力模板的放置位置應使矩形凹槽與底板上光纖匯聚槽的軸方向垂直。此處所述 光纖匯聚槽為光纖放入本濾波器后呈發(fā)散狀之前的位置。
所述的底板上的光纖槽是同光纖半徑相同的半圓形光纖槽。
本實用新型涉及的濾波器，是將多條普通單模光纖分別置于同一圓形底板上有固定偏轉(zhuǎn)角度的光纖槽內(nèi)，用相同面積的帶有均勻周期矩形凹槽的模板覆蓋(如圖l、2示)。用模板擠壓單模光纖使其發(fā)生物理形變時，通過光彈效應使折射率發(fā)生周期性的調(diào)制引起纖芯模與 包層模式的耦合而形成光柵效應；由于各個光纖的偏轉(zhuǎn)角度不同，從而同時產(chǎn)生了多個不同 的傾斜長周期光纖光柵。不同的傾斜長周期光纖光柵對應不同的光譜(如圖3示)。所形成 的每個光柵既可以獨立使用，又可以對多個不同的波長同時進行濾波。
如果設(shè)計的光柵的諧振波長不能滿足頻譜需要，則可繞圓心水平旋轉(zhuǎn)壓力模板，即改變 底板上光纖槽與壓力模板上的凹槽之間的相對偏轉(zhuǎn)角度。此時，形成新的一組長周期光纖光 柵，即可得到需要的濾波波段。另外，對模板施加壓力的大小對波長移動也有一定的影響。 實驗得知，在一定的壓力范圍內(nèi)(在不過耦合的情況下)，隨著壓力的增大，諧振波長向長 波方向有少許漂移。
長周期光纖光柵損耗峰的大小與模板施加壓力的大小有關(guān)。隨著壓力的增大，損耗峰逐漸明顯增大，同時帶寬逐漸減小。因此，該濾波器可以通過調(diào)節(jié)壓力來控制其頻譜調(diào)制深度。
如圖2中左圖所示，由于光纖密集，將底板光纖槽聚合處開口增大，形成一個矩形條狀的光纖匯聚口，保證光纖不重疊。如果需要，光纖槽的數(shù)目也可以改變，從而增加濾波器模塊的濾波波長。而壓力模板的凹槽是采用成熟的機械線加工技術(shù)直接刻寫在一定厚度的碳素鋼板上的，整個刻寫過程由電腦程控保證了槽的指標均勻性；碳素鋼具有較好的機械韌性保 證了擠壓光纖過程的穩(wěn)定性；加工成本低廉；在施加的壓力取消后，光柵消失，實現(xiàn)了光柵的可擦寫。
本實用新型基于機械微彎變形法，提供一種可同時寫入多個光柵的多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器。該方法制作的長周期光纖光柵諧振波長具有較好的穩(wěn)定性，并可以通過調(diào) 節(jié)微彎光纖的有效周期，以及施加不同的應變外力，或改變光纖光柵的偏轉(zhuǎn)角度，制作成諧振波長和損耗峰振幅都可以調(diào)節(jié)的長周期光纖光柵。本實用新型制作成本低、可調(diào)諧性強、 同時提供多個長周期光柵濾波器。


圖l是濾波器整體結(jié)構(gòu)示意圖2左、右兩部分分別為濾波器底板4和壓力模板2的俯視圖3是偏轉(zhuǎn)角度從左到右依次增大(本圖中角度為0°，5°， l0°， 15°， 20°)得到的5個長周期光纖光柵的頻譜特性圖，橫坐標為波長，縱坐標為透射譜。
其中，l.蓋板，2.壓力模板，3.矩形凹槽，4.底板，5.光纖槽，6.光纖匯聚槽。
具體實施方式
具體實施方式
實施例
本實用新型實施例如圖1和圖2所示，包括蓋板l、壓力模板2和底板4，其特征在于蓋板l、壓力模板2和底板4均為面積相同的圓盤形，壓力模板2上帶有周期性排列的矩形 凹槽3;底板4上帶有發(fā)散狀的光纖槽5,光纖可置于底板4上的光纖槽5內(nèi)，壓力模板2 帶凹槽面放置在底板4上并對光纖槽5內(nèi)的光纖施加壓力，壓力模板2可繞圓心水平旋轉(zhuǎn)； 蓋板1覆蓋在壓力模板2上，通過蓋板1間接對壓力模板2施力，以保證施力均勻。
所述的壓力模板2上周期性排列的矩形凹槽3的占空比為1:1。
所述的壓力模板2的放置位置應使矩形凹槽3與底板上光纖匯聚槽6的軸向方向垂直。 所述的光纖槽5是同光纖半徑相同的半圓形光纖槽。
本實施例中的濾波器的蓋板1、壓力模板2和底板4的半徑均為60mm，蓋板1和底板4 均是厚度為6mm的平滑鋼板，壓力模板2的厚度為3mm;底板4上光纖槽5的深度由光纖半徑?jīng)Q定。對于標準單模光纖，其包層直徑為125咖，則光纖槽5深度約為62. 5um。光纖槽偏 轉(zhuǎn)角度確定(如壓力模板2放置位置使矩形凹槽3與底板上光纖匯聚口的軸向方向垂直，則從左到右5個光纖的偏轉(zhuǎn)角度依次為20°， l0°， 0°， 5°， 15°);壓力模板2上矩形凹槽3的周期為600um，占空比為l: 1，槽深lmm。
I. 將普通光纖置于底板4上的光纖槽5上，光纖兩端分別熔接有光纖連接頭， 一端接入 寬帶光源(如EDFA的熒光譜)，另一端接入光譜分析儀；
II. 將蓋板1平放在壓力模板2上后再由施力裝置對蓋板1施加壓力，保證底板上各個 光纖受力均勻，光纖發(fā)生物理形變，形成長周期光纖光柵；
III.接入光信號后，通過光譜分析儀可觀測各長周期光纖光柵的光譜特性，根據(jù)光譜需 要接入相應的長周期光纖光柵；通過旋轉(zhuǎn)壓力模板2的方向和改變壓力大小等方式可以得到 所需的目標光譜。
由圖3可以看出，本實施例中對應的5個長周期光纖光柵的透射譜，在偏轉(zhuǎn)角為0°-20°范圍內(nèi)，不同光柵的峰值波長可以跨越近100nm。因而，在常用的波段內(nèi)，總可以調(diào)試得到 需要的長周期光纖光柵。
權(quán)利要求1.一種多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器，包括蓋板、壓力模板、底板及其施力裝置，其特征在于蓋板、壓力模板和底板均為面積相同的圓盤形，壓力模板上帶有周期性排列的矩形凹槽；底板上帶有發(fā)散形的多個光纖槽，光纖可置于底板上的光纖槽內(nèi)，壓力模板帶凹槽面放置在底板上并對光纖槽內(nèi)的光纖施加壓力，壓力模板可繞圓心水平旋轉(zhuǎn)；蓋板覆蓋在壓力模板上，由施力裝置通過蓋板間接對壓力模板施力，以保證施力均勻。
2. 如權(quán)利要求1所述的多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器，其特征在于所述的壓力 模板上周期性排列的矩形凹槽的占空比為l: 1。
3. 如權(quán)利要求1所述的多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器，其特征在于所述的壓力 模板的放置位置應使矩形凹槽與底板上光纖匯聚槽的軸向方向垂直。
4. 如權(quán)利要求1所述的多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器，其特征在于所述的光纖 槽是同光纖半徑相同的半圓形光纖槽。
專利摘要多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器，包括蓋板、壓力模板、底板及其施力裝置，其特征在于蓋板、壓力模板和底板均為面積相同的圓盤形，壓力模板上帶有機械線加工出來的周期性排列的矩形凹槽；底板上帶有發(fā)散形的光纖槽，光纖可置于底板上的光纖槽內(nèi)，壓力模板帶凹槽面放置在底板上并對光纖槽內(nèi)的光纖施加壓力而形成長周期光柵。本實用新型制作成本低、可調(diào)諧性強，是一種多信道可調(diào)諧長周期光纖光柵濾波器。
文檔編號G02B6/02GK201181342SQ20082001947
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者馮德軍, 姜明順, 隋青美, 霞 高 申請人:山東大學