專利名稱：光纖光柵調(diào)諧方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖光柵調(diào)諧技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光纖光柵調(diào)諧方法及裝置。
背景技術(shù)：
光纖光柵在實(shí)際生活中有著很重要的作用，其在光纖通信中的應(yīng)用主要為色散補(bǔ) 償和脈寬壓縮、上/下話路復(fù)用器和波器、波分復(fù)用/解復(fù)用器；在激光器中的應(yīng)用是利用 光纖光柵的選頻作用，使得諧振腔只能反饋某一特定波長(zhǎng)的光，輸出單頻率光。另外，光纖 光柵還可以應(yīng)用在摻鉺光纖放大器中作為增益平坦補(bǔ)償器件來使用；在光纖傳感系統(tǒng)中， 因?yàn)楣饫w光柵的反射波波長(zhǎng)與應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等參量有良好的線性關(guān)系，因此可以做出相 應(yīng)的光纖光柵傳感器光纖光柵，可廣泛應(yīng)用在橋梁、隧道、建筑物及航空航天技術(shù)等方面。隨著可調(diào)諧的光纖光柵的出現(xiàn)，光纖光柵的應(yīng)用更為廣泛，一方面可以用作靈敏 的多種傳感器，另一方面在光纖通信中可以減少系統(tǒng)中光源備用的數(shù)量和規(guī)格，易于形成 標(biāo)準(zhǔn)化的通信系統(tǒng)，使系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)費(fèi)用大幅度降低。如果采用可調(diào)諧光纖光柵 制作成的激光器，就不再需要每一波長(zhǎng)用一個(gè)激光器。可調(diào)諧光纖光柵主要有兩種調(diào)諧方法，一是保持恒溫，通過機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)光纖光 柵中心波長(zhǎng)調(diào)諧。這種方法需要有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和可重復(fù)性。另一種方法是通過改變 溫度實(shí)現(xiàn)光纖光柵中心波長(zhǎng)調(diào)諧，由于光纖熱膨脹效應(yīng)、光纖熱光效應(yīng)以及光纖內(nèi)部熱應(yīng) 力引起的彈光效應(yīng)都會(huì)引起波長(zhǎng)漂移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)中心波長(zhǎng)的調(diào)諧。然而這種方法需忽略 外包層以及被測(cè)物體由于熱效應(yīng)而引發(fā)的其他物理過程，且對(duì)光纖光柵調(diào)諧的速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不同于現(xiàn)有技術(shù)的光纖光柵調(diào)諧方法，具有調(diào)諧范圍 大、速度快、精度高和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的在于提供實(shí)現(xiàn)上述調(diào)諧方法的裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)諧范圍 大、速度快、精度高和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。光纖光柵調(diào)諧方法，具體為在光纖光柵表面涂覆一層有機(jī)聚合物，調(diào)控有機(jī)聚合 物的溫度，有機(jī)聚合物熱脹冷縮使得與其粘接的光纖光柵產(chǎn)生形變，從而改變光纖光柵的 中心波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。實(shí)現(xiàn)上述調(diào)諧方法的裝置，包括光纖光柵、涂覆在光纖光柵表面的有機(jī)聚合物以 及用于有機(jī)聚合物的溫控模塊。本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在本發(fā)明的核心在于通過有機(jī)聚合物對(duì)溫度的敏感性使 得光纖光柵產(chǎn)生形變，從而改變光纖光柵的中心波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。有機(jī)聚合物相對(duì)光纖光柵 而言對(duì)溫度的敏感性強(qiáng)，因此通過有機(jī)聚合物的熱脹冷縮效應(yīng)能夠使得光纖光柵的波長(zhǎng)改 變幅度大、速度快、精度高，從而實(shí)現(xiàn)高效調(diào)諧。


圖1為本發(fā)明的光纖光柵調(diào)諧裝置實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的光纖布拉格光柵中心波長(zhǎng)λ B與鎢絲所加電壓V的實(shí)驗(yàn)結(jié)果關(guān)系 曲線圖。圖3為本發(fā)明的光纖光柵調(diào)諧裝置實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的光纖光柵調(diào)諧裝置實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明設(shè)計(jì)的三種光纖光柵調(diào)諧裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下實(shí)施例1如圖1所示，裝置包括光纖布拉格光柵11、涂覆在光纖光柵表面的有機(jī)聚 合物聚酰亞胺12、鎢絲13、可變電阻器14及電路板(圖中未示出)。本實(shí)施例中，鎢絲與可 變電阻器為溫控模塊。光纖布拉格光柵的長(zhǎng)度為20mm，光纖光柵布拉格波長(zhǎng)為1550. 03nm ； 聚酰亞胺的涂覆長(zhǎng)度為20mm;鎢絲的長(zhǎng)度為30mm，光纖布拉格光柵與鎢絲緊貼在一起，鎢 絲兩端焊接在電路板上，與可變電阻器并聯(lián)。通過改變可變電阻器阻值來控制鎢絲兩端的 電壓，即控制鎢絲表面溫度，從而控制聚酰亞胺涂覆層的伸展程度，使光纖布拉格光柵中心 波長(zhǎng)隨溫度的改變而改變。由于鎢絲有著良好的導(dǎo)熱性，其直徑與光纖光柵可比擬，這使 得聚酰亞胺涂覆層的溫度容易控制。調(diào)節(jié)可變電阻器，使鎢絲的電壓升至3. 5伏時(shí)，光纖光 柵達(dá)到無啁啾前提下的最大調(diào)諧量，為0. 56nm，滿足ROF(radio-over-fiber)技術(shù)的需要。 圖2為實(shí)施例1中的光纖光柵布拉格波長(zhǎng)λB與鎢絲所加電壓V的實(shí)驗(yàn)結(jié)果關(guān)系曲線。同 時(shí)，在調(diào)諧過程中利用光譜儀觀測(cè)光纖布拉格光柵的透射譜，沒有出現(xiàn)任何光纖光柵啁啾 現(xiàn)象。實(shí)施例2如圖3所示，裝置包括光纖光柵31、涂覆在光纖光柵表面的有機(jī)聚合物丙 烯酸酯32、鎢絲33、可變電阻器34及真空套管35。本實(shí)施例中，鎢絲、可變電阻器與真空 套管為溫控模塊。光纖光柵的長(zhǎng)度為20mm，有機(jī)聚合物的涂覆長(zhǎng)度為20mm ；鎢絲的長(zhǎng)度為 30mm;真空套管的長(zhǎng)度為20mm，直徑為15mm，鎢絲放置在真空套管的中軸線處，其兩端插入 并焊接在電路板上，與可變電阻器并聯(lián)，光纖光柵平行于鎢絲放置在真空套管的中軸線附 近。通過改變可變電阻器阻值來控制鎢絲兩端的電壓，即控制真空套管內(nèi)的溫度分布，從而 控制有機(jī)聚合物涂覆層的伸展程度，使光纖光柵中心波長(zhǎng)隨溫度的改變而改變。實(shí)施例3如圖4所示，裝置包括光纖光柵41、涂覆在光纖光柵表面的有機(jī)聚合物聚 醚酰亞胺42及恒溫箱43。本實(shí)施例中，恒溫箱為溫控模塊。光纖光柵的長(zhǎng)度為20mm，有機(jī) 聚合物的涂覆長(zhǎng)度為20mm。涂覆有有機(jī)聚合物的光纖光柵置于恒溫箱內(nèi)。通過改變恒溫箱 的恒定溫度值來控制有機(jī)聚合物涂覆層的伸展程度，使光纖光柵的中心波長(zhǎng)隨溫度的改變 而改變。
權(quán)利要求
光纖光柵調(diào)諧方法，具體為在光纖光柵表面涂覆一層有機(jī)聚合物，調(diào)控有機(jī)聚合物的溫度，有機(jī)聚合物熱脹冷縮使得與其粘接的光纖光柵產(chǎn)生形變，從而改變光纖光柵的中心波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧方法，其特征在于，所述有機(jī)聚合物為聚酰亞胺、丙烯酸 酯和聚醚酰亞胺。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述調(diào)諧方法的裝置，包括光纖光柵、涂覆在光纖光柵表面的有機(jī) 聚合物以及用于有機(jī)聚合物的溫控模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述有機(jī)聚合物為聚酰亞胺、丙烯酸酯和 聚醚酰亞胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述溫控模塊包括并聯(lián)的可變電阻器 和鎢絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述溫控模塊還包括真空套管，并聯(lián)的可 變電阻器和鎢絲置于真空套管內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述溫控模塊包括恒溫箱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖光柵調(diào)諧方法，在光纖光柵表面涂覆一層有機(jī)聚合物，調(diào)控有機(jī)聚合物的溫度，有機(jī)聚合物熱脹冷縮使得與其粘接的光纖光柵產(chǎn)生形變，從而改變光纖光柵的中心波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。有機(jī)聚合物相對(duì)光纖光柵而言對(duì)溫度的敏感性強(qiáng)，因此通過有機(jī)聚合物的熱脹冷縮效應(yīng)能夠使得光纖光柵的波長(zhǎng)改變幅度大、速度快、精度高，從而實(shí)現(xiàn)高效調(diào)諧。本發(fā)明還公開了實(shí)現(xiàn)上述調(diào)諧方法的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)精度高，且穩(wěn)定性好，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G02B6/02GK101975997SQ20101029883
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者何向閣, 呂溪, 孫軍強(qiáng), 李 雨, 江士雄, 郭凱凱 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)