專利名稱：一種三角形光纖光柵的制作裝置的制作方法
技術領域：
一種三角形光纖光柵的制作裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種光纖光柵的制作裝置，適用于光纖通信、光纖傳感、交通信息工程及控制技術等領域。
背景技術：
[0002]光纖光柵是利用光纖中的光敏性制成的。光纖光柵按照周期分為布拉格光纖光柵和長周期光纖光柵，布拉格光纖光柵周期一般在Ium以下，而長周期光纖光柵的周期在幾十um至幾百um。布拉格光纖光柵在很多情況下簡稱為光纖光柵，其按照周期特性來說，分為周期均勻不變的均勻光纖光柵，或者周期沿軸向改變的啁啾光纖光柵。均勻光纖光柵反射譜帶寬一般小于0. 5nm,而啁啾光纖光柵的帶寬從0. Inm到幾十nm，甚至一百多nm寬。[0003]光纖光柵對溫度、壓力、應變等外界環境的變化比較敏感，具有體積小、插入損耗低、與光纖兼容、能埋入智能材料等優點，在光纖通信和傳感領域得到了廣泛的應用。而啁啾光纖光柵還具有優良的色散補償能力，是大容量的密集波分復用系統中常用的色散補償器件，這使得啁啾光纖光柵的研究變得十分重要。[0004]光纖光柵傳感器的基本原理是利用光纖光柵光譜，尤其是其峰值位置隨溫度和應力變化的特性，將外界被測量的變化轉變為布拉格波長的變化，觀察光纖光柵的波長漂移量便可判斷待測量大小。為了檢測出波長的變化，要求簡易、廉價的光譜測量方法，以取代通常在實驗室中使用的昂貴的光譜儀。三角形光纖光柵(三角形Bragg光柵)，或者稱之為三角形布拉格光纖光柵屬于非線性啁啾光纖光柵，其特性是在其帶寬范圍內，反射率與入射光波長的改變在一定波長范圍內成線性關系。利用三角形光纖光柵的這個特性，將波長變化的信號轉換為光功率變化的信號。因此三角形光纖光柵會在光纖傳感領域得到廣泛的應用。[0005]通常有兩種方法產生啁啾一是調制幅度啁啾法，即光柵的周期保持不變，而是沿著光柵折射率調制變化；二是利用掩模板柵距變化來改變光柵的周期，而折射率調制保持不變。改變光柵周期變化的方法很多，如非均勻周期掩模法、在寫入過程對光纖施加應力梯度或溫度梯度法、寫入光柵時預應力光纖法、在標準掩模法寫入中彎曲光纖法、在全息干涉寫入過程中利用波前不同曲率法等。但這些方法有許多不足之處，如Bragg波長可調性有限、寫入裝置調整困難、機械穩定性和寫入光束空間相干性要求高等。實用新型內容[0006]本實用新型所要解決的技術問題是克服改變相位掩模板周期變化的方法的不足， 提出一種三角形光纖光柵的制作裝置。[0007]本實用新型的技術方案[0008]一種三角形光纖光柵制作裝置，它包括準分子激光器，相位掩模板，光纖，光纖與相位掩模板呈0° 45°放置。在準分子激光器和相位掩模板之間，設一個擴速系統；準分子激光器作為寫入光源，擴速系統垂直于主光軸放置。[0009]準分子激光器產生的平行紫外光經過擴速系統展寬，展寬后的紫外光束入射到相位掩模板上并產生干涉條紋，干涉條紋利用光誘變在光纖的纖芯中產生折射率調制，形成三角形光纖光柵。[0010]通過改變光纖與相位掩模板之間的距離可以改變寫入的三角形光纖光柵的波長， 隨著距離的增大，波長逐漸增大。[0011]本實用新型的有益效果[0012]本實用新型提出的一種三角形光纖光柵的制作裝置結構非常簡單，只需要準分子激光器、透鏡、相位掩模板和光纖，成本低，易于實現。該制作裝置通過一次曝光就能制作出三角形光纖光柵。改變光纖與相位掩模板之間的距離可以寫入不同波長的三角形光纖光柵，對寫入的三角形光纖光柵的波長調節非常容易。
[0013]圖1采用一個會聚透鏡和一個發散透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵制作裝置示意圖。[0014]圖2采用兩個會聚透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵制作裝置示意圖。[0015]圖3采用一個會聚透鏡、一個發散透鏡和一個補償透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵制作裝置示意圖。[0016]圖4采用兩個會聚透鏡和兩個發散透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵制作裝置示意圖。[0017]圖中準分子激光器1、擴速系統2、相位掩模板3、光纖4、黑布5、第一個會聚透鏡 21、第一個發散透鏡22、第二個會聚透鏡23、第二個發散透鏡M、補償透鏡25。
具體實施方式
[0018]
以下結合附圖對本發明作進一步描述。[0019]實施例一[0020]本實施例結合附圖1進一步說明。[0021]一種采用一個會聚透鏡和一個發散透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵的制作裝置，如圖1所示。[0022]該制作裝置包括準分子激光器1、第一個會聚透鏡21與第一個發散透鏡22組成的擴速系統2、相位掩模板3、光纖4、黑布5。[0023]準分子激光器1作為寫入光源，擴速系統2中透鏡擺放順序為第一個會聚透鏡21、 第一個發散透鏡22，擴速系統2與相位掩模板3均垂直于主光軸放置，并使相位掩模板3 的中心正好在主光軸上，光纖的上端42緊貼相位掩模板的上端32放置，并使光纖4相對于相位掩模板3傾斜1°角。第一個會聚透鏡21的焦距為5mm，第一個發散透鏡22的焦距 50mm，第一個會聚透鏡21與第一個發散透鏡22之間的距離為55mm，第一個發散透鏡22與相位掩模板3之間的距離為5mm。[0024]將擴速系統2的上半部分用黑布5遮住，準分子激光器1產生的平行紫外光經過擴速系統2的下半部分展寬，展寬后的紫外光束入射到相位掩模板3上并產生干涉條紋，干涉條紋利用光誘變在光纖4曝光的那部分光纖的纖芯中產生折射率調制，形成三角形光纖光柵。[0025]本實施例所述的制作裝置制作的三角形光纖光柵的波長為1535nm。[0026]實施例二[0027]本實施例結合附圖2進一步說明。[0028]一種采用兩個會聚透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵的制作裝置，如圖2所7J\ ο[0029]該制作裝置包括準分子激光器1、第一會聚透鏡21和第二會聚透鏡23組成的擴速系統2、相位掩模板3、光纖4。[0030]準分子激光器1作為寫入光源，擴速系統2中透鏡擺放順序為第一個會聚透鏡21、 第二個會聚透鏡23，擴速系統2和相位掩模板3垂直于主光軸放置，并使相位掩模板3的中心向上偏離主光軸5mm，光纖的上端42與相位掩模板的上端32距離為5mm，并使光纖4相對于相位掩模板3傾斜15°角；第一個會聚透鏡21的焦距為10mm，第二個會聚透鏡23的焦距30mm，第一個會聚透鏡21與第二個會聚透鏡23之間的距離為40mm，第二個會聚透鏡 23與相位掩模板3的距離為100mm。[0031]準分子激光器1產生的平行紫外光經過擴速系統2展寬，展寬后的紫外光束入射到相位掩模板3上并產生干涉條紋，干涉條紋利用光誘變在與相位掩模板3相距很近的光纖4曝光的那部分光纖的纖芯中產生折射率調制，形成三角形光纖光柵。[0032]本實施例所述的制作裝置制作出的三角形光纖光柵的波長為1545nm。[0033]實施例三[0034]本實施例結合附圖3進一步說明。[0035]一種采用一個會聚透鏡、一個發散透鏡和一個補償透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵的制作裝置，如圖3所示。[0036]該制作裝置包括準分子激光器1、第一個會聚透鏡21與第一個發散透鏡22和一個補償透鏡25組成的擴速系統2、相位掩模板3、光纖4。[0037]準分子激光器1作為寫入光源，擴速系統2中透鏡擺放順序為第一個會聚透鏡21、 第一個發散透鏡22、補償透鏡25，擴速系統2垂直于主光軸放置，相位掩模板3與主光軸呈 30°角，并使相位掩模板3的中心向下偏離主光軸50mm，光纖4垂直于主光軸放置，并使光纖的上端42距離相位掩模板的上端32為10mm。第一個會聚透鏡21的焦距為30mm，第一個發散透鏡22的焦距為20mm，補償透鏡25的焦距為50mm，第一個會聚透鏡21與第一個發散透鏡22之間的距離為10mm，第一個發散透鏡22到與補償透鏡25之間的距離為30mm，補償透鏡25與相位掩模板3的距離為500mm。[0038]準分子激光器1產生的平行紫外光經過擴速系統2展寬，展寬后的紫外光束入射到相位掩模板3上并產生干涉條紋，干涉條紋利用光誘變在與相位掩模板3相距很近的光纖4曝光的那部分光纖的纖芯中產生折射率調制，形成三角形光纖光柵。[0039]本實施例所述的制作裝置制作出的三角形光纖光柵的波長為1555nm。[0040]實施例四[0041]本實施例結合附圖4進一步說明。[0042]一種采用兩個會聚透鏡和兩個發散透鏡組成擴速系統的三角形光纖光柵制作裝置，如圖4所示。[0043]該制作裝置包括準分子激光器1、第一個會聚透鏡21與第一個發散透鏡22、第二個會聚透鏡23和第二個會聚透鏡M組成的擴速系統2、相位掩模板3、光纖4。[0044]準分子激光器1作為寫入光源，擴速系統2中透鏡擺放順序為第一個會聚透鏡21、 第一個發散透鏡22、第二個會聚透鏡23、第二個會聚透鏡對，擴速系統2垂直于主光軸放置，相位掩模板3與主光軸呈45°角，并使相位掩模板3的中心向下偏離主光軸U8mm，光纖4垂直于主光軸放置，并使光纖的上端42距離相位掩模板的上端32為15mm。第一個會聚透鏡21的焦距為40mm，第一個發散透鏡22的焦距為10mm，第二個會聚透鏡23的焦距為50mm，第二個發散透鏡M的焦距為5mm，第一個會聚透鏡21與第一個發散透鏡22之間的距離為30mm，第一個發散透鏡22與第二個會聚透鏡之間的距離為10mm，第二個會聚透鏡23與第二個發散透鏡M之間的距離為55mm，第二個發散透鏡與相位掩模板3的距離為 IOOOmm0[0045]準分子激光器1產生的平行紫外光經過擴速系統2展寬，展寬后的紫外光束入射到相位掩模板3上并產生干涉條紋，干涉條紋利用光誘變在與相位掩模板3相距很近的光纖4曝光的那部分光纖的纖芯中產生折射率調制，形成三角形光纖光柵。[0046]本實施例所述的制作裝置制作出的三角形光纖光柵的波長為1575nm。[0047]相位掩模板3與光纖4之間的距離為相位掩模板的上端32到光纖的上端42的距離；光纖4曝光的那部分為光束能照射到的部分。[0048]本實用新型所使用的器件均為市售器件。
權利要求1.一種三角形光纖光柵制作裝置，它包括激光器，相位掩模板，光纖，光纖與相位掩模板呈0° 45°放置，其特征在于激光器采用準分子激光器，在準分子激光器(1)和相位掩模板( 之間，設一個擴速系統O)；擴速系統(2)垂直于主光軸放置。
2.根據權利要求1所述的一種三角形光纖光柵制作裝置，其特征在于所述的擴速系統( 包括順序放置的第一個會聚透鏡和第一個發散透鏡02)； 相位掩模板C3)垂直于主光軸放置，并且其中心正好在主光軸上；光纖的上端0 緊貼相位掩模板的上端(3 放置；擴速系統( 的上半部用黑布( 遮住準分子激光器(1)發射出的紫外光束。
3.根據權利要求1所述的一種三角形光纖光柵制作裝置，其特征在于擴速系統(2) 包括順序放置的第一個會聚透鏡(21)、第二個會聚透鏡；相位掩模板C3)垂直于主光軸放置，并且其中心向上偏離主光軸5mm USmm ；光纖的上端0 距離相位掩模板的上端(32)5mm 15mm。
4.根據權利要求1所述的一種三角形光纖光柵制作裝置，其特征在于擴速系統(2) 包括順序放置的第一個會聚透鏡(21)、第一個發散透鏡0 和一個補償透鏡0 ；相位掩模板(3)與主光軸呈0° 45°角，并使相位掩模板(3)的中心向下偏離主光軸 5mm USmm ；光纖(4)垂直于主光軸放置，并使光纖的上端0 距離相位掩模板的上端 (32) 5mm 15mm0
5.根據權利要求1所述的一種三角形光纖光柵制作裝置，其特征在于擴速系統(2) 包括順序放置的第一個會聚透鏡(21)、第一個發散透鏡(22)、第二個會聚透鏡和第二個發散透鏡04)；相位掩模板(3)與主光軸呈0° 45°角，并使相位掩模板(3)中心向下偏離主光軸5mm 128mm ；光纖(4)垂直于主光軸放置，并使光纖的上端02)距離相位掩模板的上端(32) 5mm 15mm。
專利摘要本實用新型公開了一種三角形譜光纖光柵的制作裝置，適用于光纖通信、光纖傳感、交通信息工程及控制技術等領域。它是利用透鏡組成的擴速系統，采用同一掩模板制作三角形光纖光柵，三角形光纖光柵的波長調節非常簡單。該制作裝置的準分子激光器(1)作為寫入光源，擴速系統(2)與相位掩模板(3)垂直于主光軸放置，光纖(4)與相位掩模板(3)呈0°～45°放置。準分子激光器(1)發出的紫外光通過擴速系統(2)后展寬，展寬后的紫外光束入射到相位掩模板(3)上并產生干涉條紋，干涉條紋利用光誘變在于相位掩模板(3)相距很近的光纖(4)的纖芯中產生折射率調制，從而形成三角形光纖光柵。
文檔編號G03F7/00GK202256755SQ201120331319
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者吳嬌, 周倩, 寧提綱 申請人:北京交通大學