一种制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光器件的制造领域，特别是精确制作多波长弱反射率光纤光栅阵列装 置及方法，该方法采用反射率和透射光谱相结合的方法，通过监测透射谱的中心波长偏移 以及反射率的大小变化，可以实现精确制造多波长弱反射率光纤光栅。
【背景技术】
[0002] 在光纤传感等领域，光纤光栅作为常规光无源器件被广泛使用。根据不同的需求， 有着不同类型的光纤光栅，如布拉格光纤光栅；基于光纤光栅的干涉式光纤传感需要具有 低反射率的光纤光栅等。对于布拉格光纤光栅来说，光纤光栅反射率、3dB带宽、边摸抑制比 都是重要关键指标；而光纤光栅的反射率，对于光学设计来说至关重要。
[0003] 制作普通光纤光栅时，利用光谱仪观察宽带光源通过光栅后的透射谱，来计算光 栅的反射率。这种方法仅适合中、高反射率的光栅。文献"Reflectivitymeasurementof weakfiberBragggrating"（武汉理工大学学报，J.WuhanUniv.Mater)提出了一种多光 栅累积测量的方法，通过测量该组光栅的累积反射，来计算单个光栅的平均反射率。这种方 法误差大且不能标识单个光栅的真实反射率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及不足，提供一种能够精确制作 多波长弱反射率光纤光栅阵列装置及方法，通过光纤光栅的透射谱以及反射功率的大小来 共同决定。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置，由宽谱光源、环形器、敏化的 光纤、光谱分析仪、可调窄带滤波器、光功率监测系统组成，其特征在于：宽谱光源与环形器 的端口 1连接，环形器的端口 2与敏化的光纤一端连接，敏化的光纤的另一端与光谱分析仪 连接；环形器的端口 3与可调窄带滤波器的输入端连接；可调窄带滤波器的输出端连接到 光功率监测系统。
[0007] 利用上述的制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置制作高精度多波长弱 反射率光纤光栅阵列的方法，其特征在于按以下步骤进行：步骤一，设置光谱分析仪的分辨 率、中心波长和波长跨度，在敏化的光纤上刻制光纤光栅时，并将光纤光栅的中心波长的偏 差控制在0.lnm以内，获得弱反射率光纤光栅的透射谱；步骤二，设置可调窄带滤波器的中 心波长和波长跨度，在光功率监测系统中获得弱反射率光纤光栅的反射功率以及反射点的 位置信息；当光纤光栅的反射功率达到设计要求时即刻好一条光纤光栅；步骤三，重复步 骤一和步骤二，直到刻完所有的光纤光栅完成多波长弱反射率光纤光栅阵列。
[0008] 所述多波长弱反射率光纤光栅阵列的弱反射率控制在5%的设计误差以内。
[0009]本发明制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列时，设置光谱分析仪的中心波 长，在在线刻制光纤光栅时，确保中心波长偏差控制在0.lnm以内；通过光功率监测系统观 察光纤光栅的反射率，使反射率控制在5 %的设计误差以内。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的装置示意图；
[0011] 图2是本发明的多波长弱反射率光纤光栅阵列的示意图；
【具体实施方式】
[0012] 为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实例和附图对本发明作详细的描 述，其中：
[0013] 请参照图1，本发明装置由宽谱光源、环形器、敏化的光纤、光谱分析仪、可调窄带 滤波器、光功率监测系统组成，其特征在于：宽谱光源与环形器的端口 1连接，环形器的端 口 2与敏化的光纤一端连接，敏化的光纤的另一端与光谱分析仪连接；环形器的端口 3与可 调窄带滤波器的输入端连接；可调窄带滤波器的输出端连接到光功率监测系统。
[0014] 利用上述的制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置制作高精度多波长弱 反射率光纤光栅阵列的方法，其特征在于按以下步骤进行：步骤一，设置光谱分析仪的分辨 率、中心波长和波长跨度，在敏化的光纤上刻制光纤光栅时，并将光纤光栅的中心波长的偏 差控制在0.lnm以内，获得弱反射率光纤光栅的透射谱；步骤二，设置可调窄带滤波器的中 心波长和波长跨度，在光功率监测系统中获得弱反射率光纤光栅的反射功率以及反射点的 位置信息；当光纤光栅的反射功率达到设计要求时即刻好一条光纤光栅；步骤三，重复步 骤一和步骤二，直到刻完所有的光纤光栅完成多波长弱反射率光纤光栅阵列。所述多波长 弱反射率光纤光栅阵列的弱反射率控制在5%的设计误差以内。
[0015] 请参考图2,图2是依照本发明实施例，得出的多波长弱反射率光纤光栅的细节 图，实施例具体包括以下步骤：
[0016] 步骤1 :宽谱光源（台式ASE光源）与普通商用环形器的端口 1相连；
[0017] 步骤2 :将普通商用环形器的端口 2与要制作的多波长弱反射率光纤光栅的敏化 的光纤一端相连；敏化的光纤另一端与光谱分析仪相连，设置光谱分析仪的分辨率、中心波 长和波长跨度，在敏化的光纤上刻制光纤光栅时，并将光纤光栅的中心波长的偏差控制在 0.lnm以内，获得弱反射率光纤光栅的透射谱；
[0018] 步骤3 :将普通商用环形器的端口 3和可调窄带滤波器相连接；
[0019] 步骤4 :调整可调窄带滤波器的中心波长以及带宽，通过光功率监测系统来观察 特定波长光栅的反射功率。因为每个光栅的反射率是经过严格计算的，都在1%?2%之 间；通过光功率监监测系统，当观察到光栅的反射率达到设计值偏差的5%以内时，停止刻 制；然后，进行下一个特定波长光栅的刻制，直到所有的光栅都刻制完成。此方法的最大优 势是，可以对每一个光纤光栅都进行精确刻制。
[0020] 在该步骤中，光谱分析仪分辨率的设置对于精确制作出多波长弱反射率光纤光栅 十分重要，光谱分析仪的分辨率要小于光纤光栅的3dB带宽。
[0021] 为了说明本发明提供的多波长弱反射率光纤光栅反射率制作方法的优点，对 比采用传统的宽谱光源和光谱分析仪相结合，制作弱反射率光纤光栅的方法；根据公式 i? =l10 来计算弱光纤光栅的反射率，其中T#为透射谱中谷的深度。由于TdB值较小， 无法精确读出，进而无法精确获得弱光纤光栅的反射率，只能给出TdB~ 0.ldB时对应的反 射率大概值为2. 28%。通过对比，就会发现本发明提供的多波长弱反射率光纤光栅制作方 法在精确度上要远远优于传统方法。
[0022] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置，由宽谱光源、环形器、敏化的光 纤、光谱分析仪、可调窄带滤波器、光功率监测系统组成，其特征在于；宽谱光源与环形器的 端口 1连接，环形器的端口 2与敏化的光纤一端连接，敏化的光纤的另一端与光谱分析仪连 接；环形器的端口 3与可调窄带滤波器的输入端连接；可调窄带滤波器的输出端连接到光 功率监测系统。
2. 利用权利要求1所述的制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置制作高精度 多波长弱反射率光纤光栅阵列的方法，其特征在于按W下步骤进行；步骤一，设置光谱分析 仪的分辨率、中屯、波长和波长跨度，在敏化的光纤上刻制光纤光栅时，并将光纤光栅的中屯、 波长的偏差控制在0. Inm W内，获得弱反射率光纤光栅的透射谱；步骤二，设置可调窄带 滤波器的中屯、波长和波长跨度，在光功率监测系统中获得弱反射率光纤光栅的反射功率W 及反射点的位置信息；当光纤光栅的反射功率达到设计要求时即刻好一条光纤光栅；步骤 =，重复步骤一和步骤二，直到刻完所有的光纤光栅完成多波长弱反射率光纤光栅阵列。
3. 根据权利要求2所述的制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列的方法，其特征在 于；所述多波长弱反射率光纤光栅阵列的弱反射率控制在5%的设计误差W内。
【专利摘要】本发明涉及一种制作高精度多波长弱反射率光纤光栅阵列装置及方法，装置为宽谱光源与环形器的端口1连接，环形器的端口2依次与敏化的光纤、光谱分析仪连接；环形器的端口3依次与可调窄带滤波器、光功率监测系统相连；制作方法为设置光谱分析仪的分辨率、中心波长和波长跨度，在敏化的光纤上刻制光纤光栅时，并将光纤光栅的中心波长的偏差控制在0.1nm以内，获得弱反射率光纤光栅的透射谱；设置可调窄带滤波器的中心波长和波长跨度，在光功率监测系统中获得弱反射率光纤光栅的反射功率以及反射点的位置信息；当光纤光栅的反射功率达到设计要求时即刻好一条光纤光栅；重复上述步骤直到刻完所有的光纤光栅完成多波长弱反射率光纤光栅阵列。
【IPC分类】G02B6-02
【公开号】CN104536081
【申请号】CN201410725878
【发明人】张海兵, 申和平
【申请人】北京神州普惠科技股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月3日