专利名称：保偏光纤切趾光栅的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤光栅领域，特别是一种保偏光纤切趾光栅的制作方法。
背景技术：
光纤光栅是一种光纤器件，它的原材料为具有光敏性的光纤，光纤光栅 的基本制作方法是采用紫外线对光敏光纤曝光，使光敏光纤的折射率沿轴向 周期性变化。普通的光纤光栅两端与其尾纤间存在较大的折射率差，这种折 射率差会引起端面反射，而端面反射的存在会严重影响光纤光栅的性能，它 使反射式光纤光栅如光纤布拉格光栅、啁啾光纤光栅等光栅的边模抑制比降 低，使啁啾光纤光栅的色散曲线存在较大的振荡，使透射式光纤光栅，如长 周期光纤光栅透射主峰两边出现系列小的透射峰。为提高光纤光栅性能，必 须对光栅切趾，使光栅的折射率变化量沿光栅轴向按一定切趾函数由光栅两 端到中间逐渐变大，以减少光栅端面与其尾纤间的折射率差，从而减小光栅 的端面反射。现有的光纤切趾光栅的制作方法虽然有多种，但是所制作出的
光栅的旁瓣抑制比比较低，通常在20dB以下。它们应用于各种光学通讯器件 时，其外围测量设备的测量范围、精度、检测灵敏度都受到一定的限制。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种可使旁瓣抑制比大于25dB、带宽小于 l.Onm的保偏光纤切趾光栅的制作方法。
解决上述问题的技术方案是所提供的保偏光纤切趾光栅的制作方法按 以下步骤进行:
1) 用平面反射镜把准分子激光器产生的紫外光进行90度折射，并保证
折射光平行于光？平台；
2) 使用曲率半径为101.7mm的柱面透镜对紫外光的光斑进行纵向压縮；
3) 将压縮后的紫外光垂直照射使用汉宁窗函数制成的振幅模板，利用该 振幅模板对入射的平行紫外光进行振幅调制，获得光通量按所需切趾函数分 布的一束紫外光；
4) 调整柱面透镜的旋转和倾斜方向，使通过相位模板的衍射光的中间区 域光斑强度大于位于中间区域两侧的光斑强度；
5) 调制后的紫外光通过相位模板对保偏光纤进行曝光。 当所需的光栅带宽较小时，譬如带宽小于0.45nm时最好对折射的紫外光
进行扩束，即在上述步骤O后用紫外光扩束装置，对折射后的该紫外光进 行扩束。
上述振幅模板的窗口尺寸为高0.2 8mm，宽0.4 15mm;
上述的紫外光扩束装置的进光口径为5mm，扩束倍数为10。
上述通过相位模板的衍射光的中间区域光斑强度最好均匀一致，位于中 间区域两侧的光斑强度最好均匀 一致。
本发明的优点是工艺简单易行，对曝光的精度要求低，易亍形成批量 生产，所制成的光栅的带宽可以小于l.Onm、旁瓣抑制比大于25dB，使用稳 定可靠，有利于多路复用，便于构成多种形式的光纤传感，尤其是采用波分 复用技术构成的分布式光纤光栅传感器阵列，可以进行大面积的多点测量。
图1是本发明的保偏光纤光栅的制作原理图。 图2是本发明的第一种振幅模板图。
图3是本发明的第二种振幅模板图。
图4是本发明调制后通过相位模板的光衍射图。
图5是本发明第一实施例所获得的光栅反射图谱。 图6是本发明第一实施例所获得的光栅透射图谱。 图7是本发明第二实施例所获得的光栅反射图谱。 图8是本发明第二实施例所获得的光栅透射图谱。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的内容加以详细说明。 实施例1
如图1所示，制作的过程是:
1) 使用氟化氪气体准分子激光器1产生248nm紫外光，通过可调光阑将 光斑〗《寸调整到4mmX6mm，并保证光斑线平f丁于光学平台；
2) 川平面反射镜2把准分-f激光器1产生的紫外光进行90度折射，并 保证折射光也平行于光学平台；
3) jl] 5X10的紫外光扩朿装胃3对'照射到振幅模板5的该紫外光进行扩 束，扩束后的光斑直径为50mm;
4) 使用曲率半径为101.7mm的柱面透镜对紫外光的光斑进行纵向压縮；
5) 将压缩后的紫外光離直照射如图2所示的振幅模板5，该振幅模板使 用汉宁窗函数制作而成，其内部窗U尺寸为6mm X 14mm ，外部尺寸为 18mmX20mm:利川该振幅模板对入射的平行紫外光进行振幅调制，获得光通 量按所需切趾函数分布的一束紫外光。当要求切趾对称时，可以采用如图3 所示的振幅模板51进行第二次切趾。
6) 调整柱面透镜4的旋转和倾斜方向，使通过相位模板6的衍射光的中
间区域21光斑强度大于两侧区域22、 23的光斑强度，并且中间区域21光斑 强度是均匀的，两侧区域22、 23的光斑强度也是均匀的，如图4所示；图中 编号11为0级衍射光，12为+ 1级衍射光，13为-1级衍射光；相位模板6 可采用现有的普通相位模板。
6)调制后的紫外光通过相位模板6对保偏光纤7进行l凝光。 按照上述方法获得的保偏光纤切趾光栅的反射图谱如图5所示，其测试 条件如下分辨率为0.05nm ，灵敏度为HIGH1 ，平均值为1 ，采样点为 501。
从图5可知中心波长=1549.724nm，带宽(FWHM) =0.403nm，旁瓣 抑制比(SLSR) =27.16dB。
本光栅的透射图谱如图6所示，其测试条件如下分辨率为0.05nm，灵 敏度为HIGH1 ， 平均值为1 ，采样点为501。
从图6可知中心波长=1549.724nm,带宽二0.408nm，反射率=99.95%。
实施例2
经平面反射镜2折射的248nm紫外光直接通过曲率半径为101.7mm的柱 面透镜对紫外光的光斑进行纵向压缩，其余过程与实施例1相同，其中振幅 模板的窗1」尺寸为5mmXllmm。其反射图谱及透射图谱如图7、图8所示。从 图中可知，光栅的带宽为0.588nm，旁瓣抑制比为29.53dB，中心波长为 1550.320nm，反射率为99.99%。
本发明可以制作860nm-1610nm波长范围内的带宽〈1.0nm和旁瓣抑制比 〉25dB的保偏光纤切趾光栅，主要应用于泵浦放大器和保偏光纤传感器等。
权利要求
1、一种保偏光纤切趾光栅的制作方法，其步骤如下1)用平面反射镜把准分子激光器产生的紫外光进行90度折射，并保证折射光平行于光学平台；2)使用曲率半径为101.7mm的柱面透镜对紫外光的光斑进行纵向压缩；3)将压缩后的紫外光垂直照射使用汉宁窗函数制成的振幅模板，利用该振幅模板对入射的平行紫外光进行振幅调制，获得光通量按所需切趾函数分布的一束紫外光；4)调整柱面透镜的旋转和倾斜方向，使通过相位模板的衍射光的中间区域光斑强度大于位于中间区域两侧的光斑强度；5)调制后的紫外光通过相位模板对保偏光纤进行曝光。
2、 根据权利要求1所述的光栅制作方法，其特征是在上述步骤l)后用 紫外光扩束装置，对折射后的该紫外光进行扩束。
3、 根据要求2所述的光栅制作方法，其特征是所说的紫外光扩束装置的 进光口径为5mm，扩束倍数为IO。
4、 根据要求1、 2或3的光栅制作方法，其特征是所说的振幅模板的窗 口尺寸为高0.2 8mm，宽0.4 15mm。
5、 据权利要求1、 2或3所述的光栅制作方法，其特征是通过相位模板 的衍射光的中间区域光斑强度均匀，位于中间区域两侧的光斑强度均匀。
6、 据权利要求4所述的光栅制作方法，其特征是通过相位模板的衍射光 的中间区域光斑强度均匀，位于中间区域两侧的光斑强度均匀。
7、 据权利要求1或2所述的光栅制作方法，其特征是所说的准分子激光 器采用氟化氪气体准分子激光器，所产生的紫外光的波长为248nm。
全文摘要
本发明是一种保偏光纤切趾光栅的制作方法，以便得到带宽小于1.0nm和旁瓣抑制比大于25dB的光纤光栅。主要步骤是用准分子激光器产生紫外光，通过平面反射镜对该紫外光进行90度平行折射；然后使用曲率半径为101.7mm的柱面透镜对扩束后的紫外光的光斑进行纵向压缩；将压缩后的紫外光来垂直照射汉宁窗函数振幅模板，对入射平行紫外光进行振幅调制，获得光通量按所需切趾函数分布的一束紫外光；最后通过相位模板对光敏保偏光纤进行曝光。本发明主要应用于860nm-1610nm波长范围的泵浦放大器和保偏光纤传感器等。
文档编号H01S3/00GK101101352SQ20071001807
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者任保国, 毅 何, 冰 梁 申请人:西安盛佳光电有限公司