专利名称：正弦啁啾结构的光纤光栅的制作方法
技术领域：
一种正弦啁啾结构的光纤光栅属于光纤型光波导器件技术领域。
本发明的特征在于它是一种周期小波动的正弦啁啾结构的光纤光栅，经调制后得到的光纤光栅的芯区折射率n(z)可表示为 其中，n0光栅的芯区折射率(调制前)；z光纤的轴向；δn(z)折射率的调制深度，为高斯函数；
ν折射率纵向波动的归一化幅值，即条纹可见度；Λ0折射率纵向波动的设计周期；(z)折射率纵向波动的相位调制函数，亦即啁啾函数，使 ，其中，b啁啾量；L光纤光栅长度。
使用证明它可达到预期目的。
图2.折射率变化Δn(纵轴)与光纤光栅长度L(横轴)的关系曲线。
图3.可用于窄带滤波的正弦啁啾结构光纤光栅的反射谱和时延曲线，R反射率，τ时延，λ波长。
图4.可用于宽带滤波的正弦啁啾结构光纤光栅的反射谱；R反射率；λ波长。
按上述制作的光纤光栅，除了芯层的折射率不再是均匀的，在紫外光UV照射下会按设计要求变化以外，它也由芯层和包层组成，其物理尺寸不变。其折射率沿光纤光栅长度的变化见图2。其中，折射率变化的解析式为 其中，ν为条纹可见度，Λ0为折射率波动的设计周期，由设计决定；折射率变化的振幅调制由式中δn(z)决定，采用高斯函数δn(z)＝(δn0)exp[(4z/L2)]；折射率变化的周期调制由式中啁啾函数(z)决定，即折射率的变化周期内引入了一个正弦波动，在光纤2的入射处-L/2其折射率的变化周期较小，波长短的被很快反射；在L/2处折射率的变化周期较大，波长长的较慢被反射，周期波动量的值按正弦变化。这种调制后得到的光纤光栅其芯层折射率n(z)可表达为 其中，z方向表示光纤2的轴向δn(z)体现了对光纤光栅的切趾，称切趾函数，其余参数已如上述。
啁啾函数(z)使折射率纵向波动的实际周期由Λ0变为Λeff，它满足 取 ，则Λeff≈Λ0-Λ022πbsin(πzL)]]>。
其中，b代表啁啾量，设计时设定L光纤光栅长度。
因而，把正弦啁啾引入到均匀的光纤光栅物理周期中，故新的光纤光栅称之为正弦啁啾结构的光纤光栅，其光致折射率变化具有稳定性，可保持永久不变。因而利用上述紫外光写入技术，可把特定的周期结构写入光纤光栅中，形成光纤型光波导器件。以下为本发明所述正弦啁啾结构光纤光栅的两个应用实例。
1.窄带滤波选择参数n0＝1.45(调制前光纤芯区折射率)，δn(z)＝0.0001exp[-(4z/L2)]，ν＝1，Λ0＝0.537μm，b＝0.0005μm-1，L＝31.1cm。
其反射谱和时延曲线计算结果如图3所示。
在反射率为-3dB处的带宽为0.232nm，带宽利用率BWU为0.9667，旁瓣低于-40dB，它的色散值为4712.2ps/nm。它可用于实现信道间隔为50GHz的单信道滤波和色散补偿。具有相同参数的线性啁啾光纤光栅在反射率为-3dB处的带宽为0.16nm，带宽利用率为0.8696。
2.宽带滤波选择参数n0＝1.45，δn(z)＝0.0035exp[-(4z/L2)]，ν＝1，Λ0＝0.537μm，b＝0.25μm-1，L＝15.55cm。
其反射谱的计算结果如图4所示。
它在反射率为-3dB处的带宽为93.24nm，带宽利用率BWU为0.9991，旁瓣低于-30dB，其色散可以忽略，它可用作飞秒脉冲激光器的反射镜，而具有相同参数的线性啁啾结构的光纤光栅在反射率为-3dB处的带宽仅为49.76nm，带宽利用率BWU为0.8388。
由此可见，它在得到理想反射谱的同时，又可用较短的光纤光栅得到很宽的反射谱。
权利要求
1.一种正弦啁啾结构的光纤光栅，含有周期性结构，其特征在于它是一种周期小波动的正弦啁啾结构的光纤光栅，经调制后得到的光纤光栅的芯区折射率n(z)可表示为 其中，n0光栅的芯区折射率(调制前)；z光纤的轴向；δn(z)折射率的调制深度，为高斯函数；ν折射率纵向波动的归一化幅值，即条纹可见度；Λ0折射率纵向波动的设计周期；(z)折射率纵向波动的相位调制函数，亦即啁啾函数，使 ，其中，b啁啾量；L光纤光栅长度。
2.根据权利要求1的正弦啁啾结构的光纤光栅，其特征在于，所述高斯函数为δn(z)＝(δn0)exp[-(4z/L2)]，(δn0)折射率调制深度最大值。
全文摘要
正弦啁啾结构的光纤光栅属于光纤型光波导器件技术领域,其特征在于:它是周期小波动的正弦啁啾结构的光纤光栅,经调制后得到的光纤光栅其芯层折射率n(z)可表示为:(见式1)z:光纤光栅的轴向;v:条纹可见度;n
文档编号H04J14/02GK1355441SQ01144579
公开日2002年6月26日 申请日期2001年12月21日 优先权日2001年12月21日
发明者张 林, 杨昌喜 申请人:清华大学