一种采样光纤光栅的刻写方法
【专利摘要】本发明公开了一种采样光纤光栅的刻写方法，该方法采用的具体装置结构包括：紫外光源(101)、全反射镜(102)、可控电动平移平台(103)、柱透镜(104)、光栅相位掩模板(105)、光纤夹持拉伸系统(106)。本发明可以刻写布拉格型采样光纤光栅，利用刻写的采样光纤光栅在多通道滤波、色散补偿方面具有很强的应用性。该发明结构简单，稳定性高，可调节性强。
【专利说明】一种采样光纤光栅的刻写方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及刻写光纤光栅的【技术领域】，特别涉及一种采样光纤光栅的刻写方法，通过逐步拉伸光纤改变光纤光栅周期实现对波长的采样。
【背景技术】
[0002]随着光纤通信的飞速发展，多通道滤波及色散补偿成为人们关心的一个非常重要的问题。取样光纤光栅具有多通道滤波的特点，它具有体积小、重量轻、成本低和灵活方便、插入损耗低、与光纤兼容性好、波长选择性好等特点而受到普遍的重视，成为现今人们研究的热点。采样光纤光栅作为非均匀光纤光栅中的一种，它的Bragg波长也会因为压力、温度、应变及应力的变化而改变，所以它在光栅传感技术中的应用也有待研究。
[0003]目前国内外报道的采样光栅的制作方法主要有利用全息相位掩膜板对曝光光强进行调制来实现，其针对不同采样波长间隔需要定制不同的掩膜板，而且很难调节波长间隔。
【发明内容】
[0004]与现存的采样光栅制作方法不同，本发明中的曝光光强始终保持恒定，对掩膜板制作要求更低，采用对被刻写光纤拉伸实现光栅周期变化的过程中容易实现对反射波长的定标，而且可以实现不同波长间隔的采样，使得采样光栅的应用面更加广泛。
[0005]本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:一种采样光纤光栅的刻写方法，该方法采用的装置由紫外光源、全反射镜、可控电动平移平台、准直聚焦柱透镜、光栅相位掩膜板和光纤夹持拉伸系统组成，该刻写方法的具体过程为:紫外光源产生的紫外光，经全反射镜反射后照射到准直聚焦柱透镜，经透镜聚焦到光栅相位掩膜板上。透射光通过相位掩模板后能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写光纤进行曝光。刻写过程中可控电动平移平台带动全反射镜匀速平移引起曝光位置在被刻写光纤上的匀速平移，光纤夹持拉伸系统可以保持被刻写光纤伸直同时等时间间隔逐步手动拉伸被刻写光纤，逐步改变光纤光栅周期达到对光纤光栅的反射波长进行采样的目的。
[0006]进一步的，电动平移平台带动全反射镜平移，光纤夹持拉伸系统对被刻写光纤进行拉伸，从而实现在光纤上逐步刻写出不同周期的光纤光栅，从而实现对反射波长的采样。针对准直聚焦柱透镜聚焦后光斑较大情况，需在相邻周期光栅间预留不曝光区域以避免相邻光栅重叠。
[0007]进一步的，所述光纤夹持拉伸系统包括:光纤夹具，三维调整架；光纤夹具用于夹持光纤并与三维调整架固连，三维调整架用于对光纤高度、与掩膜板距离及光纤纵向拉伸量的调节。
[0008]本发明的原理在于:一种米样光纤光栅的刻写方法，其结构由紫外光源、全反射镜、可控电动平移平台、准直聚焦柱透镜、光栅相位掩膜板和光纤夹持拉伸系统组成，紫外光源产生的紫外光，经全反射镜反射后照射到准直聚焦柱透镜，经透镜聚焦到光栅相位掩膜板上。透射光通过相位掩模板后能够产生± I级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写光纤进行曝光。刻写过程中可控电动平移平台带动全反射镜匀速平移引起曝光位置在被刻写光纤上的匀速平移，光纤夹持拉伸系统可以保持被刻写光纤伸直同时等时间间隔逐步手动拉伸被刻写光纤，逐步改变光纤光栅周期达到对光纤光栅的反射波长进行采样的目的。所用的刻写光纤选用常用的光纤，如单模光纤、多模光纤，也可以是多层光纤等特殊光纤。紫外光照射到上面后能形成折射率调制。
[0009]本发明与现有技术相比的优点在于:通过对被刻写光纤的拉伸时间间隔及拉伸长度进行调节及定标，可以实现采样波长的间隔和采样深度的精确调节，同时可实现不等间隔波长的采样。其相位掩膜板相对于其他方法制作也更为简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明刻写系统装置示意图；其中，101为紫外光源，102为全反射镜，103为可控电动平移平台，104为聚焦准直柱透镜，105为光栅相位掩膜板，106为光纤夹持拉伸系统。
[0011]图2为采样光栅反射谱示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图详细描述本发明【具体实施方式】，以刻写布拉格采样光纤光栅为例。如图1所示:刻写装置由紫外光源101，全反射镜102，可控电动平移平台103，聚焦准直柱透镜104,光栅相位掩膜板105,光纤夹持拉伸系统106组成。紫外光源101产生的紫外光，经全反射镜102反射后照射到准直聚焦柱透镜104，经透镜聚焦到光栅相位掩膜板105上。透射光通过相位掩模板后能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写光纤107进行曝光。刻写过程中可控电动平移平台带动全反射镜匀速平移引起曝光位置在被刻写光纤上的匀速平移，光纤夹持拉伸系统可以保持被刻写光纤伸直同时等时间间隔逐步手动拉伸被刻写光纤，逐步改变光纤光栅周期达到对光纤光栅的反射波长进行采样的目的。针对准直聚焦柱透镜104聚焦后光斑较大情况，需在相邻周期光栅间预留不曝光区域以避免相邻光栅重叠。
[0013]本发明的创新之处在于:通过对被刻写光纤的拉伸实现对光纤光栅Bragg周期的调节，使得光栅采样波长间隔和采样深度调节更为直观方便。同时其相位掩膜板可以直接利用普通Bragg光纤光栅刻写所使用的掩膜板，无需针对采样波长间隔特别定制。
[0014]所述光纤夹持拉伸系统106包括:光纤夹具,三维调整架。光纤夹具用于夹持光纤并与三维调整架固连，三维调整架用于对光纤高度、与掩膜板距离及光纤纵向拉伸量的调节。
[0015]图2为采样光栅反射谱示意图。图中横坐标对应扫描波长，纵坐标对应光栅反射率。图中不同采样波长对应不同光栅周期，即本方法中的光纤纵向拉伸量。
[0016]尽管已经详细描述了本发明及其优点，但应当理解，在不背离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化、替换及改造。此外，不意味着本申请的范围限于说明书中描述的工艺、设备、制造、以及物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域技术人员从本发明的公开内容将很容易意识到那些现在存在的或以后发现的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其与这里描述的根据本发明相应实施所使用的完成基本上相同的功能或达到基本上相同的结果。因此，期望所附的权利要求将这样的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。
【权利要求】
1.一种采样光纤光栅的刻写方法，其特征在于:该方法采用的装置结构由紫外光源(101)、全反射镜(102)、可控电动平移平台(103)、准直聚焦柱透镜(104)、光栅相位掩膜板(105)和光纤夹持拉伸系统(106)组成，该刻写方法的具体过程如下: 紫外光源(101)产生的紫外光，经全反射镜(102)反射后照射到准直聚焦柱透镜(104)，经透镜聚焦到光栅相位掩膜板(105)上，透射光通过相位掩模板后能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写光纤(107)进行曝光，刻写过程中可控电动平移平台(103)带动全反射镜(102)匀速平移引起曝光位置在被刻写光纤(107)上的匀速平移，光纤夹持拉伸系统(106)可以保持被刻写光纤(107)伸直同时等时间间隔逐步拉伸被刻写光纤(107)，逐步改变光纤光栅周期达到对光纤光栅的反射波长进行采样的目的。针对准直聚焦柱透镜(104)聚焦后光斑较大情况，需在相邻周期光栅间预留不曝光区域以避免相邻光栅重叠。
2.根据权利要求1所述的一种采样光纤光栅的刻写方法，其特征在于:电动平移平台带动全反射镜平移，光纤夹持拉伸系统对被刻写光纤进行拉伸，从而实现在光纤上逐步刻写出不同周期的光纤光栅，从而实现对反射波长的采样。
3.根据权利要求1所述的一种米样光纤光栅的刻写方法，其特征在于:所述光纤夹持拉伸系统(106)包括:光纤夹具，三维调整架；光纤夹具用于夹持光纤并与三维调整架固连，三维调整架用于对光纤高度、与掩膜板距离及光纤纵向拉伸量的调节。
【文档编号】G03F7/20GK103984056SQ201410200773
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月11日 优先权日:2014年5月11日
【发明者】周勇, 王安廷, 顾春, 许立新, 明海 申请人:中国科学技术大学