專利名稱：取樣保偏光纖布拉格光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光柵濾波技術(shù)領(lǐng)域，研制一種新型的取樣保偏光纖布拉格光
恤
背景技術(shù)：
刻錄在普通單模光纖上的取樣光纖布拉格光柵，具有地插入損耗、多波長輸 出的特點，可以作為多波長濾波器，應(yīng)用于諸如密集波分復(fù)用系統(tǒng)、可調(diào)諧多波 長激光器、離散分布光纖傳感等方面。偏振復(fù)用是一種新的光纖通信技術(shù)，其原 理是在同一波長信道中，利用兩個相互正交的偏振態(tài)獨立地傳輸兩路數(shù)據(jù)信號以 加倍系統(tǒng)的總數(shù)據(jù)流量。研制各種適用于偏振復(fù)用系統(tǒng)的新型偏振濾波器已經(jīng)成 為了科研熱點。
申請?zhí)枮?2148911.4的雙折射光纖光柵的中國專利，提出了在保偏光纖上 刻錄光纖布拉格光柵的方案，此種雙折射光纖光柵在快慢軸方向各有一個反射 峰，結(jié)合一定的光纖通信器件，可以用于實現(xiàn)光通信系統(tǒng)中的偏振模色散的補償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種新型的取樣保偏光纖布拉格光柵，它具有多波長偏 振輸出的特點。取樣保偏光纖布拉格光柵可以在單一光纖中實現(xiàn)具有不同偏振態(tài) 的兩套取樣布拉格光柵反射譜。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種取樣保偏光纖布拉格光柵，結(jié)構(gòu)是在保偏光纖上刻錄光纖布拉格光柵， 所述的光纖布拉格光柵具有兩種周期的結(jié)構(gòu)，即取樣周期和光柵周期，在一個取
樣周期內(nèi)包含有1~10個光柵周期； 一個取樣周期的范圍為0.1cm~0.2Cm， 一個
光柵周期的范圍為100nm 900nm。
本發(fā)明的光纖布拉格光柵的可選擇長度范圍為lcm 2cm。 本發(fā)明的光纖布拉格光柵可以為低雙折射型取樣光纖布拉格光柵或高雙折
射型取樣光纖布拉格光柵。
在保偏光纖上一次寫入取樣光纖布拉格光柵，利用保偏光纖中固有的雙折射，即光纖中快軸和慢軸(快慢軸分別對應(yīng)折射率不相同的兩個偏振分量)存在 著一定的折射率差，就可得到等效意義上的兩個光柵，它們的中心波長由于所在 軸的初始折射率不同而不同。通過改變快慢軸之間的折射率差我們可以得到想要 輸出的不同波形。
保偏光纖模式雙折射定義為-
<formula>formula see original document page 4</formula> (1)
對于刻錄在保偏光纖上的取樣光纖布拉格光柵來說，模式雙折射同樣有著重
要的意義。對于普通取樣光纖布拉格光柵，它的等效布拉格中心為，
<formula>formula see original document page 4</formula> (2)
取樣光纖布拉格光柵被寫入保偏光纖后，可以實現(xiàn)更多數(shù)量的多波長輸出， 在這種情況下，可以認(rèn)為在保偏光纖的快慢光軸上分別有一套光柵的梳狀反射
譜?？炻S上的布拉格中心波長分別為
義、<formula>formula see original document page 4</formula> (4)
其中，^6#和《~#為分別為快軸和慢軸上的有效折射率，如果保偏光纖的模式
雙折射萬來表示兩個軸之間的有效折射率差，那么它和了兩個共振中心波長之間 的間隔A&關(guān)系如下，
<formula>formula see original document page 4</formula> ( 5 )
<formula>formula see original document page 4</formula>， (7)
通過(7)式可以看出，保偏光纖快慢軸上布拉格中心反射波長之間的間隔 隨著兩個軸上的有效折射率差變化，這里所說的有效折射率差便是前面提到的保 偏光纖的模式雙折射萬。
B對于取樣保偏光纖布拉格光柵反射譜有重要影響。對于低雙折射的保偏光
纖(Low-Bi)來說，模式雙折射值通常為10"4-10—6，兩個軸上不同偏振方向的反 射譜的中心波長間隔A^不到lnm;而對于高雙折射(Hi-Bi)的保偏光纖來說，模 式雙折射值可以達(dá)到10—3 ，兩個軸上不同偏振方向的反射譜的中心波長間隔zU,可以達(dá)到幾個nm。也就是說，對于模式雙折射值S在10—6-10—3數(shù)量級的保偏 光纖來說，刻錄在其上的取樣保偏光纖布拉格光柵兩個不同偏振方向反射譜的中 心波長間隔AAS以從次nm的數(shù)量級到nm的數(shù)量級分開。
綜上所述，通過選取不同模式雙折射值的保偏光纖作為制作取樣保偏光纖布 拉格光柵的寫入光纖，我們可以制作出在兩個相互正交的偏振方向上具有不同布 拉格中心波長間隔的反射譜的取樣保偏光纖布拉格光柵。
本發(fā)明的刻錄在保偏光纖上的取樣光柵的優(yōu)點是其一，以往的雙折射光纖 光柵在單一偏振方向，只具有一個反射通道，而取樣保偏光纖布拉格光柵，在單 一偏振方向具有多個反射通道，可以作為多波長偏振濾波器應(yīng)用于偏振復(fù)用及解 復(fù)用系統(tǒng)；其二這種新型的取樣保偏光纖布拉格光柵具有成本優(yōu)勢，雖然取樣保 偏光纖布拉格光柵的造價不足千元，但它可以在偏振復(fù)用系統(tǒng)中同時實現(xiàn)偏振分 束和選擇波長的功能。


圖l為保偏光纖截面示意圖2為取樣保偏光纖布拉格光柵制作示意圖3為取樣保偏光纖布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖4為寬頻帶的取樣保偏光纖布拉格光柵反射譜；
圖5為窄信道間隔的取樣保偏光纖布拉格光柵反射譜圖6為取樣保偏光纖布拉格光柵應(yīng)用于偏振解復(fù)用系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的取樣保偏光纖布拉格光柵的制作和結(jié)構(gòu)。 實施例1本發(fā)明的取樣保偏光纖布拉格光柵的制作
圖1給出已有的保偏光纖截面示意圖。保偏光纖有兩個相互正交的折射率不 相同的軸向，即快軸與慢軸，圖1中F和S分別為快軸和慢軸方向。本發(fā)明的 光纖布拉格光柵制作在圖1所示的保偏光纖上。
對于在保偏光纖上刻錄光纖布拉格光柵有許多方法，比如相位掩模板法，振 幅掩模板法等；對于在保偏光纖上制作取樣光纖布拉格光柵，本發(fā)明同樣可以使 用上述方法。
對于制作取樣保偏光纖布拉格光柵，本發(fā)明選用如圖1所示的光敏性的保偏光纖作為原材料，圖1中注明了高摻雜區(qū)，保偏光纖通過在包層內(nèi)摻雜的工藝， 可以提高某一軸向上的折射率，也就是我們表明的慢軸即S軸。圖2為本發(fā)明制 作取樣保偏光纖布拉格光柵的示意圖，圖2中利用兩束激光反向同時照射到保偏 光纖上，這兩束激光可以采用波長為248nm的激光束；兩束激光透過兩個相同 的相位掩模板(用于制作取樣光纖布拉格光柵的相位掩模板即可)照射保偏光纖。
兩個相位掩模板互相平行，兩相位掩模板的中心連線，與偏振軸的夾角為45°。
經(jīng)過大約為15分鐘左右的照射，即可在保偏光纖中形成折射率呈周期性的取樣 保偏光纖布拉格光柵。
實施例2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)
圖3為取樣保偏光纖布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中，11為保偏光纖， 12為取樣周期，13為光柵周期。不同于申請?zhí)枮?2148911.4的專利中所描述的 雙折射光纖光柵，取樣保偏光纖布拉格光柵是通過激光照射，在保偏光纖上形成 了周期結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的周期結(jié)構(gòu)具有兩種周期，即取樣周期12和光柵周期13。 取樣周期12范圍通常為0.1cm 0.2cm，光柵周期13可選擇范圍為100nm 900nm。 用來制作取樣保偏光纖布拉格光柵的保偏光纖11的雙折射值可選擇范圍為 10'3~10—5，取樣保偏光纖布拉格光柵的可選擇長度范圍為lcm 2cm。
對于可以應(yīng)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的取樣保偏光纖布拉格光柵來說，根據(jù) ITU-T通信標(biāo)準(zhǔn)，波長通道間隔為0.4nm或0.8nm，為了達(dá)到ITU-T的要求，本 發(fā)明設(shè)計出兩種類型的取樣保偏光纖布拉格光柵，分別為低雙折射型取樣光纖布 拉格光柵和高雙折射型取樣光纖布拉格光柵。
對于低雙折射型取樣光纖布拉格光柵來說，當(dāng)光柵長度為1.3cm，取樣周期 約為0.104cm，光柵周期約為534nm,所選用保偏光纖纖芯有效折射率平均值為
1.45，雙折射值約為1.8x10"時，低雙折射型取樣光纖布拉格光柵反射譜的波長
通道間隔達(dá)到0.4nm。
對于高雙折射型取樣光纖布拉格光柵來說，當(dāng)光柵長度為1.3cm，取樣周期 約為0.104cm，光柵周期約為534nm,纖芯有效折射率平均值也為1.45，雙折射值 約為0.0015時，高雙折射型取樣光纖布拉格光柵反射譜的波長通道間隔達(dá)到 0.4腿。
實施例3兩種不同的取樣保偏光纖布拉格光柵的反射譜圖4與圖5分別為兩種不同的取樣保偏光纖布拉格光柵的反射譜。
圖4為寬頻帶的取樣保偏光纖布拉格光柵發(fā)射譜，它的頻帶寬度為具有相同
結(jié)構(gòu)參數(shù)(取樣率，光柵長度，光柵周期，取樣周期等)的刻錄在普通單模光纖
上的普通取樣光纖布拉格光柵的2倍。
圖5為窄通道間隔的取樣保偏光纖布拉格光柵發(fā)射譜，它的通道間隔為具有
相同結(jié)構(gòu)參數(shù)(取樣率，光柵長度，光柵周期，取樣周期等)的刻錄在普通單模
光纖上的普通取樣光纖布拉格光柵的一半。 實施例4本發(fā)明的一種應(yīng)用舉例
取樣保偏光纖布拉格光柵具有多波長偏振輸出的光譜特性，因此可以將其 作為多波長偏振濾波器，應(yīng)用于諸如密集波分復(fù)用系統(tǒng)(偏振復(fù)用與解復(fù)用和光 分插復(fù)用)、可調(diào)諧多波長激光器、離散分布光纖傳感等方面。在此，我們首先 設(shè)計一種將取樣保偏光纖布拉格光柵應(yīng)用于偏振復(fù)用系統(tǒng)(PDM)中實現(xiàn)解復(fù) 用的應(yīng)用方案。
圖6中，所選用的取樣保偏光纖布拉格光柵必須滿足兩個條件，其一，要求 所選用的取樣保偏光纖布拉格光柵為高雙折射值型，取樣保偏光纖布拉格光柵快 軸的反射譜帶寬加上慢軸的反射譜帶寬至少等于入射信號帶寬的二倍；其二，所 選用的取樣保偏光纖布拉格光柵的快軸或慢軸方向的反射譜所覆蓋的波長范圍 剛好與入射信號的波長范圍形同，此外取樣保偏光纖布拉格光柵快軸的反射譜中 的不同輸出波長之間的波長間隔應(yīng)該等于入射信號的波長間隔也相同。當(dāng)正交偏 振的信號從1#端口入環(huán)形器(circular)后，從2#端口輸出，然后進(jìn)入取樣保偏 光纖布拉格光柵，入射信號的某一偏振方向的分量(快軸分量或者慢軸分量)被 取樣保偏光纖布拉格光柵反射，從而從3#端口輸出；而未被反射的入射信號則 順利的通過了取樣保偏光纖布拉格光柵，進(jìn)入下一個站點?？梢姡褂萌颖Ｆ?光纖布拉格光柵在這里同時實現(xiàn)了兩個功能其一，取樣保偏光纖布拉格光柵對 入射信號起到了偏振分束器的作用，將本來相互正交偏振信號分成了單一偏振方 向的信號；其二，取樣保偏光纖布拉格光柵的反射譜具有多波長輸出的特點，對
入射信號起到了選擇波長即分波的作用。
權(quán)利要求
1. 一種取樣保偏光纖布拉格光柵，結(jié)構(gòu)是在保偏光纖(11)上刻錄光纖布拉格光柵，其特征在于，所述的光纖布拉格光柵具有兩種周期的結(jié)構(gòu)，即取樣周期(12)和光柵周期(13)，在一個取樣周期(12)內(nèi)包含有1～10個光柵周期(13)；一個取樣周期(12)的范圍為0.1cm～0.2cm，一個光柵周期(13)的范圍為100nm～900nm。
2、 按照權(quán)利要求1所述的取樣保偏光纖布拉格光柵，其特征在于，所述的 光纖布拉格光柵為低雙折射型取樣光纖布拉格光柵或高雙折射型取樣光纖布拉 格光柵。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的取樣保偏光纖布拉格光柵，其特征在于，所 述的光纖布拉格光柵長度范圍為lcm 2cm。
4、 按照權(quán)利要求1或2所述的取樣保偏光纖布拉格光柵其特征在于，所述 的低雙折射型取樣光纖布拉格光柵，當(dāng)光柵長度為1.3cm，取樣周期為0.104cm， 光柵周期為534nm，保偏光纖纖芯有效折射率平均值為1.45，雙折射值為1.8xl(T4時，低雙折射型取樣光纖布拉格光柵反射譜的波長通道間隔達(dá)到0.4nm。
5、 按照權(quán)利要求1或2所述的取樣保偏光纖布拉格光柵其特征在于，所述 的高雙折射型取樣光纖布拉格光柵，當(dāng)光柵長度為1.3cm，取樣周期為0.104cm， 光柵周期為534nm，保偏光纖纖芯有效折射率平均值為1.45，雙折射值為0.0015 時，高雙折射型取樣光纖布拉格光柵反射譜的波長通道間隔達(dá)到0.4nm。
全文摘要
本發(fā)明的取樣保偏光纖布拉格光柵涉及光纖光柵濾波技術(shù)領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)是在保偏光纖(11)上刻錄光纖布拉格光柵，所述的光纖布拉格光柵具有兩種周期的結(jié)構(gòu)，即取樣周期(12)和光柵周期(13)，在一個取樣周期內(nèi)包含有1～10個光柵周期；一個取樣周期的范圍為0.1cm～0.2cm，一個光柵周期的范圍為100nm～900nm。本發(fā)明的取樣保偏光纖布拉格光柵，在單一偏振方向具有多個反射通道，可以作為多波長偏振濾波器應(yīng)用于偏振復(fù)用及解復(fù)用系統(tǒng)；雖然取樣保偏光纖布拉格光柵的造價很低，但可以在偏振復(fù)用系統(tǒng)中同時實現(xiàn)偏振分束和選擇波長的功能。
文檔編號G02B6/02GK101290376SQ20081005080
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者康智慧, 徐曉峰, 雷永慶, 玨 韋 申請人:吉林大學(xué)