光纖布喇格光柵的稜鏡製造方法
2023-09-19 03:38:45 5
專利名稱：光纖布喇格光柵的稜鏡製造方法
技術領域：
本發明屬於光纖光柵的製造技術領域。
光纖布喇格光柵(簡稱FBG)是光纖通信和光纖傳感領域的新的重要的基礎元件，有著極其廣泛的應用。FBG的製造技術是人們極為關心的技術問題。
目前製造FBG有許多方法，舉例如下全息相干法，這種方法具有成本低，易實現，改變FBG中心波長方便，可以製作特殊光柵(如chirped grating)等優點，其不足之處是，要求光源有很高的空間和時間相干性，對光路的調整要求苛刻；曝光時間長，有防震要求。
分波面相干法，其優點是方法簡單，容易實現，其不足是晶體斜面傾角的容差小，在0.01°的範圍，使加工難度增大。
位相光柵衍射相干法，該方法利用光柵衍射產生幹涉場，對光源要求不嚴格，所需設備比較簡單，但存在對光柵要求嚴格，相干場中有幹擾級次存在，光柵要嚴格設計且價格高等不足之處。
本發明的目的在於為克服已有技術的不足之處，提出一種採用稜鏡製造FBG的新方法，此方法容易實現，對稜鏡製造精度要求不高。且製作FBG過程穩定，無0級幹擾，應用靈活等優點。
本發明提出一種光纖布喇格光柵的稜鏡製造方法，其特徵在於1)將一等腰熔融石英稜鏡的底面置於靠近光纖的上方；2)用一束紫外光從稜鏡頂角上方射入稜鏡，產生兩束光形成相干場，在稜鏡底面外測相干場最大；3)使光纖置於所說的最大相干場區域內。
本發明所說的稜鏡的三個通光面上還可鍍有增透膜。所說的稜鏡底面可製成一定曲率半徑的曲面。
本發明的工作原理如下所述一束紫外光，以稜鏡1的稜為對稱軸，對稱地照射稜鏡，產生兩束光，在稜鏡底面外側形成相干場，產生幹涉條紋；光纖2放在近場相干區3內，在相干條紋的作用下，光纖纖芯的折射率發生變化，在光纖軸線方向上，形成折射率高低相間的光柵，即得到光纖布喇格光柵一FBG。
如
圖1所示，稜鏡的頂角為θ，正入射時，有 =2arcsin(n1n0sin2)----(2)]]>斜入射時，有 -arcsin[n0n1cos(2+)]-----(3)]]>=arcsin[1n0cos2n12-n02cos2(2-)-sin2cos(2-)]]]>+arcsin[1n0cos2n12-n02cos2(2+)-sin2cos(2+)](4)]]>相干場條紋間距為 d就是所製造的FBG的柵距Λ。因此用不同頂角的稜鏡可以得到不同柵距的FBG，對應不同的FBG中心波長λB；在稜鏡的高度設計上，要求相干光場的近場相干區產生在稜鏡底面的外側，這樣在製作FBG時，只要在光纖貼近稜鏡底面，即可受到相干光場作用。
稜鏡高度H參見圖2計算如下入射光束的半徑為a，或者寬為2a，要求光柵的柵距Λ＝d，及入射光的波長λ可以根據上述關係式算出稜鏡的頂角θ，則稜鏡的高度H為H=a21cos[2-arcsin(n0n1cos2)----(6)]]>式中n0為空氣的折射率，n1為熔融石英的折射率。
本發明有如下特點用這種方法得到的相干光，不存在0級條件，因而不存0級幹擾，相干光光能得到100％的利用；改變入射光的入射角(斜入射)，可以改變所寫FBG的柵距；稜鏡底面製成一定曲率半徑的曲面，光纖緊貼曲面，則可以製得不同變柵距的FBG；在稜鏡三個面上鍍增透膜，可以提高源光能的利用率；這種方法，對鏡的頂角的製造精度可放寬，如果希望FBG的λB在1531～1582nm之間，則稜鏡的頂角θ可以在124.5°～126.5°之間，即Δθ約有2°，這就放鬆了制稜鏡的要求。
附圖簡要說明圖1為本發明所述方法原理示意圖。
圖2為本發明所述稜鏡高度H計算示意圖。
圖3為本發明的一種實施例示意圖。
本發明提出一種光纖布喇格光柵的稜鏡製造方法，如圖3所示。圖中1為專門設計製造的一塊熔融石英稜鏡，對應於寫入波長為240nm，其FBG中心波長λB在1550nm附近，計算出稜鏡的頂角θ為131.5°稜鏡高度H為3.6mm左右。稜鏡的三個通光面上均鍍有增透膜。將待製作FBG的光纖2緊貼於稜鏡的底面，再用He.Ne雷射束從上垂直、對稱照射稜鏡，觀察到清晰的幹涉條紋。
權利要求
1.一種採用光纖布喇格光柵的稜鏡製造方法，其特徵在於1)將一等腰熔融石英稜鏡的底面置於靠近光纖的上方；2)用一束紫外光從稜鏡頂角上方射入稜鏡，產生兩束光形成相干場，在稜鏡底面外測相干場最大；3)使光纖置於最大相干區內。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的稜鏡的三個通光面上鍍有增透膜。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的稜鏡底面製成一定曲率半徑的曲面。
全文摘要
本發明屬於光纖光柵的製造技術領域，本發明提出一種採用光纖布喇格光柵的稜鏡製造方法，其特徵在於1)將一等腰熔融石英稜鏡的底面置於靠近光纖的上方；2)用一束紫外光從稜鏡頂角上方射入稜鏡，產生兩束光形成相干場，在稜鏡底面外側相干場最大；3)使光纖置於最大相干區內。
文檔編號G02B5/18GK1147096SQ9510887
公開日1997年4月9日 申請日期1995年9月1日 優先權日1995年9月1日
發明者查開德, 王向陽 申請人:清華大學