[发明专利]变迹光纤光栅制造设备

说明书

本申请要求对1999年7月2日在韩国产权局提交的并被赋予序号No．99-26671的题为“变迹光纤光栅制造设备”的申请的优先权，其内容附此作参考。

本发明一般地涉及光纤光栅，详细地说，涉及变迹光纤光栅的制造设备。

随着WDM(波分多址)系统数据传输能力的增大，信道间距变得更窄。因此，日益需要带宽狭窄并有优异的相邻信道隔离特性的光纤滤波器。

光纤光栅满足这种光纤滤波器的要求，亦即低损耗、低偏振依赖性和高信道选择性。另外，光纤光栅的成本效益使它们作为光纤滤波器得到广泛应用。

但是，用传统方法利用准分子激光器和均匀的相位掩模(phasemask)制造一般的光纤光栅时，如图1所示，其折射率整个发生变化。

正如图11中点划线(a)所指出的，出现旁瓣，结果在光纤光栅中未实现变迹(apodization)。

通过令光纤光栅变迹，使得折射率的变化幅度向光纤光栅的两端减小，来减小这种旁瓣。图11另一条点划线(b)指出变迹光纤光栅折射率的变化。

变迹光纤光栅是指其折射率向中央或向两端增大或减小的光纤光栅。变迹光纤光栅既在波长较短的频带，又在波长较长的频带表现出最小的旁瓣。

尽管在波长较长的频带上变迹在减小旁瓣上是有效的，但由于光纤光栅的自感应线性调频，在波长较短的频带上减小旁瓣方面有限制。

如图2所示，自感应线性调频在造成光纤光栅不恒定平均折射率方面起作用。因而，为了减小自感应线性调频引起的旁瓣，对光栅长度而言必须令平均折射率恒定。

除图2所示的传统方法外，其他传统的光纤光栅变迹法包括重叠写入、PTZ(压电换能器)的使用、光学扫描和空间滤波器的使用。

重叠写入法是指一种干涉法，其中变迹是通过在光纤中把光栅重叠写在另一个不同周期和尺寸的光栅上而实现的。

作为另一种传统的变迹法，在利用PZT给光纤施加拉力的同时把光栅写在光纤上。在写入光栅的过程中，利用PZT在光纤的长度方向上使光纤或相位掩模振动所要求的长度。

第三，用UV(紫外)光在不同的扫描速率下在长度方向上以不同的光强度扫描用相位掩模覆盖的光纤，写入变迹光栅。

空间滤波器根据光干涉原理工作。采用这种方法时，穿过衍射缝的干涉光的强度呈现高斯分布。沿着光纤的长度方向把具有不同透射率的空间滤波器放置在相位掩模的前面，并把UV光投射在相位掩模上。

上述传统的变迹光纤光栅制造方法有以下缺点：

(1)重叠写入：为了适当的重叠写入，需要一个准确控制小于光栅周期的长度的装置，因而使它制造光纤光栅复杂化；

(2)利用PZT：亦难以可靠地控制小于光栅周期的长度；

(3)光学扫描：必须适当地控制光扫描速率和光的强度，以获得变迹光纤光栅；而

(4)使用空间滤波器：因为光栅是利用干涉图案制造的，所以必须阻止振动，为此需要昂贵的装置。

尤其是当光纤光栅是利用相位掩模制造时，相位掩模必须用聚焦的离子束注入和湿法蚀刻来制造，使其具有有效的轮廓。每一次改变变迹条件都需要新的相位掩模。因此，就成本和灵活性而言，这种方法效率差。

在受控的光强度下用紫外光沿着长度方向扫描光纤的方法，尽管有制造具有各种特性的的光栅的优点，但有制造时间长和重复性差的明显缺点。

因而，利用变迹相位掩模的方法就成本和灵活性而言效率差，因为相位掩模难以制造，而每一次改变变迹条件都需要新的相位掩模。此外，光束扫描方法具有制造困难、制造时间长和重复性差的缺点。

因此，本发明的一个目的是提供一种利用分束器和屏幕掩模(screen mask)容易地制造变迹光纤光栅的设备。

本发明的另一个目的是提供一种用来制造折射率在长度方向上均匀分布的变迹光纤光栅的设备。