[发明专利]一种制作任意折射率调制光纤光栅的插拔式振幅掩模板

说明书

技术领域

本发明涉及制作任意折射率调制光纤光栅，适用于光纤通信、光纤传感、光纤激光器、光纤滤波器、色散补偿器、全光网络及高速长距离传输等领域。

背景技术

光纤光栅以其重量轻、体积小、成本低和灵活方便、与光纤兼容性好、插入损耗低、波长选择性好等优点，在光纤通信中有着广泛的应用。其在光通信中可构成的器件包括：光纤光栅外腔激光器、半导体激光器、超窄脉冲产生、掺饵光纤放大器、拉曼光纤放大器、波长转换器、滤波器、波分复用器、光纤光栅色散补偿器等，因此光纤光栅的应用几乎渗透在光纤通信系统的每个角落，然而，要实现以上功能，就必须制作出性能优良的光纤光栅，一般均匀光纤光栅有较宽的补偿频带，但是一方面其反射谱存在着较严重的旁瓣，这会给相邻的信道产生极大的串扰，而另一方面其时延存在着较大振荡性，这样就不能产生好的色散补偿作用，因而极大地制约了光纤光栅器件的应用，为了抑制反射谱的旁瓣，获得较高的旁瓣抑制比，同时减少时延曲线的振荡，需要运用切趾的办法改变光纤光栅的有效折射率，因此制作性能优良的光纤光栅必须要有非常好的切趾技术，即对光纤光栅的折射率进行函数的调制，所以，光纤光栅的切趾技术对于光纤光栅在光纤通信中的应用产生深远的影响。

光纤光栅切趾技术是光纤光栅器件制作工艺中一种非常重要的技术，世界范围内对它进行了广泛的研究。最传统的光纤光栅切趾方法是利用切趾相位掩膜板，利用聚焦电子束和湿法刻蚀技术可以制作出板槽尺寸不均匀的相位掩膜板，紫外光照射此掩膜板后，正负一级衍射光的强度沿着光纤方向呈现切趾函数分布，从而达到切趾的目的。此法实现起来比较简单，但是相位掩膜板的制作难度较大，不同的切趾函数需要不同的相位掩膜板，成本很高，而且掩模板的设计函数就是光栅的切趾函数，切趾函数的好坏直接影响切趾效果，灵活性不够；同时，这样制作出的光纤光栅平均折射率调制系数不是常数，会出现短波震荡效应。

另外提出的切趾方法是采用在微机上进行软件编程序控制光纤光栅的写入过程，通过改变扫描光束的位置、速度或加速度，即通过改变扫描光束的光强来获得切趾光纤光栅，该方法虽然所需设备成本降低、操作简便、重复性好，具有很大的调整灵活性。但其要求可控精度高，且对光源的要求也很高。

还有人提出先把光栅制成线性啁啾光栅，然后再写入变迹函数分布，但其同样对精度要求较高，而且光栅参数固定，价格较高。

较新的切趾写入技术是利用紫外脉冲相干写入变迹光栅，其平均折射率的变化沿变迹光栅方向是均匀的。但这种方法写入光栅的变迹图样和光栅长度是固定的，具有非常小的调整灵活性。

随着全光通信技术的不断发展，人们对作为其关键器件之一的光纤光栅的响应特性提出了更高的要求。光学切趾特别是沿着切趾方向平均折射率变化均匀的光学切趾是有效抑制旁瓣，减少啁啾光纤光栅时延振荡的有效方法。光学切趾能避免光栅的短波损耗和有效抑制布拉格光纤光栅反射谱，并能减少啁啾光纤光栅时延特性的振荡，因此对切趾光纤光栅的研究具有十分重要的意义。切趾光纤光栅的制造技术也是近几年来人们的研究热点之一，不断有新的写入方法的报道。

发明内容

本发明的目的就是克服已有制作折射率调制光纤光栅成本高，灵活性不高等不足，提供一种制作任意折射率调制光纤光栅的插拔式振幅掩模板，它能实现任意折射率调制光纤光栅的制作。

本发明的技术方案：

一种制作任意折射率调制光纤光栅的插拔式振幅掩模板，该掩模板包括：遮光片，振幅掩模板支架，它们之间的连接：

在振幅掩模板支架上端的缝隙内按照制作光纤光栅的折射率调制函数的外包络，依次无缝隙排列N个遮光片，遮光片的个数N为整数，N由下式决定：

N＝L/M

其中L为振幅掩模板支架两内侧间的距离，M为遮光片的宽度，M小于或者等于0.2cm；

设振幅掩模板支架内左侧壁与底平面的交点为坐标轴原点，以振幅掩模板支架底平面为x轴，折射率调制函数的起始位置设置在原点或距离原点为遮光片宽度M的整数倍处；

根据折射率调制函数，通过x轴值计算得到相应的y值，即遮光片在振幅掩模板支架中的高度，在x1＝M，x2＝2M，x3＝3M……xN＝NM处依次无缝隙按照各自的高度，排列N个遮光片，然后用螺钉固定。

L≥nM+1，1为光纤光栅制作中激光扫描相位掩模板的长度，当n为大于等于1的整数时，选定遮光片的个数后，选择遮光片构成所需折射率调制函数的包络是任意的。

所用的振幅掩模板支架材料为石英玻璃、木制品或金属制品。

所用的遮光片材料为铜，铁，铅或铝