用布拉格光纤光栅制作啁啾光纤光栅.pdf

第19卷第11期光学学报Vol.19,No.11

1999年11月ACTAOPTICASINICANovember,1999

用布拉格光纤光栅制作啁啾光纤光栅*

韦占雄秦莉韦欣王庆亚郑伟张玉书

(吉林大学电子工程系,长春130023)

摘要介绍了一种用布拉格光纤光栅制作啁啾光纤光栅的方法。采用氢氟酸腐蚀布拉格光纤光

栅,使光栅的横截面沿光栅轴向逐渐变小,然后对光栅施加1.50的拉力,在光栅轴向建立应变

N

梯度,制作出长15mm、峰值反射率达92%、反射半高宽为5nm的啁啾光纤光栅。

关键词布拉格光纤光栅,腐蚀,应变梯度,啁啾光纤光栅。

1引言

近年来,光纤光栅因其在光通信和传感技术领域有着广泛的应用前景而引起了人们极大

的兴趣,光纤光栅的制作及其特性的研究成了有关研究人员普遍关注的热点。自从Ouel-

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lette在1987年提出用啁啾光纤光栅作为长距离光通信系统的色散补偿器件以来,人们对

啁啾光纤光栅的制备、性能及应用作了一系列深入的研究和探讨。除了用作色散补偿器件

外,啁啾光纤光栅还可应用于波分复用系统[2]、掺铒光纤放大器[3]等多种光通信器件和温度、

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应力等传感器件中。因此,人们对啁啾光纤光栅的制备作了大量的研究工作,提出了多种

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方法,如非相似波前干涉法、相位掩膜法、二次曝光法、锥形法、光纤弯曲法、光

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纤倾斜法,温度梯度法等。

然而,非相似波前干涉法和光纤倾斜法均要求用于制作光纤光栅的激光光源有很好的相

干性;二次曝光法、锥形法是以改变光栅的有效折射率为基础来制作啁啾光纤光栅,由于有

效折射率的变化量有限,所以制作出的光栅的反射带宽受到了很大的限制;相位掩膜法需要

购买价格昂贵的啁啾相位掩膜板;利用均匀周期相位掩膜板来制作啁啾光纤光栅的光纤弯曲

法虽然可通过控制光纤弯曲的形状来调整光栅的带宽,但是这种方法与其它利用相位掩膜板

制作光纤光栅的方法一样,制作出啁啾光纤光栅的反射波长受到所用相位掩膜板周期分布的

限制。而且,用前面几种方法制作出啁啾光栅之后,光栅的一些参数如反射波长、带宽等很

难改变。用温度梯度法制作的啁啾光纤光栅虽说可通过改变温度梯度的大小来调整光栅的反

射波长、带宽等,但制作出的光栅的带宽不宽,而且难以达到所需的温度梯度值(当反射带宽

为1nm时光栅首尾两端的温差约100℃)。为了以较低的成本制作宽反射带、高反射率的啁

啾光纤光栅,我们提出了一种简单易行的方法。首先,用氢氟酸溶液腐蚀布拉格光纤光栅,

使光栅的横截面积沿光栅长度方向逐渐变小,然后对光栅施加一定的拉力,于是在光栅的长度

方向建立了应变梯度,从而制作出啁啾光纤光栅。该方法所用的布拉格光纤光栅可以是用任

*集成光电子国家重点实验室资助课题。

收稿日期:1998-07-13

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意方法制作的,腐蚀布拉格光纤光栅的氢氟酸溶液也很容易得到。另外,还可以通过控制加

在光纤光栅上的拉力来调整光纤光栅的反射波长、反射率及其带宽值,制作出的啁啾光纤光

栅反射率高,带宽值大。

2原理

光纤光栅的反射波长与光栅的光学周期(即光栅的几何周期Λ与该周期内光栅的有效折

射率的乘积)的关系为

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