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新的光纖光柵制作方法:直接寫入法、在線成柵法等

發布時間:2014-05-08

 

a)直接寫入法 直接寫入法是指在制作光纖光柵時,無須剝去光纖的塗覆層而直接在纖芯上寫人光纖光柵的方法。此法關鍵是采用對紫外光透明的材料作爲光纖的塗覆層。目前報道的光纖塗覆層有采用丙烯酸酯或General Electric RTV615矽膠,通過加大紫外光強度、減小塗覆層厚度以及對光纖氫載等方法可以有效提高光纖光柵的寫入時間。這種方法解決了以往傳統方法中必須采用課光纖的弊端,減少了對光纖光柵制作完後要立即進行塗覆的工藝複雜性,具有很好的應用前景。

b)在線成柵法 這是最新出現的壹種成柵方法。南安普敦大學的Ldong等人采用脈沖單點激射的方法,首次實現了光纖拉制過程中寫人光纖光柵的實驗。它是在光纖拉制過程中在探光纖上直接寫入光柵。通過對幹涉系統中兩束幹涉光夾角的調節,可在線自動寫入反射波長不同的壹系列光纖光柵。使用這種方法,制造工藝簡單,能連續大批量地制造光纖光柵,提高了光柵性能的穩定性,它的技術關鍵是要對所使用的准分子激光光束截面進行改進才能滿足實用化的要求。

c)光纖刻槽拉伸法 用精密切割機對光纖進行周期性機械刻槽,用氫氣火焰對V型槽區域的光澤進行拉伸退火,熔融玻璃表面應力的影響,以及V型槽壹邊的光纖的纖芯不平衡等因素,纖芯産生周期性的畸變,導致纖芯折射率的周期性變化。利用此方法已經成功研制成的長周期光纖光柵,具有很好的寬阻帶特性(30nm),可應用于寬阻帶濾波器的波分複用系統。這種方法的缺點是機械加工的精度要求較高,目前很少被采用。

d)微透鏡陣列法 這種寫入長周期光纖光柵方法的關鍵技術是采用壹種微透鏡陣列,將壹平行的寬柬難分子激光聚焦成平行等間距的光條紋,投影到單模光纖上,其中相鄰微透鏡之間無間隙,其中心間距決定了寫人光柵的空間周期。這種方法寫入壹個長周期光纖光柵僅需10s,大大提高了寫入效率。通過控制寫入時間和寫入光柵的總長度,可以用同壹塊微透鏡模板寫入不同波長、不同透射率的長周期光柵。這種方法的缺點是做透鏡模板制作非常困難,使它的應用受到了限制。

e)用聚焦二氧化碳激光器寫入LPG 采用10.6μm自由空間二氧化碳激光器對光纖直接曝光,通過計算機控制平移台,實現光纖的准直和固定及曝光間距的控制,可以寫入不同周期的長周期光柵。這種方法無須采用紫外光,對光纖可以不用載氫處理,這種方法具有很好的應用前景。

f)移動平台法 利用壹個周期不變的相位掩膜,可以寫入調瞅、波長任意的光纖Bragg光柵,通過改變光束的聚焦,可以寫入階躍Chirp光柵。實驗結構的主體包括兩個移動平台,相位掩膜與光纖固定在壹起,可以移動。改變兩個透鏡之間的距離就可以改變寫入光纖的布拉格波長,控制每個基本光柵的曝光時間可控制切趾光柵剖面,這對于抑制反射譜中旁瓣的影響具有重要的意義。

g)用聚焦離子束寫入光纖光柵 利用聚焦離子束(Focused Ion Beam:FIB)可以寫入任意的光纖光柵結構,FIB既可以采用研磨方式,也可以采用沈積方式。光柵研磨出的槽離纖芯只有幾μm,研磨15~20個槽即可獲得高的反射率,槽數越多反射越大。研磨方法簡單但實現不易,常用的方法是用氟化氫腐蝕掉部分包層後開始研磨,但光纖研磨下來的物質充電沈積在研磨區,將會降低研磨效率,並且由于材料的再沈積,糟的深寬比將被限制在壹個較小的值。研磨時間取決于研磨材料和束電流。這種方法的關鍵是要解決工藝難度,才有可能獲得廣泛的應用。

3、結束語對光纖通信而言,光纖光柵具有體積小、插入損耗低、與通信光纖良好匹配等優點,被廣泛應用于各種光器件中,此外它還不受電磁幹擾、耐高溫、抗腐蝕,適用于暴風雨及雷電環境下工作。光纖光柵技術成爲近年來發展起來的壹個全球性的研究熱點,尋求最佳的光纖光柵制作方法無疑具有重要的意義。


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