專利名稱：光纖布拉格光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光纖布拉格光柵，尤其是關(guān)于一種反射率可于一連續(xù)范圍內(nèi)調(diào)整的可調(diào)光纖布拉格光柵。
背景技術(shù)：
常規(guī)光纖布拉格光柵是通過(guò)雙紫外光束互相干涉或一紫外光束通過(guò)相位光柵罩產(chǎn)生一周期性的紫外光明暗相間條紋，利用該周期性的明暗相間紫外光條紋對(duì)光纖進(jìn)行曝光。該光纖纖芯是由感光材料制成，其吸收紫外光子以后，折射率n將提高。故利用周期性的明暗相間紫外光條紋對(duì)光纖纖芯進(jìn)行曝光處理以后，紫外光亮條紋所照射的區(qū)域吸收紫外光，從而折射率提高，未被紫外光亮條紋照射到的區(qū)域折射率則不變。當(dāng)一入射光通過(guò)光纖布拉格光柵時(shí)，波長(zhǎng)滿足布拉格條件(λ＝2neffΛ，其中，neff為光纖纖芯的有效折射率，Λ為光纖布拉格光柵的折射率變化周期)的入射光被反射，其它波長(zhǎng)的光則不受光柵影響而通過(guò)。光纖布拉格光柵的反射率由光纖布拉格光柵的長(zhǎng)度及被紫外光亮條紋照射到的區(qū)域的折射率與沒有被紫外光亮條紋照射到的區(qū)域的折射率差來(lái)決定。
然而，通過(guò)上述曝光處理所形成的光纖纖芯的折射率是恒定的，因此此類光纖布拉格光柵的反射率是固定、不可調(diào)的，亦即此類光纖布拉格光柵是固定的。且此類光纖布拉格光柵要求光纖纖芯由感光材料制成，從而限定了此類光纖布拉格光柵的纖芯必須是由含硅元素的材料制成。
上述光纖布拉格光柵廣泛應(yīng)用于光分束器、波分復(fù)用器、光分插復(fù)用器等，其應(yīng)用于某些光學(xué)器件時(shí)要求反射率可調(diào)，如應(yīng)用于光分束器要求反射率可調(diào)以實(shí)現(xiàn)光分束器的分光比可調(diào)。當(dāng)多個(gè)光纖布拉格光柵應(yīng)用于波分復(fù)用器或光分插復(fù)用器時(shí)要求反射率可于0或100％這兩種狀態(tài)可切換，以調(diào)整分波或上/下載的光信號(hào)波長(zhǎng)，而常規(guī)的光纖布拉格光柵尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種反射率可于一連續(xù)范圍內(nèi)調(diào)整的光纖布拉格光柵。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種原材料豐富的光纖布拉格光柵。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的提供一種光纖布拉格光柵，其包括一光纖、一恒溫裝置及一加熱器。其中該光纖的纖芯由折射率隨溫度變化而變化的材料制成，該恒溫裝置緊貼于該光纖，以使該光纖保持一預(yù)定溫度，該加熱器進(jìn)一步包括多個(gè)電阻器，其排列于該光纖的外表面，以使該光纖形成周期的“熱點(diǎn)”。該“熱點(diǎn)”的溫度隨著通過(guò)該加熱器的電流的變化而變化，從而控制該光纖纖芯位于“熱點(diǎn)”的折射率，進(jìn)而于一連續(xù)范圍內(nèi)調(diào)整該光纖布拉格光柵的反射率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)通過(guò)加熱器的電流值使該光纖布拉格光柵的反射率可于一連續(xù)范圍內(nèi)調(diào)整；且本發(fā)明使用折射率隨溫度變化而變化的材料，較常規(guī)的光纖布拉格光柵須使用的感光材料豐富。

圖1是本發(fā)明光纖布拉格光柵的側(cè)視圖。
圖2是本發(fā)明光纖布拉格光柵的俯視圖。
圖3是沿圖1 III-III剖面的剖視圖。
圖4是本發(fā)明光纖布拉格光柵的加熱器的電阻器的連接圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明光纖布拉格光柵1采用折射率隨溫度變化而變化的材料。此類材料包括含硅元素的原材料及各種光學(xué)聚合物等。其中，硅的折射率n隨著溫度升高而提高。
請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明光纖布拉格光柵1包括一圓柱狀光纖2、一恒溫裝置3及一加熱器4。其中，光纖2的一段的一側(cè)面被加工成一平面(圖中未標(biāo)示)，恒溫裝置3緊貼于該平面，且與該平面具良好的物理接觸。恒溫裝置3具致冷作用，且可保持光纖2與其接觸的部分于一預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
請(qǐng)一并參閱圖4，加熱器4包括多個(gè)電阻器40及多個(gè)連接電阻器40的導(dǎo)線42。多個(gè)電阻器40通過(guò)沉積或光蝕刻的方式均勻地排列于光纖2的外表面，各電阻器40均呈“C”字形，其開口面對(duì)恒溫裝置3，且包圍光纖2。各電阻器40可以是非常薄的金屬層或其它導(dǎo)電材料。該多個(gè)電阻器40通過(guò)導(dǎo)線42串聯(lián)起來(lái)，即，一個(gè)電阻器40的一端通過(guò)一根導(dǎo)線42連接到其前面的相鄰的一個(gè)電阻器40，而另一端則通過(guò)另一根導(dǎo)線42連接到其后面的相鄰的另一個(gè)電阻器40(如圖4所示)。因此，通過(guò)所有電阻器40的電流相同。因各電阻器40具有相同電阻值，所以當(dāng)電流通過(guò)電阻器40時(shí)將產(chǎn)生相同熱量。
當(dāng)無(wú)電流通過(guò)加熱器4時(shí)，光纖2與恒溫裝置3接觸的部分保持與恒溫裝置3相同溫度，因此光纖2的纖芯20各部分的折射率相同，光于光纖2中傳輸時(shí)不會(huì)發(fā)生布拉格反射，此狀態(tài)稱為“全通過(guò)”狀態(tài)。
然而，給加熱器4通以一恒定電流I時(shí)，加熱器4的各電阻器40也將以恒定的功率產(chǎn)生熱量。光纖2位于各電阻器40內(nèi)的部分溫度將升高。因恒溫裝置3與光纖2的接觸面積遠(yuǎn)大于電阻器40與光纖2的接觸面積，且恒溫裝置3與光纖2之間具很強(qiáng)的熱傳導(dǎo)能力，故光纖2位于兩電阻器40之間的部分仍保持與恒溫裝置3基本相同的溫度。因此光纖2的溫度升高部分形成一系列相同的、均勻分布的“熱點(diǎn)”。由于光纖2的纖芯20的折射率隨著溫度的變化而變化，因此光纖2的纖芯20的周期性“熱點(diǎn)”的折射率提高，而未被加熱區(qū)域的折射率不變，形成折射率的周期性變化。折射率的周期性變化構(gòu)成光纖布拉格光柵。相鄰“熱點(diǎn)”之間的距離即為光纖布拉格光柵1的周期Λ，光纖布拉格光柵1反射最強(qiáng)的波長(zhǎng)由該周期Λ決定。
不同的電流值將該“熱點(diǎn)” 加熱至不同的溫度，而使光纖2的“熱點(diǎn)”具不同折射率，而其它部分的折射率不變，且因?yàn)楣饫w布拉格光柵的反射率由光纖2中高低折射率之差及光柵的長(zhǎng)度決定，則通過(guò)選擇恒溫裝置3的溫度及光柵的長(zhǎng)度，則可以找到一合適的驅(qū)動(dòng)電流Imax，其能使?jié)M足布拉格條件的波長(zhǎng)100％反射。以該驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)的光纖布拉格光柵的狀態(tài)稱為“全反射”狀態(tài)。隨著驅(qū)動(dòng)電流值的減小將導(dǎo)致滿足布拉格條件的入射光部分反射而其余部分通過(guò)。
因此，滿足布拉格條件的波長(zhǎng)，當(dāng)I＝Imax時(shí)，本發(fā)明的光纖布拉格光柵能實(shí)現(xiàn)“全反射”，即100％反射；當(dāng)I＝0時(shí)，則“全通過(guò)”，即100％通過(guò)；當(dāng)0＜I＜Imax時(shí)，則“部分反射”，即部分通過(guò)。因此本發(fā)明的光纖布拉格光柵的反射率是可調(diào)的。
可以理解，本發(fā)明光纖布拉格光柵的電阻器亦可通過(guò)導(dǎo)線并聯(lián)連接，通過(guò)控制施加于該多個(gè)電阻器的電壓而控制“熱點(diǎn)”溫度達(dá)到該光纖布拉格光柵的反射率可調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種光纖布拉格光柵，其特征在于包括一光纖、一恒溫裝置和一加熱器，其中上述光纖的纖芯由折射率隨溫度變化而變化的材料制成，上述恒溫裝置與上述光纖具良好的物理接觸，上述加熱器進(jìn)一步包括多個(gè)電阻器，該多個(gè)電阻器排列在上述光纖的外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖布拉格光柵，其特征在于上述光纖的一段的一側(cè)面被加工成一平面，上述恒溫裝置緊貼于該平面。
3.如權(quán)利要求2所述的光纖布拉格光柵，其特征在于該多個(gè)電阻器均呈“C”字形，其開口面對(duì)該恒溫裝置，且包圍上述光纖。
4.如權(quán)利要求3所述的光纖布拉格光柵，其特征在于該多個(gè)電阻器是均勻地排列于上述光纖的外表面。
5.如權(quán)利要求4所述的光纖布拉格光柵，其特征在于該加熱器進(jìn)一步包括多根導(dǎo)線以連接該多個(gè)電阻器。
6.如權(quán)利要求5所述的光纖布拉格光柵，其特征在于該加熱器通以電流時(shí)，上述光纖位于各該電阻器內(nèi)的部分的溫度將升高，從而形成多個(gè)“熱點(diǎn)”。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖布拉格光柵，其特征在于該光纖位于各該電阻器內(nèi)的部分的折射率將隨通過(guò)該加熱器的電流的變化而變化。
8.一種制造光纖布拉格光柵的方法，其特征在于包括以下步驟(1)提供一光纖，其中該光纖的纖芯由折射率隨溫度變化而變化的材料制成；(2)提供一恒溫裝置；(3)將該恒溫裝置緊貼于該光纖；以及(4)在該光纖的外表面形成一加熱器，該加熱器包括多個(gè)電阻器，該多個(gè)電阻器均勻地排列于該光纖的外表面，以使電流通過(guò)該多個(gè)加熱器時(shí)形成周期的“熱點(diǎn)”。
9.如權(quán)利要求8所述的制造光纖布拉格光柵的方法，其特征在于步驟(3)進(jìn)一步包括將該光纖的一段的一側(cè)面加工成一平面，并將上述恒溫裝置緊貼于該平面。
10.如權(quán)利要求9所述的制造光纖布拉格光柵的方法，其特征在于步驟(4)的該多個(gè)電阻器均呈“C”字形，其開口面對(duì)該恒溫裝置，且包圍上述光纖。
11.如權(quán)利要求10所述的制造光纖布拉格光柵的方法，其特征在于步驟(4)的該多個(gè)電阻器是通過(guò)沉積或光蝕刻的方式均勻地排列于光纖的外表面。
12.如權(quán)利要求11所述的制造光纖布拉格光柵的方法，其特征在于該加熱器進(jìn)一步包括多根導(dǎo)線以連接該多個(gè)電阻器。
13.如權(quán)利要求8所述的制造光纖布拉格光柵的方法，其特征在于該“熱點(diǎn)”的溫度隨通過(guò)該加熱器的電流的變化而變化，從而控制該光纖位于各該電阻器內(nèi)的部分的折射率。
全文摘要
一種光纖布拉格光柵，其包括一光纖、一恒溫裝置及一加熱器。其中該光纖的纖芯由折射率隨溫度變化而變化的材料制成，該恒溫裝置緊貼于該光纖，以使該光纖保持一預(yù)定溫度，該加熱器進(jìn)一步包括多個(gè)電阻器，其排列于該光纖的外表面，以使該光纖形成周期的“熱點(diǎn)”。該“熱點(diǎn)”的溫度隨著通過(guò)該加熱器的電流的變化而變化，從而控制該光纖纖芯位于“熱點(diǎn)”的折射率，進(jìn)而于一連續(xù)范圍內(nèi)調(diào)整該光纖布拉格光柵的反射率。
文檔編號(hào)G02B6/02GK1466014SQ02128369
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者趙希敏 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司