專利名稱：新型雙層石墨棒可調諧光纖光柵模板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可調諧光纖光柵模板，用于光纖通信中的傳輸型濾波器、光纖光柵傳感器、模式轉換器等領域。
背景技術：
現(xiàn)在國內外用于制作應力長周期光纖光柵(LPFG)的模板主要包括以下幾種a.帶有平行凹槽的平板(S.Savin，M.J.F.Digonnet，G.S.Kino and H.J.Shaw，Tunable mechanicallyinduced long-period fiber gratings，Opt.Lett，2000，25(10)，710-711)，或帶凹槽的圓筒(G.Rego，J.R.A Fernandes，J.L.Santos，H.M.Salgado，P.V.S.Marques，New Technique to MechanicallyInduce Long-Period Fibre Gratings，Optics Communications，220(2003)，111-118)；b.單層平鋪密排的石墨棒陣列(Ik-Bu Sohn，Jang-Gi Back，Nam-Kwon Lee，Hyung-Woo Kwaon and Jae-WonSong，Gain Flattened and Improved EDFA Using Microbending Long-Period Fibre Gratings，Electron.Lett，2002，38(22)，1324-1325)；c.雙面交錯式的石墨棒陣列(Oleg V.Ivanov，Wavelength Shift and Split of Cladding Mode Resonances in Microbend Long-Period FiberGratings Under torsion，Optics Communications，232(2004)，159-166)；d.在平板上均勻纏繞金屬絲陣列(Kai Chen，Qiu-Qin Sheng，Xiao-Yi Dong，A New Method for Filter Design Based onLong-period Fibre Grating，Chin.Phys.Lett，2004，21(2)，332-334)；e.金屬絲密繞勒痕法(CraigD.Poole，C.D.Townsend，and Katherine T.Nelson，Helical-Grating Two-Mode FiberSpatial-Mode Coupler，Journal of Lightwave Technology，1991，9(5)，598-604)(圖1)。
其中，方法a對加工工藝要求很高，很難實現(xiàn)周期的均勻性，且周期不可調，周期個數(shù)不能靈活調節(jié)，材料也不可重復利用。方法b雖然可以保證周期的均勻性，但周期依賴于石墨棒的直徑，因而受到很大的局限，對于LPFG諧振峰的形狀的調諧性差。后兩種方法c、d的周期雖不受石墨棒和金屬絲直徑的限制，但周期的均勻性很難實現(xiàn)而且周期可調性差。方法e周期的均勻性，周期的可調性都很難實現(xiàn)。這幾種方法都存在一定的缺陷，難以滿足實用的要求。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在具備現(xiàn)有所有模板的優(yōu)點(主要指傳輸譜的特性)的基礎上，實現(xiàn)模板的周期的連續(xù)可調性和周期的均勻性，靈活調節(jié)長周期光纖光柵傳輸譜的特性。
本實用新型的技術方案這種種新型雙層石墨棒可調諧光纖光柵模板，它包括光滑平板，在其上設置雙層平行排列石墨棒，上層是作用層，下層是基層，作用層比基層多3個棒，基層兩端是兩對棒絆，棒間有間隙S′。
本實用新型的有益效果利用該模板寫入光柵只需普通的單模光纖，不需要特殊的光敏性光纖；同時，光纖并沒有因為施加外力而被破壞，光柵在撤走外力后便可實現(xiàn)光柵的擦除，即不寫入光柵。所以，這是一種周期均勻、周期個數(shù)可調、并且可實現(xiàn)周期的連續(xù)調節(jié)可重構，簡單廉價的制作長周期光纖光柵的新方法。新型模板具有周期均勻、周期個數(shù)可調、并且可實現(xiàn)周期的連續(xù)調節(jié)，進而實現(xiàn)了光纖光柵的可調諧(對雙層模板下的LPFG的傳輸譜特性的實驗裝置(如圖6)，制作簡單、成本低、材料來源廣且可重復利用，易于工業(yè)化生產(chǎn)，這種模板最突出的優(yōu)點是實現(xiàn)了周期的連續(xù)調節(jié)，周期的調節(jié)范圍為Λmin～Λmax，并且可以通過調節(jié)棒的個數(shù)M選擇合適的Λmax。利用該模板還可以制作多種特殊的長周期光纖光柵，如啁啾、相移、級聯(lián)的長周期光纖光柵等，實現(xiàn)對傳輸光譜特性的調節(jié)，以滿足實際需要。


圖1、2、3、4、5、6現(xiàn)有技術中的模板圖7模板的基層圖8無間隙雙層模板的調節(jié)棒調節(jié)圖9無間隙雙層模板撤去調節(jié)棒圖10無間隙雙層模板的排列作用層幾何關系 圖11有間隙雙層模板，圖12有間隙雙層模板俯視圖圖13性能測試示意圖圖中1.外力 2.帶凹槽的平板 3.光纖 4.光滑平板 5.勒線 6.帶凹槽的圓筒 7.石墨棒陣列 8.金屬棒 9.金屬絲陣列 10.密繞金屬絲 11.基層石墨棒 12.作用層石墨棒13.石墨調節(jié)棒 14調節(jié)間隙S′ 15.棒絆 16.寬帶光源 17.新型雙層模板 18.光譜分析儀具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作具體說明這種種新型雙層石墨棒可調諧光纖光柵模板，它包括光滑平板4，在其上設置雙層平行排列石墨棒11、12，上層12是作用層，下層11是基層，作用層比基層多3個棒，基層兩端是兩對棒絆15，棒間有間隙S′14。
所述的模板，基層、作用層、棒絆的直徑相等，直徑為2r，r在500-900μm之間。
所述的模板，其間隙S′是由調節(jié)棒的調節(jié)作用產(chǎn)生的，調節(jié)棒的直徑可任選，調節(jié)棒為M根，調節(jié)棒直徑為2R，當調節(jié)棒與調節(jié)棒之間不相鄰時，光柵周期A為Λ=2r+S′·MN---(1)]]>根據(jù)幾何關系，調節(jié)間隙S′＝S-2r＝2[R+r)2-(R-r)2]1/2-2r，由上面公式計算出的Λ實際為最大值Amax；當未加力時，基層與作用層間為自由狀態(tài)，此時對應Amin；在加力的過程中，周期的調節(jié)范圍為Amin～Amax。
所述的模板，當采用直徑500μm石墨棒為基層棒和作用層棒，直徑700μm石墨棒為調節(jié)棒時，S′＝683μm，模板周期為A=2r+683MN.]]>在有機玻璃平板上將石墨棒雙層平行排列，底層的石墨棒陣列為基層，頂層石墨棒陣列為作用層(與光纖直接接觸)，當垂直于板平面施加均勻的壓力F時，由于模板的周期性結構將在光纖軸向方向形成應力的周期性變化，導致光纖軸向折射率的周期性變化，從而產(chǎn)生長周期光纖光柵。
實施例首先，以直徑為2r的棒為模板的基層。為便于石墨棒的排列，在有機玻璃板上均勻涂覆凡士林薄層，石墨棒之間為緊密排列，以保證棒與棒之間的平行關系，然后用透明膠帶臨時固定基層；接著用502膠固定基層的起始棒和末棒作為棒絆15(圖2)，當502膠凝固后，去掉透明膠。這樣便制得了模板的基層。
然后，將直徑2r的棒排列在基層上，此層為作用層，實驗中直接與光纖接觸(圖3)。
當基層為緊密無間隙排列時，該模板的周期為2r；通過調節(jié)基層棒間的間隙14距離可調節(jié)作用層的周期，即模板的周期。作為例子，實驗中以直徑2R的棒作為調節(jié)棒來調節(jié)基層棒之間的間隙，如圖4所示。制作過程中，以基層起始的兩根棒和末端的兩根棒為棒絆。
當模板周期數(shù)為N時，基層棒應為(N+3)根，作用層棒為N根。
設調節(jié)棒為M根，當調節(jié)棒與調節(jié)棒之間不相鄰時，光柵周期A為Λ=2r+S′·MN---(1)]]>由圖4中(C)，根據(jù)幾何關系，S′＝S-2r＝2[(R+r)2-(R-r)2]1/2-2r。圖5給出了調節(jié)棒調節(jié)之后的雙層模板的俯視圖。
由上面公式計算出的Λ實際為最大值Amax；當未加力時，基層與作用層間為自由狀態(tài)，此時對應Amin。在加力的過程中，周期的調節(jié)范圍為Amin～Amax。
例如當采用直徑500μm石墨棒為基層棒和作用層棒，直徑700μm石墨棒為調節(jié)棒時，S′＝683μm。此時，模板周期為A=2r+683MN.]]>注意基層棒和作用層棒為同種型號的石墨棒，調節(jié)棒的直徑可任選。
當調節(jié)棒采用其它插入方式，也可通過簡單的計算得到光柵相應的周期。
權利要求1.一種新型雙層石墨棒可調諧光纖光柵模板，其特征在于它包括光滑平板(4)，在其上設置雙層平行排列石墨棒(11)、(12)，上層(12)是作用層，下層(11)是基層，作用層比基層多3個棒，基層兩端是兩對棒絆(15)，棒間有間隙S′(14)。
2.根據(jù)權利要求1所述的模板，其特征在于基層、作用層、棒絆的直徑相等，直徑為2r，r在500-900μm之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的模板，其特征在于間隙S′是由調節(jié)棒的調節(jié)作用產(chǎn)生的，調節(jié)棒的直徑可任選，調節(jié)棒為M根，調節(jié)棒直徑為2R，當調節(jié)棒與調節(jié)棒之間不相鄰時，光柵周期A為A=2r+S′·MN---(1)]]>根據(jù)幾何關系，調節(jié)間隙S′＝S-2r＝2[(R+r)2-(R-r)2]1/2-2r，由上面公式計算出的Λ實際為最大值Amax；當未加力時，基層與作用層間為自由狀態(tài)，此時對應Amin；在加力的過程中，周期的調節(jié)范圍為Amin～Amax。
4.根據(jù)權利要求1所述的模板，其特征在于當采用直徑500μm石墨棒為基層棒和作用層棒，直徑700μm石墨棒為調節(jié)棒時，S′＝683μm，模板周期為A=2R+683MN.]]>
專利摘要本實用新型涉及一種可調諧光纖光柵模板，可用于光纖通信中。本新型的技術方案這種新型雙層石墨棒可調諧光纖光柵模板，其特點在于它包括光滑平板，在其上雙層平行排列石墨棒，下面為基層，頂層為作用層。本新型的有益效果這種模板周期均勻、周期個數(shù)可調，周期連續(xù)可調、制作簡單、成本低、材料來源廣、易于工業(yè)化生產(chǎn)、可重構、性價比高。在摻鉺光纖放大器的增益平坦和制作濾波器等方面潛有巨大的應用價值。
文檔編號G02B6/124GK2809665SQ20052002542
公開日2006年8月23日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權日2005年3月18日
發(fā)明者王新偉, 莊懷軒, 張振宇, 盛秋琴 申請人:南開大學