一種啁啾光纖光柵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種啁啾光纖光柵的制作方法。本發(fā)明采用聚合物對均勻周期光纖光柵進行封裝，在制作過程中通過高溫固化、室溫固化和低溫老化等措施使得聚合物內(nèi)部產(chǎn)生沿軸向變化的非均勻應力分布，該非均勻應力施加于均勻周期光纖光柵既產(chǎn)生軸向非均勻周期分布的應變，同時也產(chǎn)生非均勻周期分布的等效折射率，從而實現(xiàn)了啁啾光纖光柵的制作。與此同時，本發(fā)明在制作過程中通過聚合物對光纖光柵柵格區(qū)的裸纖進行封裝，制成的啁啾光纖光柵不存在裸纖區(qū)域，為啁啾光纖光柵的實用化應用提供了極大便利，因此在啁啾光纖光柵制作領域具有重要的應用價值。
【專利說明】 一種啁啾光纖光柵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖光柵制作【技術領域】，具體涉及一種啁啾光纖光柵的制作方法。
【背景技術】
[0002]啁啾光纖光柵是一種重要的光纖光學器元器件。啁啾光纖光柵的柵格周期或有效折射率是不均勻的，導致沿光柵長度的不同點處反射波長不同，可用于實現(xiàn)色散補償，因此啁啾光纖光柵在光纖通信和光纖光學設備中具有廣泛的應用。
[0003]啁啾光纖光柵一般通過兩類方法制作原理:第一類，采用不均勻的光柵周期，即光纖光柵的柵格周期隨長度變化；第二類，采用不均勻的有效折射率，即光纖光柵的柵格周期是均勻的，但柵格周期內(nèi)的波導介質(zhì)的有效折射率調(diào)制深度隨長度變化。目前的啁啾光纖光柵制作方法有:二次曝光法、彎曲法、光纖傾斜法、錐型光纖縱向應力法、錐型纖芯法、溫度梯度法、復合啁啾光柵法等。然而對于啁啾光纖光柵而言，這些制作方法復雜，制作工藝繁難。另外，通常啁啾光纖光柵在制作過程中需要去除光纖包層，導致制作完畢的啁啾光纖光柵在柵格區(qū)域存在裸纖，造成在實際使用過程中易碎，使用非常不便，所有這些問題都是限制啁啾光纖光柵發(fā)展和應用必須要面對的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的啁啾光纖光柵的制作方法，以克服已有技術的不足。
[0005]本發(fā)明考慮到均勻周期光纖光柵的制作方法和工藝較為成熟，且成本低廉，因此利用成熟的均勻周期光纖光柵的制作方法和工藝制作出均勻周期光纖光柵之后，再通過聚合物封裝均勻光纖光柵，以有效保護裸纖區(qū)域，同時在聚合物封裝過程中，通過控制封裝工藝使得聚合物內(nèi)部產(chǎn)生沿軸向變化的非均勻應力分布，該非均勻應力施加于均勻周期光纖光柵時，既產(chǎn)生軸向非均勻周期分布的應變，同時又產(chǎn)生非均勻周期分布的等效折射率，從而實現(xiàn)了啁啾光纖光柵的制作成功。由于該啁啾光纖光柵不存在裸纖，這為啁啾光纖光柵的實用化應用提供了極大便利。
[0006]本發(fā)明的技術方案包括以下步驟:
[0007]步驟1:將已有的柵格區(qū)裸纖長度為L的均勻周期光纖光柵(I)與光纖耦合器
(10)、寬帶光源(12)和光譜儀(11)相連接，并測量該光纖光柵(I)在自由伸直狀態(tài)下的反射譜中心波長數(shù)值W ;
[0008]步驟2:根據(jù)裸纖長度L，用金屬鋁制作一個長度為1.5L、內(nèi)徑為10?15mm的筒狀體模具(3)，又在筒狀體模具(3)兩端配設中心有通孔的活動平板(4);并用金屬鋁制作一個長度為4L、寬為80?IOOmm的固定平板(5)，將筒狀體模具(3)固定于固定平板(5)上；
[0009]步驟3:將步驟I所述光纖光柵(I)穿過活動平板(4)的中心通孔，并位于筒狀體模具(3)的軸中心線，且光纖光柵(I) 一端通過光纖固定夾具(6)固定于固定平板(5)，光纖光柵(I)另一端通過螺旋測微計(7)固定于固定平板(5)上；[0010]步驟4:調(diào)節(jié)所述螺旋測微計(7)向兩側(cè)拉動光纖光柵(I)以對其施加張力，并以光譜儀(11)實時監(jiān)測光纖光柵(I)的反射峰中心波長；當光譜儀(11)檢測到反射峰中心波長數(shù)值比步驟I所述W數(shù)值大10-4時，螺旋測微計(7)停止拉伸，然后通過光纖固定夾具(13)固定拉伸后的光纖，而后移走螺旋測微計(7)；
[0011]步驟5:將聚合物與相應的固化劑按比例10:1配膠并加熱到熔融狀態(tài)，并在加熱過程中攪拌均勻排除氣泡；而后將所述熔融狀態(tài)的聚合物緩慢倒入上述筒狀體模具(3)中，至完全充滿模具；
[0012]步驟6:將固定平板(5)放入溫箱中進行80-100度的高溫固化，高溫固化時間為1-2小時；高溫固化結(jié)束后從溫箱中取出固定平板(5)，將光纖固定夾具(6)移走，放在室溫下固化，室溫固化時間為1-2小時；
[0013]步驟7:將固定平板(5)放入溫箱中進行50-60度的低溫老化，老化時間在10-15小時，低溫老化結(jié)束后取出固定平板(5)，斷開光纖焊接點9，移走光纖固定夾具(13)，開模并取出封裝后的光纖光柵(I)，即得到了啁啾光纖光柵。
[0014]所述步驟I的均勻周期光纖光柵(I)為光纖布拉格光柵。
[0015]所述步驟5的所述聚合物為環(huán)氧聚氨酯，所述的固化劑是異氰酸酯固化劑。
[0016]所述步驟3和4的光纖固定夾具(6)、光纖固定夾具(13)和和螺旋測微計(7)與固定平臺(5)之間固定連接。
[0017]上述步驟5至7過程中，光譜儀(11)和寬帶光源(12)加電工作，實時監(jiān)測光纖光
柵(I)的反射峰數(shù)據(jù)，以確保封裝過程中光纖光柵反射譜線正常，防止光纖光柵意外受力斷
m
? ο
[0018]本發(fā)明在制作過程中并不是全程對光纖光柵施加張力，僅在高溫固化階段對光纖光柵施加張力，使聚合物由熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)換為固態(tài)；而后在室溫固化階段將施加在光纖光柵兩端的張力釋放，高溫與室溫的溫度差異在聚合物內(nèi)部產(chǎn)生應力，且沿光纖軸向非均勻周期變化，既產(chǎn)生軸向非均勻周期分布的應變，同時產(chǎn)生非均勻周期分布的等效折射率；而后通過低溫老化措施將該聚合物內(nèi)部應力得以鞏固，從而制成了啁啾光纖光柵。
[0019]本發(fā)明是通過聚合物封裝均勻周期光纖光柵的方法獲得啁啾光纖光柵，同時通過封裝提供了對裸纖區(qū)域的有效保護。由于均勻周期光纖光柵的制作工藝發(fā)展成熟、成本低廉，從而對制作啁啾光纖光柵大大提供便利。
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明制作過程所用裝置示意圖。
[0022]圖2為聚合物封裝前均勻周期光纖光柵的反射譜圖。
[0023]圖3為本發(fā)明制成的啁啾光纖光柵的反射譜圖。
[0024]圖中，1.光纖光柵,2.聚合物,3.筒狀體模具，4.活動平板,5.固定平板,6.固定夾具，7.螺旋測微計，8.尾纖，9.熔接點，10.光纖耦合器，11.光譜儀，12.寬帶光源，13.固定夾具，14.尾纖。
【具體實施方式】[0025]實施例
[0026]本實施例制作過程所用裝置如圖1所示，該方法的步驟包括:
[0027]步驟1:采用常用的相位掩模法制作一根布拉格光纖光柵，制作完畢后測量該布拉格光纖光柵柵格裸纖區(qū)的長度為30mm ;將上述光纖光柵(I)的尾纖(8)在光纖熔接點(9)處與光纖耦合器(10)、寬帶光源(12)和光譜儀(11)相連接；連接后寬帶光源(12)和光譜儀(11)加電工作，測量該布拉格光纖光柵(I)在自由伸直狀態(tài)下的反射譜圖，結(jié)果如圖2所示，其反射峰中心波長數(shù)值為1549.936nm。
[0028]步驟2:用金屬招制作一個長度為45mm、內(nèi)徑為Φ 12mm的筒狀體模具(3)。該筒狀體模具(3)兩端設有中心Φ1.0mm通孔的活動平板(4)，該活動平板(4)通過螺孔固定在筒狀體模具(3)兩端上；再用金屬鋁等制作一個長度為120mm、寬為90mm的固定平板(5)，將筒狀體模具(3)固定于固定平板(5)上。
[0029]步驟3:將上述光纖光柵(I)穿過活動平板(4 )的中心通孔固定于筒狀體模具(3 )的中心，光纖光柵(I)一端通過光纖固定夾具(6)固定于固定平板(5),光纖光柵(I)另一端通過螺旋測微計(7)固定于固定平板(5)。
[0030]步驟4:調(diào)節(jié)螺旋測微計(7)向兩側(cè)拉動光纖光柵(I)以對其施加張力，光譜儀
(11)實時監(jiān)測光纖光柵(I)的反射峰中心波長。當光譜儀(11)檢測到反射峰中心波長數(shù)值為1550.091nm時，螺旋測微計(7)停止拉伸，通過光纖固定夾具(13)固定拉伸后的光纖，而后移走螺旋測微計(7)。
[0031]步驟5:將環(huán)氧聚氨酯材料與異氰酸酯固化劑按10:1比例配膠并加熱到熔融狀態(tài)，在加熱過程中攪拌均勻排除氣泡，還可進一步采用真空泵吸除氣泡。而后將所述熔融狀態(tài)的聚氨酯材料緩慢倒入上述模具中，完全充滿筒狀體模具(3)，澆注過程要緩慢，防止氣泡生成。
[0032]步驟6:將固定平板(5)連同固定于其上的筒狀體模具(3)等放入溫箱中進行90度的高溫固化，高溫固化時間為2小時；高溫固化結(jié)束后從溫箱中取出固定平板(5)，將光纖固定夾具(6)移走，放在溫度為18度的室溫下固化，室溫固化時間為2小時。
[0033]步驟7:又將固定平板(5)連同固定于其上的筒狀體模具(3)等放入溫箱中進行60度的低溫老化，光譜儀(11)實時監(jiān)測光纖光柵(I)的反射譜數(shù)據(jù)，低溫老化時間為12小時。低溫老化結(jié)束后斷開光纖焊接點9，移走光纖固定夾具(13)，開模并取出封裝后的光纖光柵，即得到了啁啾光纖光柵。
[0034]本實施例制作的啁啾光纖光柵的反射譜數(shù)據(jù)如圖3所示，能夠?qū)崿F(xiàn)不同波長的色散補償。本實施例制作完成的啁啾光纖光柵不存在裸纖區(qū)域，為啁啾光纖光柵的實用化應用提供了極大便利。
[0035]雖然參照上述實施例詳細描述了本發(fā)明，但是應該理解本發(fā)明并不限于所公開的實施例，對于本專業(yè)領域的技術人員來說，可對其形式和細節(jié)進行各種改變。
【權利要求】
1.一種啁啾光纖光柵的制作方法，其特征在于，該方法的步驟如下: 步驟1:將已有的柵格區(qū)裸纖長度為L的均勻周期光纖光柵(I)與光纖耦合器(10)、寬帶光源(12 )和光譜儀(11)相連接，并測量該光纖光柵(I)在自由伸直狀態(tài)下的反射譜中心波長數(shù)值W ； 步驟2:根據(jù)裸纖長度L，用金屬鋁制作一個長度為1.5L、內(nèi)徑為10?15mm的筒狀體模具(3)，又在筒狀體模具(3)兩端配設中心有通孔的活動平板(4);并用金屬鋁制作一個長度為4L、寬為80?IOOmm的固定平板(5)，將上述筒狀體模具(3)固定于固定平板(5)上； 步驟3:將步驟I所述光纖光柵(I)穿過活動平板(4)的中心通孔，并位于筒狀體模具(3)的軸中心線,且光纖光柵(I)一端通過光纖固定夾具(6)固定于固定平板(5),光纖光柵(O另一端通過螺旋測微計(7)固定于固定平板(5)上； 步驟4:調(diào)節(jié)所述螺旋測微計(7)向兩側(cè)拉動光纖光柵(I)以對其施加張力，并以光譜儀(11)實時監(jiān)測光纖光柵(I)的反射峰中心波長；當光譜儀(11)檢測到反射峰中心波長數(shù)值比步驟I所述W數(shù)值大10-4時，螺旋測微計(7)停止拉伸，然后通過光纖固定夾具(13)固定拉伸后的光纖，而后移走螺旋測微計(7)； 步驟5:將聚合物與相應的固化劑按比例10:1配膠并加熱到熔融狀態(tài)，并在加熱過程中攪拌均勻排除氣泡；而后將所述熔融狀態(tài)的聚合物緩慢倒入上述筒狀體模具(3)中，至完全充滿模具； 步驟6:將固定平板(5)放入溫箱中進行80-100度的高溫固化，高溫固化時間為1-2小時；高溫固化結(jié)束后從溫箱中取出固定平板(5)，將光纖固定夾具(6)移走，放在室溫下固化，室溫固化時間為1-2小時； 步驟7:將固定平板(5)放入溫箱中進行50-60度的低溫老化，老化時間在10-15小時，低溫老化結(jié)束后取出固定平板(5)，斷開光纖焊接點9，移走光纖固定夾具(13)，開模并取出封裝后的光纖光柵(1)，即得到了啁啾光纖光柵。
2.如權利要求1所述的一種啁啾光纖光柵的制作方法，其特征在于所述的均勻周期光纖光柵(I)為光纖布拉格光柵。
3.如權利要求1所述的一種啁啾光纖光柵的制作方法，其特征在于所述的聚合物是環(huán)氧聚氨酯。
4.如權利要求1所述的一種啁啾光纖光柵的制作方法，其特征在于所述的固化劑是異氰酸酯固化劑。
【文檔編號】G02B6/02GK103616742SQ201310670826
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】李智忠, 施聞明, 王易川, 程玉勝 申請人:李智忠