專利名稱：用于布拉格光柵的光纖及使用光纖的纖維布拉格光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于纖維布拉格光柵(Bragg grating)的光纖，尤其是涉及一種用于光波導(dǎo)型布拉格光柵的光纖，其中，衍射光柵形成于光纖內(nèi)或光波導(dǎo)管內(nèi)；同時(shí)本發(fā)明還涉及一種使用光纖的纖維布拉格光柵。
現(xiàn)有各種類型的用于光學(xué)器件的衍射光柵。然而，在光纖通訊系統(tǒng)中使用的衍射光柵，適合于采用一種光波導(dǎo)型衍射光柵，這種類型的光柵易于與光波導(dǎo)管相連，且具有較小的導(dǎo)入損失。
傳統(tǒng)的光波導(dǎo)型衍射光柵是按如下方式制備的例如，在摻有氧化鍺(GeO2)而具有高折射率芯線的石英基光纖上進(jìn)行紫外線照射，以引起芯線的折射率進(jìn)行周期性的變化。
然而，對于用上述傳統(tǒng)方法制成的衍射光柵，由于熱膨脹，會引起在折射率發(fā)生變化的部位上的柵距的改變。而且，由于有效折射率隨溫度而變化，考慮到與衍射光柵所安裝的位置的關(guān)系，反射波長(即“布拉格波長”)也會由于環(huán)境溫度的變化而改變。
為解決以上問題，本發(fā)明目的在于提供一種在布拉格光柵中使用的光纖，使用這種纖維，可使得即使環(huán)境溫度發(fā)生變化，也能保證布拉格波長所發(fā)生的變化量達(dá)到最小值。
本發(fā)明的另一目的在于用光纖提供一種布拉格纖維光柵。
據(jù)此，為達(dá)到上述目的，在此所提供的光纖包括一個用于傳導(dǎo)光線的芯線，它是用一種將氧化鍺(GeO2)加入到氧化硅(SiO2)中的材料制成的；一個包層，它由將一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料加入到SiO2中而制成的。包層的折射率低于芯線的折射率，加到包層的材料可優(yōu)先選擇氧化鋯(ZrO2)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所提供的用于纖維布拉格光柵的光纖包括一個用于導(dǎo)光的芯線，它是用一種將GeO2加入到SiO2中的材料制成的；一個至少包含有SiO2的內(nèi)包層，它的折射率低于芯線的折射率；一個外包層，它是由將一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料加入到SiO2中而制成的。外包層包圍內(nèi)包層，加給包層的材料可優(yōu)先選擇ZrO2。
為達(dá)到第二個目的，本發(fā)明所提供的纖維布拉格光柵包括一個用于導(dǎo)光的芯線，它是用一種將GeO2加入到SiO2中的材料制成的；一個包層，它是由將一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料加入到SiO2中而制成的，包層的折射率低于芯線的折射率，其中，在芯線內(nèi)提供了一個沿光軸具有多個折射率變化的部分的布拉格光柵區(qū)。在此，加給包層的材料可優(yōu)先選擇ZrO2。
通過對以下最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，就會使得本發(fā)明的上述目標(biāo)和優(yōu)勢更為明顯。最佳實(shí)施例的


如下圖1和圖2顯示了使用氧化鈦(TiO2)的用于衍射光柵的光纖的物理結(jié)構(gòu)和折射率分布。
圖3顯示了熱膨脹系數(shù)變化與TiO2和ZrO2濃度之間的關(guān)系；以及圖4顯示了一種通過在要產(chǎn)生光纖光柵的部分進(jìn)行紫外線照射而制成的纖維布拉格光柵。
在此，本發(fā)明將參照附圖詳述如下。
圖1和圖2顯示了可用于制作纖維布拉格光柵的光纖，其中，其上部顯示了光纖的物理結(jié)構(gòu)，下部則相應(yīng)顯示了光纖的折射率分布。
圖1所顯示的光纖是由一根芯線11和一個包層12所組成的。在此，為了通過芯線11導(dǎo)光，芯線11的折射率必須高于包層12的折射率。圖2所示的光纖是由芯線21、內(nèi)包層22和外包層23所組成的。為了通過芯線21導(dǎo)光，芯線21的折射率必須高于內(nèi)包層22的折射率。
在圖1所示的光纖的結(jié)構(gòu)中，芯線11是由GeO2和SiO2制成的，包層12是由TiO2或ZrO2和SiO2制成的。在圖2所示的光纖的結(jié)構(gòu)中，芯線21是由GeO2和SiO2制成的，內(nèi)包層22是由SiO2制成的，外包層23是由TiO2或ZrO2與SiO2制成的。
更具體地，在圖1中，芯線11是通過將GeO2摻入到SiO2中形成的。包層12的折射率低于芯線11的折射率，它是通過將TiO2或ZrO2包含到SiO2中而形成的。在圖2中所顯示的雙包層光纖中，其芯線21是通過將GeO2包含到SiO2中形成的。內(nèi)包層22的折射率低于芯線21的折射率，它的形元混合，所述單元包括(a)一層多孔鋪展層，(b)與所述多孔鋪展層液體接觸的一層或多層其它的層，包括(i)一種能與蛋白質(zhì)和鉬酸根離子反應(yīng)引起所述染料的光吸收或反射強(qiáng)度變化的染料；(ii)一種鉬酸鹽；(iii)一種包含丙烯酰胺的聚合物，其中所述染料，所述鉬酸鹽和所述包括丙烯酰胺的聚合物可一起存在于同一層中，或者以任何混合的形式或單獨(dú)存在于所述單元的各層中；(c)一種載體；和(C)測定染料的光吸收或反射強(qiáng)度的變化，從而對蛋白質(zhì)進(jìn)行測定。</claim><claim>9、一種測定蛋白質(zhì)的干式分析單元，所述單元包括(A)一層多孔鋪展層(B)與所述多孔鋪展層液體接觸的一層或多層其它的層，包括(i)一種能與蛋白質(zhì)和鉬酸根離子反應(yīng)引起所述染料的光吸收或反射強(qiáng)度變化的染料；(ii)一種鉬酸鹽；(iii)一種包含丙烯酰胺的聚合物；(iv)具有下面結(jié)構(gòu)通式的羥基羧酸
其中R1和R2獨(dú)立地為H、-CH3、-CH2CH3或-CH2OH，并且M為H，或帶正電金屬離子或非金屬抗衡離子，其中所述染料，所述鉬酸鹽，所述包含丙烯酰胺的聚合物和所述羥基羧酸可一起存在于同一層中，或者以任何混合的形式或單獨(dú)存在于所述單元的各層中；和(C)一種載體。</claim><claim>10、一種測定蛋白質(zhì)的方法，包括(A)讓被推測含有蛋白質(zhì)的液體樣品與干式分析單元接觸，其中該干式的關(guān)系式，最好是將變化量置為零。然而，在公式(2)中，n/T是正的常數(shù)，而且，對于熱膨脹系數(shù)起決定性因素的Λ/T值也根據(jù)形成芯線所用材料類型的不同而變化。因此，可以通過使用一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料形成包層的方式來使得布拉格波長隨溫度變化的變化量達(dá)到最小值。
具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料包括TiO2和ZrO2。圖3給出了熱膨脹系數(shù)的變化與TiO2和ZrO2的濃度(摩爾濃度)的關(guān)系。參照圖3，TiO2和ZrO2的熱膨脹系數(shù)均為負(fù)值，在處于同一濃度水平時(shí)，ZrO2的熱膨脹系數(shù)的絕對值大約是TiO2的熱膨脹系數(shù)絕對值的4倍。因此，具有ZrO2的而不是TiO2的光纖，能夠提供一種對溫度更為敏感且更為可靠的纖維布拉格光柵。
在如圖1和圖2所示的光纖的形成光柵的部分進(jìn)行紫外線照射，從而制備出如圖4所示的纖維布拉格光柵。進(jìn)一步，這種纖維布拉格光柵可用于光學(xué)器件或者元件中如耦合器、反射濾光器、Febry-Perot濾光器等等。
依據(jù)本發(fā)明，在制作將用于形成纖維布拉格光柵的光纖時(shí)，使用一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料來制備這種光纖，從而使得布拉格波長根據(jù)溫度而產(chǎn)生的變化量的達(dá)到最小。因此，可以獲得這樣一種纖維布拉格光柵，其布拉格波長幾乎不隨該纖維布拉格光柵所安裝的環(huán)境溫度以及光柵自身溫度的改變而變化，從而增加了在WDM(Wavelength divisionmultiplexing波分多路復(fù)用)通信等領(lǐng)域中的這種纖維布拉格光柵的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種用于纖維布拉格光柵的光纖，其特征在于，其中包括一個用于導(dǎo)光的芯線，它是用一種將氧化鍺(GeO2)加入到氧化硅(SiO2)中的材料制成的；以及一個包層，它是由將一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料加入到氧化硅(SiO2)中而制成的，該包層的折射率低于芯線的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，加到包層中的材料是氧化鋯(ZrO2)。
3.一種用于纖維布拉格光柵的光纖，其特征在于，其中包括一個用于導(dǎo)光的芯線，它是用一種將氧化鍺(GeO2)加入到氧化鋯(SiO2)中的材料制成的；一個至少包含有氧化硅(SiO2)的內(nèi)包層，該層的折射率低于芯線的折射率；以及一個外包層，它是由將一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料加入到氧化硅(SiO2)中而制成的，其中外包層包圍著內(nèi)包層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖，其特征在于加給外包層的材料是氧化鋯(ZrO2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖，其特征在于外包層是通過進(jìn)一步將硼(B)和氟(F)加入到氧化鋯(SiO2)中而形成的。
6.一種纖維布拉格光柵，其中包括一個用于導(dǎo)光的芯線，它是用一種將氧化鍺(GeO2)加入到氧化硅(SiO2)中的材料制成的；以及一個包層，它是由將一種具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料加入到氧化硅(SiO2)中而制成的，包層的折射率低于芯線的折射率，其特征在于，在芯線內(nèi)提供了一個沿光軸具有多個折射率變化的部分的布拉格光柵區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的纖維布拉格光柵，其特征在于，加到外包層中的材料是氧化鋯(ZrO2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的纖維布拉格光柵，其特征在于，該包層包括一個至少包含有氧化硅(SiO2)的內(nèi)包層，該層的折射率低于芯線的折射率；以及一個至少包含有氧化鋯(ZrO2)的外包層，該層包圍著內(nèi)包層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的纖維布拉格光柵，其特征在于，該外包層是通過進(jìn)一步將硼(B)和氟(F)加入到氧化硅(SiO2)中而形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于纖維布拉格光柵的光纖以及一種使用該光纖的纖維布拉格光柵。這種光纖包括一個用于導(dǎo)光的芯線,它是用一種將氧化鍺(GeO
文檔編號G02B6/02GK1240942SQ9910923
公開日2000年1月12日 申請日期1999年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月24日
發(fā)明者白云出, 吳慶煥 申請人:三星電子株式會社