一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光柵濾波器為常用的高精度濾波器，通常采用光刻加工。
[0003]在現(xiàn)有的光纖光柵濾波器的紫外光直接刻寫法中，近似的認(rèn)為控制系統(tǒng)發(fā)射的矩形波占空比與折射率調(diào)制程度之間是線性關(guān)系，而實際存在的非線性會導(dǎo)致光柵的特性劣化。
[0004]在常用的光柵刻寫方法下，光柵濾波器的制作存在一定缺陷。在基于紫外光直接刻寫制作平面光柵技術(shù)的濾波器制作過程中，通過光強(qiáng)調(diào)制或者相位調(diào)制等方法控制折射率變化Anmax，由于材料自身和加工系統(tǒng)等因素的非線性特性，刻寫的光柵濾波器的反射譜與目標(biāo)反射譜存在了差異，使光柵特性發(fā)生劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中由于材料及加工系統(tǒng)等非線性導(dǎo)致的非線性系統(tǒng)誤差;達(dá)到了提升加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)效果。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
[0007]在光纖光柵刻寫過程中，獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ)nmax的非線性關(guān)系的函數(shù)NL;
[0008]求取函數(shù)NL的反函數(shù)NL 一S
[0009]采用反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比；
[0010]其中，執(zhí)行補(bǔ)償操作為預(yù)補(bǔ)償，使得補(bǔ)償后的矩形波的占空比與折射率變化量最大值Δ nmax恢復(fù)線性關(guān)系。
[0011]進(jìn)一步地，獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ)nmax的非線性關(guān)系的操作為:
[0012]從0至100%緩慢改變占空比的大小，通過測量及計算容易得到折射率最大變化值A(chǔ) nmax隨占空比的變化關(guān)系。
[0013]進(jìn)一步地，采用反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比包括初始部和補(bǔ)償因子；
[0014]其中，所述初始部為理想線性條件下初始設(shè)置的計算所述占空比的函數(shù)，所述補(bǔ)償因子為反函數(shù)NL—1。
[0015]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0016]本申請實施例中提供的基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，通過準(zhǔn)確獲取實際加工過程中，占空比信號與光柵折射率最大變化量的非線性關(guān)系函數(shù)NL，求其反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，提前補(bǔ)償占空比控制信號的計算，是的占空比與光柵折射率最大變化量恢復(fù)線性，從而消除非線性關(guān)系以及由之造成的光柵的反射劣化。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例提供的基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法的原理示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例提供的希爾伯特變換光柵和Sine切趾光柵的切趾以及反射
4並曰。
【具體實施方式】
[0019]本申請實施例通過提供一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中由于材料及加工系統(tǒng)等非線性導(dǎo)致的非線性系統(tǒng)誤差;達(dá)到了提升加工精度，消除非線性影響以及優(yōu)質(zhì)導(dǎo)致的反射特性劣化，提升產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)效果。
[0020]參見圖1，為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供技術(shù)方案的總體思路如下:
[0021]—種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
[0022]在光纖光柵刻寫過程中，獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ)nmax的非線性關(guān)系的函數(shù)NL;
[0023]求取函數(shù)NL的反函數(shù)NL 一S
[0024]采用反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比；
[0025]其中，執(zhí)行補(bǔ)償操作為預(yù)補(bǔ)償，使得補(bǔ)償后的矩形波的占空比與折射率變化量最大值Δ rwx恢復(fù)線性關(guān)系。
[0026]獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ)nmax的非線性關(guān)系的操作為:從0至100 %緩慢改變占空比的大小，通過測量及計算容易得到折射率最大變化值Δ nmax隨占空比的變化關(guān)系。
[0027]采用反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比包括初始部和補(bǔ)償因子；其中，所述初始部為初始設(shè)置的計算所述占空比的函數(shù)，所述補(bǔ)償因子為反函數(shù)NL—1。
[0028]通過上述內(nèi)容可以看出，對控制關(guān)系中占空比與折射率最大變化值的非線性關(guān)系進(jìn)行預(yù)算，并通過非線性函數(shù)的反函數(shù)提前進(jìn)行補(bǔ)償，引入線性增強(qiáng)函數(shù)NL—1進(jìn)行補(bǔ)償，使其恢復(fù)線性。通過所述線性增強(qiáng)的方法，提高了基于光柵的光學(xué)濾波器的特性。
[0029]參見圖2，本實施例旨在補(bǔ)償非線性關(guān)系所導(dǎo)致的缺陷，在進(jìn)行補(bǔ)償方案之前，我們首先要測量得到具體非線性關(guān)系。
[°03°] 從0至100%緩慢改變占空比(Duty cycle)的大小，通過測量及計算容易得到折射率最大變化值△ ^^隨占空比的變化關(guān)系，即得到非線性關(guān)系曲線NL，本文以圖2中插圖(a)所示非線性關(guān)系為例。可見，在占空比與折射率最大值變化的關(guān)系中，存在初始閾值，并且最后存在飽和現(xiàn)象。
[0031]由于在已有紫外光直接刻寫光柵的方法中，占空比和折射率最大變化值被近似地認(rèn)為成線性關(guān)系，所以當(dāng)目標(biāo)A nmax(已歸一化)為0.2時，控制系統(tǒng)會將矩形波占空比調(diào)節(jié)為0.2。然而在圖2(a)所示非線性關(guān)系下實際得到的Anmax卻為0.08，小于0.2。同理，目標(biāo)Δnmax為0.8時，控制系統(tǒng)將矩形波占空比調(diào)節(jié)為0.8，實際得到Δ nmax為0.92，大于實際值。
[0032]在矩形波信號的占空控制波導(dǎo)折射率最大變化值前，我們先對非線性進(jìn)行預(yù)算，并提前進(jìn)行補(bǔ)償。對非線性曲線NL求反函數(shù)NL—1，作為補(bǔ)償因子，使占空比先經(jīng)過NL—1計算得到對應(yīng)的補(bǔ)償后的占空比值，如圖2虛線方框所示，其中圖2插圖(b)表示補(bǔ)償函數(shù)NL—1。SP，當(dāng)目標(biāo)Δ nmax為0.8時，按照近似線性關(guān)系所對應(yīng)占空比值為0.8，通過線性補(bǔ)償NL—1(0.8)為0.683，即得到補(bǔ)償以后的占空比設(shè)置值68.3%。通過在非線性過程中加入NL—1計算進(jìn)行補(bǔ)償，使得占空比與A nmax恢復(fù)了線性關(guān)系。
[0033]在圖2所示的非線性條件下，我們做了對Sine切趾光柵和希爾伯特光柵倆種濾波器在非線性條件下與線性補(bǔ)償后的仿真分析，以分析非線性對濾波器反射譜劣化的影響。
[0034]譜線(a)為希爾伯特變換光柵切趾;譜線(b)希爾伯特變換光柵反射譜;譜線(c)Sine光柵切趾;譜線(d)Sinc光柵反射譜，其中實線是非線性條件下，虛線時線性條件下。
[0035]由于非線性的影響，光柵切趾中Anmax弱的部分變得更弱，反射譜也極具劣化，中心平坦部分不再平穩(wěn)、頻譜邊緣抑制比降低產(chǎn)生旁瓣。同時，經(jīng)過補(bǔ)償后的希爾伯特變換頻譜和Sine函數(shù)頻譜中心非常平坦，滾降系數(shù)大，邊緣抑制比高，光柵特性優(yōu)良。線性增強(qiáng)后，希爾伯特變換濾波器的平坦寬譜和中心凹陷與理想希爾伯特變換頻譜非常吻合;基于Sine光柵的矩形濾波器與理想矩形濾波器基本吻合。
[0036]綜上所述，經(jīng)過仿真和分析，可以明顯推知占空比與光柵切趾的線性補(bǔ)償可以有效的改善光柵的光譜特性。
[0037]進(jìn)一步地，在光纖光柵濾波器的制作中，利用光纖對紫外光的光敏性制作光柵是十分普遍的方法。除了通過改變控制系統(tǒng)發(fā)出的矩形波信號占空比來改變折射率最大變化值之外，還有改變曝光時間等其他控制因素可以達(dá)到制作光纖光柵的效果。而在這些控制關(guān)系中，由于材料光敏特性和光柵加工方法，必然也存在類似的非線性關(guān)系，我們同樣可以通過本文方法對其進(jìn)行補(bǔ)償。
[0038]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0039]本申請實施例中提供的基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，通過準(zhǔn)確獲取實際加工過程中，占空比信號與光柵折射率最大變化量的非線性關(guān)系函數(shù)NL，求其反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，提前補(bǔ)償占空比控制信號的計算，是的占空比與光柵折射率最大變化量恢復(fù)線性，從而消除非線性關(guān)系以及由之造成的光柵的反射劣化。
[0040]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟: 在光纖光柵刻寫過程中，獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ) nmax的非線性關(guān)系的函數(shù)NL; 求取函數(shù)NL的反函數(shù)NL—1 ； 采用反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比； 其中，執(zhí)行補(bǔ)償操作為預(yù)補(bǔ)償，使得補(bǔ)償后的矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ)rwx恢復(fù)線性關(guān)系。2.如權(quán)利要求1所述的基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，其特征在于，獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值A(chǔ) nmax的非線性關(guān)系的操作為: 從0至100%緩慢改變占空比的大小，通過測量及計算容易得到折射率最大變化值Δ1^\隨占空比的變化關(guān)系。3.如權(quán)利要求2所述的基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，其特征在于: 采用反函數(shù)NL—1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比包括初始部和補(bǔ)償因子； 其中，所述初始部為理想線性條件下初始設(shè)置的計算所述占空比的函數(shù)，所述補(bǔ)償因子為反函數(shù)NL—、
【專利摘要】本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于線性增強(qiáng)光柵的光學(xué)濾波器的補(bǔ)償方法，包括以下步驟：在光纖光柵刻寫過程中，獲矩形波的占空比與折射率變化量最大值Δnmax的非線性關(guān)系的函數(shù)NL；求取函數(shù)NL的反函數(shù)NL-1；采用反函數(shù)NL-1作為補(bǔ)償因子，計算所述矩形波的占空比；其中，執(zhí)行補(bǔ)償操作為預(yù)補(bǔ)償，使得補(bǔ)償后的矩形波的占空比與折射率變化量最大值Δnmax恢復(fù)線性關(guān)系。本發(fā)明通過獲取非線性函數(shù)，并以此為依據(jù)計算補(bǔ)償因子進(jìn)行提前補(bǔ)償消除非線性因素導(dǎo)致的光柵反射特性劣化。
【IPC分類】G02B6/02, G02B5/20
【公開號】CN105487169
【申請?zhí)枴緾N201510892077
【發(fā)明人】司馬朝坦, 劉柏蘭, 余宇, 楊威, 楊旺
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月4日