CN102393292B - 一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤光栅的制作领域，具体指一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法及其装置。现有方法在刻写时由于需要通过调整偏振控制器使监测光栅参数的光源的偏振轴与保偏光纤的偏振轴重合，因此使得刻写光纤光栅比较费时；同时还由于刻写过程中的不稳定性而造成测量的光纤光栅参数不准确，合格率低。本发明提供的方法是将保偏光纤中用于监测光栅参数的光源的偏振轴上的光栅参数直接转化为保偏光纤的偏振轴上的光栅参数；利用该方法的装置是将保偏光纤的另一端直接连接光源。本发明采用上述方法及装置后不需要调节控制器，进而提高了生产效率，并且杜绝了光栅刻写过程中硬件控制器带来的不稳定性，提高生产效率。

Description

一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法及其装置

技术领域

本发明属光无源器件制作领域，涉及一种保偏光纤光栅的制作，尤其是指一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法及其控制装置。

背景技术

保偏光纤在刻写光栅时要求其所测的光栅参数是在光纤的某一个偏振轴(慢轴，或45度轴(一般将45度轴称之为混合轴，即光能量在快轴和慢轴各传播一半)上，为了满足此种要求，目前现行的刻栅方法是在光源与光纤之间连接一硬件控制器(如偏振控制器)，而在刻写光纤光栅时必须通过调节硬件控制器用于监测光纤光栅参数的光源的偏振轴与保偏光纤的上述偏振轴重合，这样所得的用于萃取光纤光栅参数的图谱才可以清晰地辨别光栅光谱并且很容易地通过图谱测量到光纤光栅参数。但此种方法在刻写时由于需要调整硬件控制器，而硬件控制器的调节十分不便，因此使得刻栅比较费时；同时还由于刻写过程中硬件控制器的不稳定性(如硬件控制器的偏振态、温度、应力、光源的偏振态等)而造成测量的光栅参数不准确，光纤光栅生产效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法及装置，该方法及其装置中无需使用硬件控制器进行调节，使得光栅的刻写时间短、稳定性高、成品率高。

本发明为了实现上述目的，采用的技术方案是：一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，是在保偏光纤中刻写光栅时，无论光信号在保偏光纤上的分布状况如何，其利用软件的方式，将保偏光纤中用于监测光栅参数信息的光源偏振轴上的光栅参数直接转化为保偏光纤偏振轴上的光栅参数；所用的软件使用付立叶变换类软件。

本发明提供的一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，其是将用于监测光栅参数的光源的光源偏振轴与用于刻写光栅的保偏光纤的偏振轴所形成的夹角上的光栅参数直接转化为沿所需角度上的光栅参数；该偏振轴可以是保偏光纤的慢轴或45度轴。

上述保偏光纤的偏振轴与光源偏振轴可以成任意角度；也就是在0-360°内均可。

本发明提供的一种在保偏光纤中刻写光纤光栅时的光栅参数测量方法，具体包括下述步骤：

(1)光源直接连接保偏光纤，通过光谱仪获取保偏光纤上光源偏振轴上的光栅图谱；

(2)将图谱中光纤偏振轴与光源偏振轴所成夹角带来的干涉信号滤除；

(3)从图谱信息中获取光源偏振轴与光纤偏振轴所成的夹角；

(4)从图谱中萃取光源偏振轴上光栅参数；

(5)根据上述夹角和光源偏振轴上光栅参数获取保偏光纤偏振轴上的光栅参数。

上述光纤偏振轴与光源偏振轴所形成的夹角是0-360°。

上述保偏光纤为熊猫型，领结型。

上述保偏光纤的传输波长为980nm、1480nm或其它波长。

上述保偏光纤的光栅是布拉格光栅。

上述保偏光纤的光栅是单栅、双栅、多栅、切趾或其它类型的光栅。

利用上述的方法，本发明同时还提供一种用于实现在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数的测量装置，包括光源、保偏光纤及光谱仪，保偏光纤的一端与光谱仪连接，保偏光纤的另一端直接与光源连接。

本发明相对于现有技术来说，无需通过硬件控制器(偏振控制器)将用于监测光栅参数的光源的偏振轴与用于刻写光栅的保偏光纤的偏振轴重合，在光源偏振方向与保偏光纤的偏振轴形成任何角度的情况下，用软件的方法可直接将沿任意轴的光栅图谱转换到所需的轴上的光栅图谱，因此无需将光源与偏振轴对准的工序，从而减少了光栅加工时间，提高了生产效率，并且杜绝了光栅刻写过程中使用硬件控制器带来的不稳定性，提高生产效率。

附图说明

图1是光纤光栅参数监测装置原理图。

图2是监测光栅参数的光源的偏振轴与用于刻写光栅的保偏光纤的偏振轴重合时的图谱。

图3是监测光栅参数的光源的偏振轴与用于刻写光栅的保偏光纤的偏振轴不重合时的图谱。

图中，1-光源，2-光源偏振轴，3-保偏光纤，4-光谱仪，5-计算机。

具体实施方式

保偏光纤3在刻写光栅时，必须借用偏振控制器将用于监测光栅参数的光源1的光源偏振轴2与保偏光纤3的偏振轴(光纤慢轴或45度轴)重合，这样所得光栅图谱可以清晰地辨别并且萃取到光纤光栅参数，如图2所示；而光栅图谱是用光谱仪4实时测量经由光栅的光强随波长而变得图谱；如果监测光栅参数的光源1的光源偏振轴2与用于刻写光栅的保偏光纤3的偏振轴(慢轴或45度轴)不重合，在光纤光栅刻写过程中，得到的图谱由于监测光栅参数的光源的偏振方向与用于刻写光栅的保偏光纤3的偏振轴不重合而引入了一个光干涉信号，造成光信号紊乱，图谱失真，那么用于萃取光栅参数的光谱呈现如图3所示的紊乱状。本发明就是采用付立叶变化法处理紊乱图谱，后并将光干涉信号从该图谱中滤除，然后采用平滑，去斜率等信号处理方法，来处理未经或已经由付里叶变换类方法处理后的图谱，计算机5再从图谱中计算用于监测光栅参数的光源的光源偏振轴2与用于刻写光栅的保偏光纤3的偏振轴所形成的任意方向的角度后，从图谱中萃取沿该角度方向的光栅参数，最后从图谱中计算出的角度和其他信息修正萃取的沿上述角度方向的光栅参数以得到沿保偏光纤3的偏振轴方向的光栅参数。

因此，本发明提供的刻写光栅时的光栅参数测量装置，无需使用偏振控制器，如图1所示，该装置由光源1、计算机5、光谱仪4、光路平台(将激光曝光与光纤上，并可使光纤离开或进入曝光区的所有器件组合)组成，保偏光纤3两端分别连接光源1输出端和光谱仪4输入端，光谱仪4输出端与计算机5连接，光路平台与现有技术中采用的一致。

利用本发明的上述装置刻写光纤光栅时，具体包括如下步骤：

1、保偏光纤3光栅刻写的准备过程中，无需使用偏振控制器将用于监测光栅参数的光源1的偏振方向与用于刻写光栅的保偏光纤3的偏振轴重合，而直接将保偏光纤3与光谱仪4连接，并进行光路平台搭建；

2、刻写过程中用光谱仪4实时测量经由光栅的光强的随波长而变得图谱；此图谱由于监测光栅参数的光源的偏振方向与用于刻写光栅的保偏光纤的偏振轴不重合而引入了一个光干涉信号，造成光信号紊乱，图谱失真；

3、计算机5内同时安装有付里叶变换软件，通过付里叶变换方法处理上述图谱并将上述光干涉信号从上述图谱中滤除；

4、计算机5内安装有信号处理方法，如平滑，去斜率等，来处理上述未经或已经付里叶变换方法处理的上述图谱；

5、从上述图谱中计算用于监测光栅参数的光源的偏振轴与用于刻写光栅的保偏光纤的上述偏振轴所形成的任意方向的角度；

6、从上述图谱中萃取沿上述角度方向的光纤光栅参数；

7、用上述图谱中计算出的角度和其他信息修正上述萃取的沿上述角度方向的光栅参数以得到沿保偏光纤的偏振轴方向的光栅参数。

本发明的上述方案中，涉及的付里叶变换方法、平滑、去斜率等信号处理方法为现有常规技术方法，本发明在此未作详细说明，因此凡是与本发明实质内容相同或相似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，是在保偏光纤偏振轴与光源偏振轴成任意角度的情况下，将用于监测光栅参数的光源的光源偏振轴与用于刻写光栅的保偏光纤偏振轴所形成的夹角上的光栅参数直接转化为沿所需角度上的光栅参数，其特征在于：包括下述步骤：

  a、光源直接连接保偏光纤，通过光谱仪获取保偏光纤上光源偏振轴上的光纤光栅图谱；

  b、将图谱中光纤偏振轴与光源偏振轴所成夹角带来的干涉信号滤除；

  c、从图谱中获取光源偏振轴与光纤偏振轴所成的夹角；

  d、从图谱中萃取光源偏振轴上光栅参数；

  根据上述夹角和光源偏振轴上光栅参数获取光纤偏振轴上的光栅参数。

2.根据权利要求1所述的一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，其特征在于：上述光纤偏振轴与光源偏振轴所形成的夹角是0-360°。

3.根据权利要求1所述的一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，其特征在于：上述保偏光纤为熊猫型，领结型。

4.根据权利要求3所述的一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，其特征在于：上述保偏光纤传输波长为980nm、1480nm波长。

5.根据权利要求4所述的一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，其特征在于：上述保偏光纤的光栅是布拉格光栅。

6.根据权利要求5所述的一种在保偏光纤中刻写光栅时的光栅参数测量方法，其特征在于：所述的布拉格光栅是单栅、双栅、多栅、切趾光栅。

7.一种实现上述任意一权利要求所述方法的装置，其特征在于：包括光源（1）、保偏光纤（3）及光谱仪（4），光谱仪（4）输出端与计算机（5）相连接，保偏光纤（3）的一端与光谱仪（4）输入端连接，其特征在于：所述保偏光纤（3）的另一端直接连接光源。

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