CN103941329A - 一种套嵌光纤光栅滤波器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套嵌光纤光栅滤波器的制备方法，其特征是：以波长为248nm的氩离子紫外激光器在长周期光纤光栅的光栅写入区域采用相位掩膜法写入布拉格光纤光栅，获得套嵌光纤光栅滤波器。本发明套嵌光纤光栅滤波器的制备方法工艺简单，且所获得的滤波器具有高于40dB的消光比和小于1nm的滤波带宽且滤波中心波长可精确控制；通过对长周期光纤光栅的光栅写入区域进行分段写入不同反射中心波长的布拉格光纤光栅，可获得结构紧凑的套嵌光纤光栅多波长滤波器。
Description
技术领域
本发明涉及一种套嵌光纤光栅滤波器的制备方法。
背景技术
随着光纤光栅技术的飞速发展，大量基于光纤光栅的光纤器件在光纤通信和光纤传感中得到广泛应用。如光纤滤波器，光纤耦合器，复用/解复用器等。而光纤光栅滤波器作为光纤通信中的一个重要的无源器件，它的出现才真正实现了全光纤型滤波器。此外，光纤光栅滤波器具有制作成本低、与光纤兼容且易于集成等优点，是光纤通信系统中理想的器件。
目前，基于光纤光栅型的光纤滤波器，如公开号CN2559992Y发明专利所描述的一种波长可调谐光纤光栅滤波器，是运用光栅压缩的方法和装置来实现滤波波长的可调谐。但是其所采用的光栅压缩调谐装置结构复杂、体积较大，因而限制其的应用范围。公开号CN101915961A发明专利所描述的一种多级联光纤光栅滤波器，是由多个中心周期不同的光纤光栅组首尾串联而成，而光纤光栅组主要由多个中心周期相同的单元光栅首尾串联构成。由于该结构的光纤光栅滤波器包含多个光纤光栅组，直接导致其体积大，制作过程复杂。此外，现有光纤光栅滤波器均采用了传统的光栅掩膜模板的写入方法，制作成本高，且其形成的滤波消光比低，一般布拉格光纤光栅滤波器很难超过30dB。现有制作多波长滤波器的方法主要是采用光纤光栅级联的方式，这种光栅级联结构因单个光纤光栅之间间距较大，很难实现小尺寸的光纤光栅多波长滤波器。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种套嵌光纤光栅滤波器的制备方法，以期简化制作工艺，实现高消光比、窄带宽，滤波中心波长可精确控制的套嵌光纤光栅滤波器，且可实现结构紧凑的套嵌光纤光栅多波长滤波器。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明套嵌光纤光栅滤波器的制备方法，其特点是：
以波长为248nm的氩离子紫外激光器在长周期光纤光栅的光栅写入区域采用相位掩膜法写入布拉格光纤光栅，获得套嵌光纤光栅滤波器。
本发明的制备方法，其特点也在于：
所述长周期光纤光栅按如下方法进行制备：将光纤的光栅待写入区域的光纤涂覆层剥除，使光纤包层暴露；采用喷墨打印技术，将光刻胶喷涂于暴露出的光纤包层表面，以周期性间距的光刻胶涂层包覆光纤包层，将光刻胶涂层烘干；采用波长为248nm的氩离子紫外激光器对暴露出的光纤包层进行扫描曝光，未包覆光刻胶涂层的光纤包层和位于其内部的纤芯感光，经感光的纤芯产生光致诱导折射率变化；去除光刻胶涂层，获得长周期光纤光栅。
所述光纤为光敏光纤或经过高压载氢处理的普通光纤。
所述经过高压载氢处理的普通光纤为普通石英光纤或光子晶体光纤。
可通过写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅实现对所述套嵌光纤光栅滤波器的滤波中心波长的调控。
可通过对所述长周期光纤光栅的光栅写入区域进行分段，每段写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅，获得套嵌光纤光栅多波长滤波器。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明套嵌光纤光栅滤波器的制备方法，工艺简单，且所获得的滤波器具有高于40dB的消光比和小于1nm的滤波带宽；
2、本发明在套嵌光纤光栅滤波器的制备过程中，通过写入不同反射中心波长的布拉格光纤光栅，可以获得具有不同滤波中心波长的套嵌光纤光栅滤波器，实现了滤波中心波长的精确调控，方法简单；
3、本发明在套嵌光纤光栅滤波器的制备过程中，通过对长周期光纤光栅的光栅写入区域的不同位置写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅，使得所获得的套嵌光纤光栅滤波器在不同位置具有不同的滤波中心波长，即获得了一种结构紧凑的套嵌光纤光栅多波长滤波器。
附图说明
图1为本发明喷墨打印长周期光纤光栅示意图；
图2为本发明长周期光纤光栅预曝光写入示意图；
图3为本发明布拉格光纤光栅套嵌曝光示意图；
图中标号：1光纤涂覆层，2光纤包层，3纤芯，4光刻胶，5光刻胶涂层，6光纤夹具，7喷墨打印设备，8氩离子紫外激光器，9长周期光纤光栅预曝光区域，10布拉格光纤光栅相位掩膜板。
具体实施方式
实施例1
本实施例按如下步骤制备套嵌光纤滤波器：
1、使用光纤剥线钳将光敏光纤长度为2cm的区域的光纤涂覆层1剥除，使光纤包层2暴露，以该区域作为光栅写入区域；并用酒精将光纤包层2表面擦试干净。长周期光纤光栅写入区域的长度及位置可以根据需要选择。
2、将清洁干净的光敏光纤通过光纤夹具6固定，然后放置在喷墨打印设备7的平台上；如图1所示，操作喷墨打印设备，沿光敏光纤轴向将光刻胶4喷涂于暴露出的光纤包层2表面，以周期性间距的光刻胶涂层5包覆光纤包层2，形成长周期光纤光栅周期性的图形结构，再将光刻胶涂层5烘干（100℃下烘干1分钟）。本实施例中喷墨打印具体参数：采用正性光刻胶RZJ-304-25CP，喷头孔径为50μm，光刻胶液滴出口速度为2m/s，光刻胶液滴直径约80μm，光刻胶液滴体积为300pl，喷头至光纤包层表面距离为1.5mm。光刻胶涂层5厚度约5μm，光栅周期为350μm，占空比为0.5。
3、预曝光：如图2所示，采用波长为248nm的氩离子紫外激光器8对暴露出的光纤包层2进行扫描曝光（调节激光器功率为40mW，控制光斑扫描速度为10μm/s），未包覆光刻胶涂层5的光纤包层2和位于其内部的纤芯3感光，经感光的纤芯3产生光致诱导折射率变化，形成长周期光纤光栅预曝光区域9。
4、光栅写入完成后，将光敏光纤表面的光刻胶涂层5使用丙酮浸泡去除，并用去离子水冲洗，35℃烘干，即得长周期光纤光栅。
5、二次曝光：如图3所示，将完成制作的长周期光纤光栅的光栅写入区域固定在反射中心波长为1541.1nm的布拉格光纤光栅相位掩膜板10的正后方，且长周期光纤光栅预曝光写入区域紧贴布拉格光纤光栅相位掩膜板。采用波长为248nm的氩离子紫外激光器8通过布拉格光纤光栅相位掩膜板10用平行入射方式照射光栅写入区域（调节激光器功率为45mW，控制光斑扫描速度为5μm/s），使得光栅写入区域进行二次曝光，光栅写入区域的光纤包层2及位于其内部的纤芯3再次感光，经感光的纤芯3再次产生光致诱导折射率变化，实现布拉格光纤光栅结构的套嵌写入，最终完成套嵌光纤光栅滤波器的制作。
通过可调谐光源测试，本实施例所获得的套嵌光纤光栅滤波器的滤波中心波长为1541.1nm，消光比为48dB，滤波带宽为0.12nm。
实施例2
本实施例按与实施例1相同的方式制备套嵌光纤光栅滤波器，区别在于所选用的布拉格光纤光栅相位掩膜板的反射中心波长为1529.2nm。通过可调谐光源测试，本实施例所获得的套嵌光纤光栅滤波器的滤波中心波长为1529.2nm，消光比为45dB，滤波带宽为0.15nm。
因此，通过选用不同反射中心波长的布拉格光纤光栅相位掩膜板，通过写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅可以获得具有不同滤波中心波长的套嵌光纤光栅滤波器，实现了滤波中心波长的精确调控，方法简单。
综上所述，本发明可实现消光比高于40dB，滤波带宽小于1nm，且滤波中心波长可精确控制的套嵌光纤光栅滤波器。
实施例3
本实施按与实施例1相同的方式制备套嵌光纤光栅滤波器，区别在于：将长周期光纤光栅的光栅写入区域等分成两段，分别写入反射中心波长为1529.2nm和1541.1nm的布拉格光纤光栅，使得所获得的套嵌光纤光栅滤波器具有1529.2nm和1541.1nm的两种不同的滤波中心波长。
因此，通过对长周期光纤光栅的光栅写入区域的不同位置写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅，所获得的光纤光栅滤波器在不同位置具有不同的滤波中心波长，即获得了一种结构紧凑的套嵌光纤光栅多波长滤波器。
Claims (6)
1.一种套嵌光纤光栅滤波器的制备方法，其特征是：
以波长为248nm的氩离子紫外激光器（8）在长周期光纤光栅的光栅写入区域采用相位掩膜法写入布拉格光纤光栅，获得套嵌光纤光栅滤波器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：
所述长周期光纤光栅按如下方法进行制备：将光纤的光栅待写入区域的光纤涂覆层(1)剥除，使光纤包层(2)暴露；采用喷墨打印技术，将光刻胶(4)喷涂于暴露出的光纤包层(2)表面，以周期性间距的光刻胶涂层(5)包覆光纤包层(2)，将所述光刻胶涂层(5)烘干；采用波长为248nm的氩离子紫外激光器(8)对暴露出的光纤包层(2)进行扫描曝光，未包覆光刻胶涂层(5)的光纤包层(2)和位于其内部的纤芯(3)感光，经感光的纤芯(3)产生光致诱导折射率变化；去除光刻胶涂层(5)，获得长周期光纤光栅。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述光纤为光敏光纤或经过高压载氢处理的普通光纤。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述经过高压载氢处理的普通光纤为普通石英光纤或光子晶体光纤。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：可通过写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅实现对所述套嵌光纤光栅滤波器的滤波中心波长的调控。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：可通过对所述长周期光纤光栅的光栅写入区域进行分段，每段写入具有不同反射中心波长的布拉格光纤光栅，获得套嵌光纤光栅多波长滤波器。
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