CN106571873A - 一种基于plzt调谐啁啾光纤光栅的方法 - Google Patents

一种基于plzt调谐啁啾光纤光栅的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,首先,搭建基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置:将线性啁啾光纤光栅粘于PLZT陶瓷片上表面,紫外灯置于PLZT陶瓷片上方,宽光谱激光器接入光环形器的1端口,光环行器的2端口接线性啁啾光纤光栅的输入端,光环行器的3端口接光谱分析仪;其次,利用紫外灯照射PLZT陶瓷片,通过控制光照强度和光照时间,改变PLZT陶瓷片形变量,进而对啁啾光纤光栅进行实时调谐。本发明不受电磁场影响,不受空间尺寸限制,精度高,调谐范围大,且成本低。

Description

一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域,具体涉及一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法。
背景技术
镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷作为一种智能的光致形变材料,它能将光能直接转化为机械能,在紫外光的照射下产生形变,消除了中间的机械能传动误差,可以实现远程光控非接触式驱动,并且不受电磁干扰,这些特性使得PLZT陶瓷片在微光驱动领域具有广泛的应用前景。
啁啾光纤光栅作为光延迟器件中的核心器件,受到国内外学者的普遍关注。而对于啁啾光纤光栅的调谐,更是在研究其特性过程中的重点。现有的调谐手段包括温度调谐、应力调谐(简支梁调谐、压电陶瓷调谐)、磁致伸缩棒调谐等。通过调谐啁啾光纤光栅,来达到改变其啁啾系数和反射谱平移量的目的,从而得到相应的光延时特性。然而这些调谐方式有的存在不同程度的迟滞效应,有的受到空间大小的限制,有的极易受到电磁场的干扰产生振荡。所以,需要一种新的调谐方式,减轻或克服以上因素的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,基于光致形变材料的调谐方式,在光纤通信中能够对光延迟时间进行实时地控制。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,方法步骤如下:
步骤一:搭建基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置:
所述基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置包括宽光谱激光器、光环行器、光谱分析仪、紫外灯、PLZT陶瓷片和线性啁啾光纤光栅。
通过环氧树脂胶将线性啁啾光纤光栅沿PLZT陶瓷片的长度方向水平粘于PLZT陶瓷片上表面的正中位置;将紫外灯置于PLZT陶瓷片上表面正上方,使光源输出端口正对PLZT陶瓷片的上表面;将宽光谱激光器的输出端接入光环形器的1端口,光环行器的2端口接线性啁啾光纤光栅的输入端,光环行器的3端口接光谱分析仪。
步骤二:打开宽光谱激光器和光谱分析仪,观察并记录无紫外灯照射PLZT陶瓷片的情况下,宽光谱激光器输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅反射后,在光谱分析仪上的光谱分布,包括反射谱起始波长、终止波长和谱宽范围。
步骤三:打开紫外灯,设置紫外灯的光照强度和光照时间,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅反射后,在光谱分析仪上的光谱分布,同时记录此时相对之前反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值。
步骤四:按照100mW/cm2的增量,继续增大紫外灯的光照强度,保持光照时间与步骤三相同,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅反射后,在光谱分析仪上的光谱分布,同时记录此时相对步骤二的反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值。
步骤五:重复步骤四,记录到光照强度超过6000mW/cm2停止。
步骤六、根据上述记录的反射谱起始波长、终止波长、谱宽范围、相对步骤二的反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值,绘制线性啁啾光纤光栅在PLZT陶瓷片调谐下的反射谱,从而获得线性啁啾光纤光栅的反射谱特性。
本发明与现有技术相比,其显著优点在于:
(1)装置简单,操作方便,易于实现。
(2)非接触式的调谐方式,不受空间大小的限制。
(3)采用紫外灯照射,不受电磁场干扰,响应速度快,调谐范围大,成本低。
附图说明
图1为本发明基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的总装置示意图。
图2为本发明啁啾光纤光栅粘贴于PLZT陶瓷片上表面的示意图。
图3为本发明未照射PLZT陶瓷片时的反射光谱示意图。
图4为本发明紫外灯调至某一光照强度时的反射光谱示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1,一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,方法步骤如下:
步骤一:搭建基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置:
所述基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置包括宽光谱激光器1、光环行器2、光谱分析仪3、紫外灯4、PLZT陶瓷片5和线性啁啾光纤光栅6。
使用环氧树脂胶将线性啁啾光纤光栅6沿长度方向水平粘于PLZT陶瓷片5上表面正中位置上;将紫外灯4置于PLZT陶瓷片5上表面正上方,使光源输出端口正对PLZT陶瓷片5上表面;将宽光谱激光器1输出端接入光环形器2的1端口,光环行器2的2端口接线性啁啾光纤光栅6的输入端,光环行器的3端口接光谱分析仪3。
步骤二:打开宽光谱激光器1和光谱分析仪3,观察并记录无紫外灯4照射PLZT陶瓷片5的情况下,宽光谱激光器1输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅6反射后,在光谱分析仪3上的光谱分布,包括反射谱起始波长、终止波长和谱宽范围。
步骤三:打开紫外灯4,设置紫外灯4的光照强度和光照时间分别为某一值,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器1输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅6反射后,在光谱分析仪3上的光谱分布,同时记录此时相对之前(即步骤二初始状态下的)反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值。
步骤四:按照100mW/cm2的增量,继续增大紫外灯4的光照强度,保持光照时间与步骤三相同,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器1输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅6反射后,在光谱分析仪3上的光谱分布,同时记录此时相对之前反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值。
步骤五:重复步骤四,记录到光照强度超过6000mW/cm2停止。
步骤六、根据上述记录的反射谱起始波长、终止波长、谱宽范围、相对步骤二的反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值,绘制线性啁啾光纤光栅6在PLZT陶瓷片5调谐下的反射谱,从而获得线性啁啾光纤光栅6的反射谱特性。
所述PLZT陶瓷片5的长度尺寸要稍大于线性啁啾光纤光栅6的长度尺寸,超出长度在6mm~20mm范围内均可。
上述步骤一中,所述紧邻线性啁啾光纤光栅6两端的光纤部分需涂上环氧树脂胶,沿PLZT陶瓷片5的长度方向,将线性啁啾光纤光栅6平直地粘于PLZT陶瓷片5上表面正中位置,并确定粘贴牢固。
所述宽光谱激光器1的波长范围要覆盖线性啁啾光纤光栅6的反射波长范围,并保证宽光谱激光器1的半高谱宽要稍大于线性啁啾光纤光栅6的反射谱宽,超出谱宽20nm~100nm范围内均可。
所述紫外灯4的光源尺寸要足够大,保证PLZT陶瓷片5的上表面完全沐浴在紫外灯4的光源中。
所述紫外灯4的照射时间不宜过长,保证该照射时间下,PLZT陶瓷片5的形变量没有达到饱和。
实施例1
实验测试的线性啁啾光纤光栅6的中心反射波长为1550.9nm,谱宽为2nm,光栅长度为10mm;宽光谱激光器1的中心波长1550.9nm,半高谱宽69nm;PLZT陶瓷片5的尺寸为:15mm×5mm×0.8mm(长、宽、厚);紫外灯4的光源尺寸为:30mm×20mm(长、宽),最大光照强度为6000mW/cm2。其测试装置如图1所示,其方法步骤为:
步骤一:搭建基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置:
使用环氧树脂胶将线性啁啾光纤光栅6沿长度方向水平粘于PLZT陶瓷片5上表面正中位置上;将紫外灯4置于PLZT陶瓷片5上表面正上方,使光源输出端口正对PLZT陶瓷片5上表面;将宽光谱激光器1输出端接入光环形器2的1端口,光环行器2的2端口接线性啁啾光纤光栅6的输入端,光环行器的3端口接光谱分析仪3。
步骤二:打开宽光谱激光器1和光谱分析仪3,观察并记录无紫外灯4照射PLZT陶瓷片5情况下,宽光谱激光器1输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅6反射后,在光谱分析仪3上的光谱分布,包括反射谱起始波长、终止波长和谱宽范围。
步骤三:打开紫外灯4,设置紫外灯4的光照强度和光照时间分别为200 mW/cm2和20s,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器1输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅6反射后,在光谱分析仪3上的光谱分布,同时记录此时相对之前反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值。
步骤四:按照100mW/cm2的增量,继续增大紫外灯4的光照强度,保持光照时间与步骤三相同,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器1输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅6反射后,在光谱分析仪3上的光谱分布,同时记录此时相对之前反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值。
步骤五:重复步骤四,记录到光照强度超过6000mW/cm2停止。
步骤六、根据上述记录的反射谱起始波长、终止波长、谱宽范围、相对步骤二的反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值,绘制线性啁啾光纤光栅6在PLZT陶瓷片5调谐下的反射谱,从而获得线性啁啾光纤光栅6的反射谱特性(如图3和图4所示)。
结合图1~图4,本实施案例通过控制紫外灯4的光照强度和光照时间,达到对PLZT陶瓷片5长度方向位移量的改变,进而对线性啁啾光纤光栅6的反射谱特性进行实时调谐与测试。本发明不受电磁场影响,不受空间尺寸限制,精度高、操作方便、结构简单、调谐范围大,且成本低。

Claims (8)

1.一种基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,其特征在于,方法步骤如下:
步骤一:搭建基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置:
所述基于PLZT陶瓷片调谐啁啾光纤光栅的实验装置包括宽光谱激光器(1)、光环行器(2)、光谱分析仪(3)、紫外灯(4)、PLZT陶瓷片(5)和线性啁啾光纤光栅(6);
通过环氧树脂胶将线性啁啾光纤光栅(6)沿PLZT陶瓷片(5)的长度方向水平粘于PLZT陶瓷片(5)上表面的正中位置;将紫外灯(4)置于PLZT陶瓷片(5)上表面正上方,使光源输出端口正对PLZT陶瓷片(5)的上表面;将宽光谱激光器(1)的输出端接入光环形器(2)的1端口,光环行器(2)的2端口接线性啁啾光纤光栅(6)的输入端,光环行器的3端口接光谱分析仪(3);
步骤二:打开宽光谱激光器(1)和光谱分析仪(3),观察并记录无紫外灯(4)照射PLZT陶瓷片(5)的情况下,宽光谱激光器(1)输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅(6)反射后,在光谱分析仪(3)上的光谱分布,包括反射谱起始波长、终止波长和谱宽范围;
步骤三:打开紫外灯(4),设置紫外灯(4)的光照强度和光照时间,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器(1)输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅(6)反射后,在光谱分析仪(3)上的光谱分布,同时记录此时相对之前反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值;
步骤四:按照100mW/cm2的增量,继续增大紫外灯(4)的光照强度,保持光照时间与步骤三相同,观察并记录该光照强度和光照时间下,宽光谱激光器(1)输出的宽光束光源经由线性啁啾光纤光栅(6)反射后,在光谱分析仪(3)上的光谱分布,同时记录此时相对步骤二的反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值;
步骤五:重复步骤四,记录到光照强度超过6000mW/cm2停止;
步骤六、根据上述记录的反射谱起始波长、终止波长、谱宽范围、相对步骤二的反射谱的平移方向、平移量、反射谱宽的变化值,绘制线性啁啾光纤光栅(6)在PLZT陶瓷片(5)调谐下的反射谱,从而获得线性啁啾光纤光栅(6)的反射谱特性。
2.根据权利要求1所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,其特征在于:上述步骤一中,PLZT陶瓷片(5)的长度尺寸大于线性啁啾光纤光栅(6)的长度尺寸。
3.根据权利要求2所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法,其特征在于:PLZT陶瓷片(5)的长度超出线性啁啾光纤光栅(6)长度范围为6mm~20mm。
4.根据权利要求1所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法及装置,其特征在于:上述步骤一中,将紧邻线性啁啾光纤光栅(6)两端的光纤部分涂上环氧树脂胶,沿PLZT陶瓷片(5)的长度方向,平直地粘于PLZT陶瓷片(5)上表面正中位置,并确定粘贴牢固。
5.根据权利要求1所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法及装置,其特征在于:上述步骤二中,宽光谱激光器(1)的波长范围要覆盖线性啁啾光纤光栅(6)的反射波长范围,并保证宽光谱激光器(1)的半高谱宽大于线性啁啾光纤光栅(6)的反射谱宽。
6.根据权利要求5所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法及装置,其特征在于:上述宽光谱激光器(1)的半高谱宽超出线性啁啾光纤光栅(6)的反射谱宽超出谱宽的范围为20nm~100 nm。
7.根据权利要求1所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法及装置,其特征在于:上述步骤二中,保证PLZT陶瓷片(5)的上表面完全沐浴在紫外灯(4)的光源中。
8.根据权利要求1所述的基于PLZT调谐啁啾光纤光栅的方法及装置,其特征在于:上述步骤三中,紫外灯(4)的照射时间不宜过长,保证该照射时间下,PLZT陶瓷片(5)的形变量没有达到饱和。
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