CN1212528C - 一种光纤光栅的封装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤光栅的封装装置。将两个V型支架铰链接成剪刀型结构，光纤光栅粘合在两个V型支架长臂的内侧，金属丝的一端粘合在一个V型支架短臂的内侧面，或粘合压电陶瓷后再粘合在一个V型支架短臂的内侧面，另一个V型支架上装有调节螺杆，金属丝的另一端粘合在调节螺杆上，一个V型支架安装在基座上，其短臂与基座粘合，粘有光纤光栅支架下端的基座上开有缺口。这种结构可使光栅悬空设置，保证被拉伸时内部应力均匀，补偿光纤光纤的波长漂移和增加调谐范围。本发明可广泛应用在各种光纤光栅器件上，如光波长上下路器、复用与解复用器、调谐滤波器和光纤光栅外腔激光器，同时在光纤光栅传感领域也有众多应用。
Description
技术领域
本发明涉及光纤光栅封装技术，特别是能够进行温度补偿与调谐的光纤光栅的封装装置。
背景技术
光纤光栅是人们发现光栅的光敏特性后迅速发展起来的全光纤器件。紫外线照射光敏光纤可使光纤折射率发生永久性变化，根据这个效应对纤芯周期性曝光，从而得到光纤光栅。它具有反射带宽范围大，附加损耗小，体积小，器件微型化，能与光纤很好的耦合、可与其他光纤器件兼容成一体、不受环境尘埃影响等一系列优异性能。使用光纤光栅可制成波分复用/解复用器、光纤激光器、DFB激光器、滤波器、色散补偿器等高性能光通信器件。光纤光栅可分为两类，一类称为传输型或长周期光栅(简称LPG)，折射率周期性调制将导致同方向传输模式间的耦合；另一类称为反射型或短周期光纤光栅，亦称光纤布拉格光栅(简称FBG)，折射率周期性调制将导致相反方向传输模式间的耦合。在光纤内传输的光的波长满足布拉格条件时，由于光的干涉作用，其反射率接近于100％。光纤光栅的出现给光纤通信及光纤传感技术带来了一场革命。
用于色散补偿的优质光纤光栅的长度一般较长，它的中心反射波长会随环境的波动而漂移，而且光栅越长，其反射谱受温度的影响越长，由此引起的不精确的色散补偿将会导致系统性能的劣化，阻碍光纤光栅的实用化。因此需要对实用化的光纤光栅的环境温度进行控制，也就是对光纤光栅要进行温度补偿。光纤光栅的温度补偿方法具体可以分为两类：其一，无源方式，即以适当的结构与材料对光纤光栅进行封装，封装使光栅产生一定的应变。现有的光纤光栅温度补偿方法一种是利用两种不同热膨胀系数的封装材料，当温度发生变化时，通过封装材料的长度变化改变施加在光纤光栅两端的张力而使之抵消由折射率变化的影响，从而达到温度补偿的效果。美国专利No 5042898，No 5841920等给出了利用两种不同膨胀系数的封装材料对光纤光栅进行温度补偿的方法。另一种是用具有负膨胀系数的材料对光纤光栅进行温度补偿的方法，如美国专利No5694503。
在现代光纤通信系统中，光纤通信器件的可调谐显得越来越重用，几种常用的实现应变调谐的装置包括：
1、现有的光纤光栅调谐方法包括温度控制法(美国专利No5987200，美国专利No6181852)。
2、磁致伸缩调谐装置：该装置包括一支光纤光栅、一段磁致伸缩材料和电磁线圈。光纤光栅粘贴在磁致伸缩材料侧面，电磁线圈套在外面，电流流过线圈上导线时在线圈内部产生的磁场使磁致伸缩材料产生形变，光纤光栅得到调谐(Arce-Diego J L，Lopez-Ruisanchez R，Lopez-Higuera J M.等，磁场调谐光纤光栅滤波起，光学快报，1997，22(9)：603～605)。
3、基于压电效应的机械拉伸法(美国专利No624681481)：包括一根光纤光栅、一个压电陶瓷和固定压电陶瓷的底座。光纤光栅粘在压电陶瓷表面，压电陶瓷固定在底座上，压电陶瓷上施加的电压使其伸长或压缩，实现光纤光栅的调谐(J.J.Pan等人，“利用密封封装的光纤光栅稳定WDM激光光源”，1996年中国光子会议)。
发明内容
本发明的目的是提供一种剪刀型结构的光纤光栅的封装装置，使光纤光栅能够同时进行温度补偿和调谐作用。
本发明采用的技术方案如下：
方案1：它包括两个V型支架通过铰链连接成剪刀型结构，将光纤光栅粘合在两个V型支架长臂的内侧间，一根金属丝的一端粘合在一个V型支架短臂的内侧面，另一个V型支架短臂上装有调节螺杆，金属丝的另一端粘合在调节螺杆上，一个V型支架安装在基座上，内侧面粘有金属丝的一个V型支架的短臂与基座粘合，粘有光纤光栅支架下端的基座上开有缺口。
方案2：其结构与方案1类似，只是在一根金属丝的一端通过粘合压电陶瓷后，将压电陶瓷再粘合在一个V型支架短臂的内侧面。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
1)无需给光纤光栅施加预应力，以达到所需波长；
2)可以使光纤光栅本身悬空设置，可保证在光纤光栅被拉伸时光纤光栅内部应力均匀，不会产生光栅啁啾；
3)还可以和压电陶瓷结合起来，共同对光纤光栅施加应力，这样可以扩展光纤光栅布拉格波长的调谐范围；
4)应变量的调节只跟金属丝有关，而与V型支架的材料无关，所以大大简化了设计；
这种封装装置可广泛应用在各种光纤光栅器件上，如光波长上下路器、复用与解复用器、调谐滤波器和光纤光栅外腔激光器，同时在光纤光栅传感领域也有众多应用。
附图说明
图1是本发明的光纤光栅的封装装置的结构示意图；
图2是本发明的光纤光栅的封装装置的另一种结构示意图；
图3是发明的光纤光栅的封装装置的基座结构示意图；
具体实施方式
结合附图对本发明的实施例作详细说明如下：
如图1，图3所示，它包括一根光纤光栅6，一根金属丝2，一个螺杆1，一个基座4及两个V型支架5和7。两个V型支架5、7通过中间铰链8连接起来形成剪刀型结构，然后将光纤光栅6通过环氧树脂粘合在两个V型支架5，7的左侧内侧面间。接着将金属丝2一端也通过环氧树脂粘合在一个支架5右侧下端，另一个V型支架7短臂上装有调节螺杆1，金属丝的另一端通过环氧树脂粘合在螺杆1上。将V型支架5的右下端与基座4通过固定键或环氧树脂粘合，左下端自由伸缩，粘有光纤光栅6支架下端的基座4上开有缺口10。先调节螺杆1，使光纤光栅6达到所需的波长λB，当温度升高后，光纤芯的折射率和光纤光栅的周期都将变大，因而光纤光栅的调谐波长将向长波方向移动，而金属丝2由于热膨胀系数比光纤大，其膨胀量也比光纤大，依靠通过中间铰链8连接起来的两个V型支架5，7，使光纤光栅6所受的应力变小，从而补偿了光纤光栅的波长漂移。
本发明的另一种结构如图2所示，装置包括一根光纤光栅6，一根金属丝2，一个螺杆1，一个基座4，一个压电陶瓷9及两个V型支架5和7。其原理与方案1类似，只是外加了压电陶瓷9，金属丝2一端通过环氧树脂粘合在V型支架5右侧下端，金属丝2另一端与螺杆1通过环氧树脂粘连，所以其光纤光栅布拉格波长的调谐范围就变成了螺杆1和压电陶瓷9调谐范围的总和，从而达到增加波长的调谐范围的作用。
Claims (2)
1、一种光纤光栅的封装装置，其特征在于它包括两个V型支架(5，7)通过铰链(8)连接成剪刀型结构，将光纤光栅(6)粘合在两个V型支架(5，7)长臂的内侧间，一根金属丝(2) 的一端粘合在一个V型支架(5)短臂的内侧面，另一个V型支架(7)短臂上装有调节螺杆(1)，一根金属丝(2)的另一端粘合在调节螺杆(1)上，一个V型支架(5)安装在基座(4)上，内侧面粘有金属丝(2)的一个V型支架(5)的短臂与基座(4)粘合，粘有光纤光栅(6)的支架下端的基座(4)上开有缺口(10)。
2、根据权利要求1所述的一种光纤光栅的封装装置，其特征在于：在一根金属丝(2)的一端粘合压电陶瓷(7)后，将压电陶瓷(7)再粘合在一个V型支架(5)短臂的内侧面。
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