CN1402026A - 取样光纤光栅的刻制方法 - Google Patents

Abstract

一种取样光纤光栅的刻制方法，采用从光纤一端拉伸光纤前后，对光纤上光栅刻制区两次曝光的方法。两次曝光中，由紫外激光器发射紫外激光束透过的振幅掩模板和相位板结构和位置都相同，仅仅是对光纤从一端拉伸。采用光谱仪监测光纤光栅中心反射峰布喇格波长在拉伸中的变化量，以此控制光纤光栅拉伸前后的初始位相差为π的整数倍。与在先技术相比，本发明的刻制方法简单，容易操作，所刻制的取样光纤光栅在轴向形成了莫尔条纹状的折射率调制，实现了光纤光栅信道间隔的减半或多信道的同时纯变迹。

Description

取样光纤光栅的刻制方法

技术领域：

本发明涉及取样光纤光栅的刻制方法，特别涉及利用单方向拉伸和二次曝光对取样光纤光栅的信道间隔减半或多信道同时纯变迹的方法。

背景技术：

取样光纤光栅是在普通光纤光栅的基础上，用取样函数对折射率的振幅或相位进行周期性的调制。空间的周期性调制在频谱上对应于一系列的反射峰，各反射峰的间隔由取样函数的周期决定。取样光纤光栅在密集波分复用系统中可以作为多信道滤波器，与环形器结合还可做成多信道的分插复用器，可做成实现大范围调谐的光纤激光器。在密集波分复用技术中，随着通信速率和信道复用密度的提高，最大限度地增加光纤中复用的波长数、减小信道间隔，是增加光纤通信传输容量的重要而且有效的手段，所以设计制作信道间隔小，各信道反射率均匀的取样光纤光栅有重要的实际应用价值。

在先技术中，制作取样光纤光栅的方法有扫描法和振辐掩模板法。各自的特点为：

1.用扫描法制作取样光纤光栅，其原理是在光纤的侧向写入光纤光栅的过程中，紫外光束周期性地发射脉冲并沿相位板扫描，光纤位于相位板衍射场内，这样沿光纤轴向折射率的振幅或相位得到了周期性的调制。据在先技术[1][参见B.J.Eggleton，P.A.Krug，L.Poladian，and F.Ouellette，“Long periodicsuperstructure Bragg gratings in optical fibers，”Electron.Lett.，30(19)，1620-1622(1994)]的报道，240nm的准分子激光器每隔15秒以10Hz激发150个光脉冲，并以0.19mm/s的速度沿40mm长的相位板扫描，制作了信道间隔为0.13nm，反射带宽为0.05nm的取样光纤光栅，出现了5个反射率从30％到95％不等的反射峰。扫描法中，取样光纤光栅的信道间隔由写入光束的扫描速度和曝光周期决定。

2.用振幅掩模板法制作取样光纤光栅，其原理是用取样振辐掩模板和均匀周期相位板叠加一次成栅的办法来制作取样光纤布拉格光栅，取样函数由取样振辐掩模板决定。设取样函数为周期L_A，采样率R＝L_B/L_A的矩形函数。均匀周期相位板的周期为Λ，则取样光纤光栅反射谱中反射峰的信道间隔满足： $\mathrm{\Δ\λ}=n_{\mathrm{eff}}*\frac{{2\mathrm{\Λ}}^2}{L_A}=\frac{{\mathrm{\λ}}_B^2}{{2n}_{\mathrm{eff}}{L}_A}----\left(1\right)$ 其中n_eff为光纤的有效折射率，λ_B为光纤光栅的中心反射峰布喇格波长。所以通过确定取样函数周期L_A可以制作特定信道间隔的取样光纤光栅。据在先技术[2][参见Li Lin，Cai Haiwen，Fang Zujie，et al.，Sampled FBG Based OpticalInterleaver.CLEO/Pacific Rim 2001，Paper TuE2-5，I-404～405，Chiba，Japan，2001.]的报道，假定n_eff＝1.45，λ_B＝1550nm，设取样周期为1mm，采样率为1/5，可以得到的信道间隔为0.8nm，与国际电信标准(ITU-T)建议的100G一致。

上述在先技术制造取样光纤光栅的方法中，扫描法由于实时控制参量多而相对复杂，振辐掩模板法只需确定取样周期和采样率就可以一次成栅，但由公式(1)可知，要实现更密集的信道间隔，必须增大取样周期L_A，更换振辐掩模板。然而，取样周期增加时，通道间隔虽然被均分，但各个峰的平坦度变差；而作为滤波器，不同信道之间的功率均衡是很重要的，要提高平坦度，就必须减小采样率，实际制作过程中，在光纤光栅长度不变而取样周期增大、采样率减小的情况下，要制造高反射率的取样光纤光栅，就要增长曝光时间来增大折射率调制，同时对写入光的相干性提出要求。

取样光纤光栅的取样函数为周期等于L_A，采样率R等于L_B/L_A的矩形函数(L_B为透光区)，由于这种矩形函数的傅立叶变换是一个sinc函数的形式，因而在频域范围光栅布拉格共振峰两侧会出现很多边峰，这些边峰的存在会降低信道隔离度，引起信道串扰，损坏光栅的滤波特性。变迹就是通过在光栅的初始部分逐渐的增加光栅的耦合系数，而在光栅的结束部分逐渐的降低光栅的耦合系数来抑制各反射峰两侧的边峰的方法。因为光栅的耦合系数与折射率调制成正比，所以常通过改变折射率调制来进行变迹。然而，简单的改变光栅折射率调制会使得光栅区中间部分的光栅布拉格共振峰向长波方向移动，而光栅区两边的布拉格共振峰仍在短波边，这样就形成了一个法布里-珀罗(F-P)腔，使得在光栅布拉格共振峰的短波方向出现了一些极窄的反射峰，这同样也损坏了光栅的滤波特性。要避免出现这种情况，就要使光栅折射率调制发生变化的同时平均有效折射率在光栅区维持不变，又称为纯变迹。当光纤光栅的折射率调制为单周期的莫尔条纹状时，沿光纤光栅轴向产生了一个等效的平均有效折射率，它不随位置变化，所以此时可以对光纤光栅进行纯变迹。

在先技术中，利用莫尔效应对光纤光栅变迹的方法有对称施加应力法，莫尔相位板法和角度干涉法。各自的特点为：

1.对称施加应力法变迹光纤光栅，其原理是首先在光纤上先写入一个光栅，然后给光纤两端施加一定的对称的应力，固定后再写入一个等强度的光栅。松开光纤后，这两个叠加的光栅就形成莫尔(moiré)光栅，从而达到变迹效果。先后写入的两个光栅在光栅区的正中间相位一致，偏离中间，相位差逐渐增加直到光栅两端，这时位相差π，变迹函数是余弦函数。据在先技术[3][参见Kashyap R.，Swanton A.，and Armes D.J.，“Simple technique forapodising chirped and unchirped fibre Bragg gratings，”Electron.Lett.32(13)，1226-1228(1996).]的报道，把光纤两端固定在两个压电陶瓷(PZT)上，在刻写光栅时，给PZT施加高频的振荡信号(其幅值由光栅的周期决定)，恰好使得PZT膨胀的长度正好等于光栅的周期，从而控制施加的应力，以保证两光栅长度相差一个周期，且受到的紫外光辐照剂量一样。

2.莫尔相位板法变迹光纤光栅，其原理是通过改变相位板的占空比或条纹刻蚀深度而改变相位板的衍射效率，从而使得条纹可见度发生改变，光栅的折射率调制幅度发生变化。当相位板中间衍射效率最大，两边衍射效率逐渐变小时，用这样的相位板就可以制作出变迹光栅。据在先技术[4][参见AlbertJ.，Hill K.O.，Malo B.，Théirault S.，Bilodeau B.，“Apodisation of spectral responseof fibre Bragg gratings using a phase mask with a variable diffraction efficiency，”Electron.Lett.31(3)，222-223(1995)]的报道，采用该方法制作出的反射率为10％的变迹光栅的边峰比相同反射率未变迹的光栅的边峰降低了14dB。制作这种变迹相位板可以采用常规的电子束刻蚀的方法如在先技术[5][参见KashyapR.，McKee P.F.，Campbell R.J.，“A novel method of producing photo-inducedchirped Bragg gratings in optical fibres.”Electron.Lett.30(12)，996-997(1994)]或双曝光刻写moiré光栅的方法如在先技术[6][参见Albert J.，Hill K.O.，JohnsonD.C.，“Moiréphase masks for automatic pure apodisation of fibre Bragggratings，”Electron.Lett.32(24)，2260-2261(1996)]。

3.角度干涉法变迹光纤光栅，其原理是在利用全息法制作光纤光栅的过程中，使一束光通过楔形棱镜入射到光纤上，另一束光直接入射，通过改变楔形棱镜的角度并进行两次曝光，可以在光纤光栅上形成莫尔条纹状的折射率调制，当中间的折射率调制最大而两端的折射率调制为零时，可以达到纯变迹的效果。据在先技术[7][参见Martlesham Heath，“Two methods ofapodisation of fiber-Bragg-gratings”Optics Communications，157(1998)273-281]的报道，采用该方法变迹的光纤光栅短波长方向的边模从-14dB被抑制到-19dB，而长波长方向的边模被抑制到-21dB以下。

上述在先技术变迹光纤光栅的方法中，第一种对称施加应力法的难点在于怎样控制施加的应力，以保证两光栅长度相差一个周期，且先后写入的两个光栅在光栅区的正中间相位一致。第二种莫尔相位板法的不足之处是制作不同的变迹光栅需要不同的变迹相位板，变迹相位板不容易制作，制作的成功率不高，而且采用双曝光刻写莫尔(moiré)光栅方法制作出的变迹相位板易碎，制作过程中容易损坏相位板。第三种角度干涉法变迹光纤光栅的过程中，楔形棱镜的转角控制要求有很高精度，要保证π相移点恰好出现在光纤光栅的两个端点，且别处无π相移点，否则就会在光纤轴向引入相移而达不到变迹效果。值得指出的是，以上三种变迹方法都是针对普通光纤光栅即单信道的滤波器而言的。

发明内容：

本发明为了克服上述在先技术中各种方法的缺点，利用振幅掩模板法制作取样光纤光栅，通过单向拉伸和二次曝光刻制成的取样光纤光栅在轴向形成了莫尔条纹状的折射率调制，在取样光纤光栅的轴向引入了一个或若干个π相移点，两次曝光使用相同的振幅掩模板和相位板，在拉伸过程中通过控制π相移点的位置和两次曝光的初始位相差，所制成的取样光纤光栅实现了信道间隔减半或多信道的同时纯变迹。

本发明所用的刻制装置如图1所示。

本发明采用振幅掩模板和两次曝光法，具体的刻制方法是：

<1>所采用的装置包括发射紫外激光束G_j的紫外激光器1，振幅掩模板2，相位板3和光谱仪6。首先在一根待刻制光栅的光纤4中间，剥去一段光纤4的外包层401，露出光纤4纤芯作为光栅刻制区402。由紫外激光器1发射的紫外激光束G_j先后透过振幅掩模板2和相位板3，对光栅刻制区402进行第一次曝光；

<2>第一次曝光后，将光纤4的一端作为固定点O_f，从光纤4的另一端拉伸点O_s开始拉伸光纤4，在拉伸的过程中，用光谱仪6检测经第一次曝光后，已经在光栅刻制区402刻成的光纤光栅的中心反射峰布喇格波长的变化量Δλ，以此控制两次曝光的初始位相差₂-₁为π的整数倍，即

              ₂-₁＝Mπ             (2)其中₁—为拉伸前光纤光栅起始端点O₀的初始位相，₂-为拉伸后光纤光栅起始端点O₀′的初始位相。当M为偶数时：当M为奇数时：

其中 $\mathrm{\&Delta;L}=\frac{1}{k}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;L----\left(5\right)$ 式(5)中，k—为光纤4的应变系数，λ—为光谱仪6测得的光纤4在拉伸前光纤光栅的中心反射峰布喇格波长，Δλ—为光谱仪6测得的光纤4在拉伸后光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ的变化量，上述(3)、(4)、(5)式中，L—为光纤4在拉伸前的总长度，L_g为光栅刻制区402在拉伸前的长度，L₂—为光栅刻制区402的末端点O⁰至光纤4拉伸点O_s之间的光纤长度，d₁—为相位板3的周期；

<3>当光纤4被拉伸至初始位相差₂-₁为π的整数倍时，停止拉伸，并固定此拉伸点O_s，由紫外激光器1发射的紫外激光束G_j透过与第一次曝光时相同结构、相同位置的振幅掩模板2和相位板3对光栅刻制区402进行第二次曝光，则取样光纤光栅刻制完成。

设第一次曝光过程中光纤光栅的周期为d₁，取样函数的周期为L_A，在第二次曝光前，固定包含光纤光栅的光纤的一端固定点O_f，对光纤的另一端拉伸点O_s进行拉伸后固定，此时光纤光栅的周期变为d₂，然后对光纤光栅进行第二次曝光，由于相位板的周期没变，所以相当于在光纤光栅上又刻写了一个周期为d₁的光栅，则光栅刻制区402的折射率变化为两次曝光产生的折射率变化的叠加：式中n_co为第一次曝光前光栅刻制区402的折射率，δn₁和δn₂分别为两次曝光的折射率调制，₁和₂分别为两次曝光的初始位相，z为沿光纤光栅轴向的位置坐标。令δn₁＝δn₂＝δn，则(6)式可化简为：

式中： $d_c=\frac{{2d}_1{d}_2}{d_1+d_2},d_s=\frac{{2d}_1{d}_2}{d_2-d_1}$ 。从(7)式中可以看出，两次写入光栅的结果相当于有如下的折射率调制(不包含折射率本底的增量)：

所以莫尔(moiré)光纤光栅的折射率沿光纤轴向是一个具有慢变包络(周期为d_s)的快变结构(周期为d_c)。由于慢变包络的正负符号的原因，折射率调制会在缓变函数的零点处发生一次π相移，此时折射率调制被抑制。当π相移点落在振辐掩模板的透光区时，在π相移点出现的地方由于折射率调制被抑制，所以等效于没有透光，当莫尔条纹的周期等于四倍振辐掩模板的周期(即第一次曝光的取样周期)时，相当于将取样周期加倍。由公式(8)可知，π相移点的位置不仅与缓变函数的周期d_s有关，而且与两次曝光的初始位相差₂-₁有关。当缓变函数的周期d_s等于四倍振幅掩模板的周期并使π相移点落在振辐掩模板的透光区时，在π相移点出现的地方折射率调制被抑制，此时相当于将取样周期加倍，对应地，反射峰的数目加倍，信道间隔减半。由于振幅掩模板并未更换，所以取样函数的采样率并没有变化，则各个峰的平坦度不会改变，所以利用从一端拉伸和二次曝光法实现取样光纤光栅的信道间隔减半的同时，各个峰的平坦度不会改变。要使π相移点落在振辐掩模板的透光区，则两次曝光的初始位相差₂-₁必须为π的整数倍。图2为所示两次曝光的初始位相差为π的偶数倍时取样光纤光栅的折射率分布图。

当慢变包络(即缓变函数)的周期d_s等于两倍光纤光栅长度L_g，并使两次曝光的初始位相差₂-₁为π的奇数倍时，可以实现平均有效折射率不变而折射率调制变化，实现纯变迹。此时的折射率分布如图3所示。图4为模拟计算的取样周期L_A等于1mm、采样率R等于1/10的取样光纤光栅变迹前B_w后B_b的时延谱线图，从图4中看出，利用本发明方法变迹后的取样光纤光栅各信道的色散波动值明显减小，而且不会引起带内色散，所以利用本发明方法对取样光纤光栅的多信道的变迹不仅可以消除边峰，改善光谱响应特性，而且能够改善各反射峰的色散特性。这对于提高器件的性能有很重要的意义。

由于慢变包络(即缓变函数)的周期d_s是由拉伸量ΔL决定的，所以通过精密控制拉伸量和两次曝光的初始位相差可以控制π相移点的位置，实现取样光纤光栅的信道间隔减半或多信道的同时纯变迹。

在利用相位板在光纤侧向写入光纤光栅的过程中，相位板是用电子束刻蚀法在石英板上制作的，光纤光栅的长度等于刻蚀区的长度，在拉伸过程中如果直接在石英板上固定光纤光栅的一端，不仅容易损坏昂贵的相位板，而且工艺不容易实现。本发明提出在石英板外固定光纤的一端固定点O_f，在对另一端拉伸点O_s拉伸过程中通过光谱仪监测取样光纤光栅中心反射峰布喇格波长的变化量Δλ可以精密控制两次曝光的初始位相差₂-₁为π的整数倍。其原理如下所述：

设光纤4在拉伸前的总长度为L，光栅刻制区402(即光纤光栅)的长度为L_g，相位板的周期为d₁，光栅刻制区402的起始端点O0至光纤4固定端点O_f之间的光纤长度为L₁，光栅刻制区402的末端点O⁰至光纤4拉伸点O_s之间的光纤长度为L₂，则L₁+L_g+L₂＝L，如图5所示。

设光栅刻制区402的起始端点O₀至光纤4固定端点O_f之间的光纤长度L₁在拉伸后的变化量为ΔL₁，起始端点O₀变为O₀′。光栅刻制区402的末端点O⁰至光纤4拉伸点O_s之间的光纤长度L₂在拉伸后的变化量为ΔL₂，光栅刻制区402的末端点O⁰变为O⁰′。光栅刻制区402在拉伸后总长度的变化量为ΔL_g，拉伸点O_s的位置变到O_s′，则下列关系成立：

               ΔL＝ΔL₁+ΔL_g+ΔL₂             (9) ${\mathrm{\&Delta;L}}_g=\frac{\mathrm{\&Delta;L}}{L}\&CenterDot;L_g----\left(10\right)$ ${\mathrm{\&Delta;L}}_2=\frac{\mathrm{\&Delta;L}}{L}\&CenterDot;L_2----\left(11\right)$ 当初始相位差₂-₁为π的偶数倍时，有下式成立

             ΔL₁＝M·d₁         (12)其中M为整数。将(10)、(11)、(12)式代入(9)式得：当初始相位差₂-₁为π的奇数倍时，有下式成立 ${\mathrm{\&Delta;L}}_1=M\&CenterDot;\frac{d_1}{2}----\left(14\right)$ 其中M为整数。将(10)、(11)、(14)式代入(9)式得：根据光纤的应变特性可知在拉伸光纤4的过程中，有下面的关系式成立： $\mathrm{\&Delta;L}=\frac{1}{k}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;L----\left(16\right)$ 其中k为光纤的应变系数。

由(13)、(15)、(16)式可知，当光纤4在拉伸前的总长度为L、光栅刻制区402(即光纤光栅)的长度L_g、相位板的周期d₁以及光栅刻制区402的末端点O⁰至光纤4拉伸点O_s之间的光纤长度L₂这四个量为已知量的情况下，通过光谱仪6监测光纤4在拉伸前取样光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ和光纤4拉伸后取样光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ的变化量Δλ可以使M为偶数或奇数。当M为偶数时，两次曝光的初始位相差₂-₁为π的偶数倍，第二次曝光结束后所刻制的取样光纤光栅的信道间隔相对于第一次曝光结束后所刻制的取样光纤光栅减小一半；当M为奇数时，两次曝光的初始位相差₂-₁为π的奇数倍，与第一次曝光结束后所刻制的取样光纤光栅相比，第二次曝光结束后所刻制的取样光纤光栅的多个信道同时被纯变迹。

与在先技术对比，本发明技术的显著进步在于：

1、本发明先后两次曝光，使用相同结构和相同位置的振幅掩模板和相位板，仅拉伸光纤使取样光纤光栅信道间隔减半，在减少了装置复杂性的同时实现了更密集的滤波特性。

2、本发明在不改变振幅掩模板采样率的情况下，取样光纤光栅信道间隔减半的同时，各反射峰的平坦度保持不变。所以在制作过程中对光源的相干性不必提出很高的要求。

3、本发明利用一端拉伸和二次曝光，在取样光纤光栅的轴向形成了莫条纹状的折射率调制，使各信道的折射率调制幅度变化而平均有效折射率保持不变，实现了取样光纤光栅多个信道的同时纯变迹。

4、本发明中的变迹方法变迹后的取样光纤光栅各信道的色散波动值明显减小，而且不会引起带内色散，这对于提高器件的性能有很重要的意义。

5、本发明通过精密的光谱仪监测光纤4在拉伸前取样光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ和光纤4拉伸后取样光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ的变化量Δλ来控制两次曝光的初始位相差为π的整数倍，控制精度高，成品率高，对于制作取样莫尔光纤光栅具有实际的应用价值。

6、本发明的方法，工艺简单，成本低廉，具有很大的实际应用价值。

附图说明：

图1：本发明方法所使用的刻制装置；

图2：取样周期等于1mm、采样率等于1/10，两次曝光的初始位相差为π的偶数倍并且缓变函数的周期Λ_s等于四倍振幅掩模板的周期时取样光纤光栅的折射率分布图。

图3：取样周期等于1mm、采样率等于1/10，两次曝光的初始位相差为π的奇数倍并且缓变函数的周期Λ_s等于两倍光纤光栅长度时取样光纤光栅的折射率分布图。

图4：变迹前后取样周期等于1mm、采样率等于1/10的取样光纤光栅的时延谱线图；

图5：光纤拉伸前后的初始位相差为π的示意图；

图6：信道间隔减半前的取样光纤光栅的反射谱线图；

图7：信道间隔减半后的取样光纤光栅的反射谱线图；

图8：变迹前取样光纤光栅的反射谱线图；

图9：变迹后取样光纤光栅的反射谱线图。

具体实施方式：

如上述的具体刻制方法，首先选用的刻制装置如图1所示。

其中紫外激光器1是波长为193nm的ArF准分子激光器，取样周期L_A为1mm、采样率R为1/10的长40mm的振幅掩模板2，周期为1074nm的长10mm的均匀相位板3，光纤4选用SMF-28单模光纤，光纤4的一端固定点O_f，另一端拉伸点O_s固定在一维光纤调整架5上，这样在拉伸光纤4时，只要调节调整架5前后移动就可以了。

例1：

刻制信道间隔减半的取样光纤光栅，如上述具体刻制方法<1>，将上述作为光纤4的SMF-28单模光纤剥去一段外包层401，露出光纤4纤芯作为光栅刻制区402，由紫外激光器1发射的紫外激光束G_j先后透过振幅掩模板2和相位板3，对光栅刻制区402进行第一次曝光；<2>用光谱仪6监测经第一步中第一次曝光后，已经在光栅刻制区402刻制成的光纤光栅中心反射峰布喇格波长λ为1555.784nm，光纤4的总长度L为84mm，光栅刻制区402的长度L_g为10mm，相位板的周期d₁为536.6nm，光栅刻制区402的末端点O⁰至光纤4拉伸点O_s之间的光纤长度L₂为45mm，<3>当拉伸光纤4后，取样光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ的变化量Δλ为0.2nm时，M等于6，停止拉伸，进行第二次曝光，两次曝光的初始位相差为π的偶数倍，M＝6。通过光谱仪6监测到所制得的取样光纤光栅的信道间隔为0.408nm，如图7所示。与图6所示的光纤拉伸前取样光纤光栅的信道间隔为0.768nm相比，缩短了近一半的信道间隔。

例2：

刻制多信道同时变迹的取样光纤光栅，如上述具体刻制方法<1>，将上述作为光纤4的SMF-28单模光纤剥去一段外包层401，露出光纤4纤芯作为光栅刻制区402，由紫外激光器1发射的紫外激光束G_j先后透过振幅掩模板2和相位板3，对光栅刻制区402进行第一次曝光；<2>用光谱仪6监测经第一步中第一次曝光后，已经在光栅刻制区402刻制成的光纤光栅中心反射峰布喇格波长λ为1555.784nm，光纤4的总长度L为84mm，光栅刻制区402的长度L_g为10mm，相位板的周期d₁为536.6nm，光栅刻制区402的末端点O⁰至光纤4拉伸点O_s之间的光纤长度L₂为45mm，<3>当拉伸光纤4后，取样光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ的变化量Δλ为0.11nm时，M等于5，停止拉伸，进行第二次曝光，两次曝光的初始位相差为π的奇数倍，M＝5。光纤4拉伸后，也就是变迹后的取样光纤光栅的反射谱线如图9所示。图9与图8所示的变迹前取样光纤光栅反射谱线相比，从图9中可以看到，变迹后的取样光纤光栅的各信道边模抑制比明显提高，同时各信道带宽增加(由0.072nm增大到0.264nm)，这对于提高信道利用率有很重要的意义。

Claims (1)

1.一种取样光纤光栅的刻制方法，采用振幅掩模板和两次曝光法，具体的刻制方法是：

<1>所采用的装置包括发射紫外激光束(G_j)的紫外激光器(1)，振幅掩模板(2)，相位板(3)和光谱仪(6)，首先在一根待刻制光栅的光纤(4)中间，剥去一段光纤(4)的外包层(401)，露出光纤(4)纤芯作为光栅刻制区(402)，由紫外激光器(1)发射的紫外激光束(G_j)先后透过振幅掩模板(2)和相位板(3)，对光栅刻制区(402)进行第一次曝光；

其特征在于：

<2>第一次曝光后，将光纤(4)的一端作为固定点(O_f)，从光纤(4)的另一端拉伸点(O_s)开始拉伸光纤(4)，在拉伸的过程中，用光谱仪(6)检测经第一次曝光后，已经在光栅刻制区(402)刻成的光纤光栅的中心反射峰布喇格波长的变化量Δλ，以此控制两次曝光的初始位相差₂-₁为π的整数倍，即

                ₂-₁＝Mπ               (1)其中₁—为拉伸前光纤光栅起始端点(O₀)的初始位相，₂—为拉伸后光纤光栅起始端点(O₀′)的初始位相，当M为偶数时：当M为奇数时：其中 $\mathrm{\&Delta;L}=\frac{1}{k}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;L----\left(4\right)$ 式(4)中，k—为光纤(4)的应变系数，λ—为光谱仪(6)测得的光纤(4)在拉伸前光纤光栅的中心反射峰布喇格波长，Δλ—为光谱仪(6)测得的光纤(4)在拉伸后光纤光栅的中心反射峰布喇格波长λ的变化量，上述(2)、(3)、(4)式中，L—为光纤(4)在拉伸前的总长度，L_g为光栅刻制区(402)在拉伸前的长度，L₂—为光栅刻制区(402)的末端点(O⁰)至光纤(4)拉伸点(O_s)之间的光纤长度，d₁—为相位板(3)的周期；

<3>当光纤(4)被拉伸至初始位相差₂-₁为π的整数倍时，停止拉伸，并固定此拉伸点(O_s)，由紫外激光器(1)发射的紫外激光束(G_j)透过与第一次曝光时相同结构、相同位置的振幅掩模板(2)和相位板(3)对光栅刻制区(402)进行第二次曝光，则取样光纤光栅刻制完成。

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