TWI434089B - Fiber Bragg Grating Adjustable Filter - Google Patents
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Description
本發明隸屬一種利用光纖光柵作為波長可調濾波技術領域，具體而言係指一種結構簡單、之光纖光柵可調濾波裝置，藉以利用位移螺栓來控制波長可調，並可控制其波長可調靈敏度與準確度。
按，當寬頻光源入射到光纖光柵時，會因折射率的改變產生折射、透射或反射，其中反射要符合布拉格條件(Bragg condition)才行。根據文獻，所謂布拉格條件是指光的反射波長需滿足下列公式：
λB
=2ne
Λ
其中λ B
為布拉格反射波長；n e
為纖核有效折射率；Λ為光纖光柵的週期，其餘不滿足的反射波長會因為相位差而相消。
根據文獻，可知布拉格光纖光柵反射波長的偏移量Δλ B
，和所受的應變(ε)及溫度(ΔT)變化量有關；α為光纖的熱膨脹係數(The coefficient of thermal expansion,CTE)；ΔT為所受的溫度變化量。
其關係式如下：
Pe
為光彈常數
ξ為熱光常數
K ε
為應變靈敏度
K t
為溫度靈敏度
換言之，光纖光柵主要特性為反射特定中心波長，當光柵受到應變或溫度作用後會產生中心波長的漂移，透過觀察中心波長的漂移量結果，故有設計一個結構簡單的濾波裝置，可有效的降低成本，並能提高其靈敏性與準確性高。
緣是，本發明人乃針對前述光纖光柵於量測時所面臨的問題，並藉由多年從事相關產業的研發與製造經驗，而積極尋求解決之道，經不斷努力的研究與試作，終於成功的發明出一種光纖光柵可調濾波裝置，其能克服鎖固件直接鎖掣造成光纖斷裂的問題。
因此，本發明之主要目的係在提供一種光纖光柵可調濾波裝置，藉以能有效的調整其量測的波長，且減少光纖光柵斷裂的可能性，而能在量測時調整其靈敏度與準確性。
而本發明主要係透過下列的技術手段，來具體實現前述的目的與效能；該可調濾波裝置係由一基座、一彈性件及一螺旋調整組所構成，其中彈性件供固設量測用的光纖與光纖光柵；其中：所述基座上形成有一供鎖設彈性件之彈片鎖接部，再者基座於彈片鎖接部上方具有一供鎖設螺旋調整組之固定部；而所述彈性件具有彈性回復力，彈性件於鄰近自由端處形成有一穿孔；再者所述螺旋調整組係由一蓋板及一位移螺栓所組成，其中蓋板一端可供利用鎖設於基座固定部上，且蓋板與彈性件同向延伸，又蓋板於自由端上形成一螺孔，而位移螺栓係螺設於該螺孔上、且底端可推抵彈性件的自由端。
藉此，透過前述技術手段的展現，讓本發明之可調濾波裝置可利用光纖光柵的特性與原理作為可調濾波，同時使得原本為反射單一波長能轉變為雙波長，並且透過位移螺栓來控制波長可調，提升其可調濾波的準確度與靈敏度，大幅增進其附加價值。
為使 貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之若干較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。
本發明係一種光纖光柵可調濾波裝置，隨附圖例示之本發明的具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。
而關於本發明之光纖光柵可調濾波裝置，則請參看第1圖所示者，該可調濾波裝置係由一基座(10)、一彈性件(20、40)及一螺旋調整組(30)所構成，其中彈性件(20、40)供固設量測用的光纖(50)與光纖光柵(60)【如第2圖】；又本發明光纖光柵可調濾波裝置的詳細構成，則請參照第1、2圖所示，其中基座(10)用以固定整個裝置之穩固定性，可作為限制運動的裝置，又基座(10)上形成有一彈片鎖接部(11)，供彈性件(20、40)鎖設，再者基座(10)於彈片鎖接部(11)上方具有一固定部(12)，該固定部(12)可供前述之螺旋調整組(30)鎖設，使螺旋調整組(30)位於彈性件(20、40)上方；而彈性件(20、40)具有彈性回復力，且該彈性件(20)可為長方形【如第2、3圖所示】或三角形【如第5圖所示】，本發明以長方形之彈性件(20)為主要實施例，又彈性件(20)具有一對應基座(10)彈片鎖接部(11)的鎖接部(21)，供利用複數鎖固件(25)將彈性件(20)單端鎖固於基座(10)的彈片鎖接部(11)上，使彈性件(20)具有一未受固定支撐的自由端(23)，再者彈性件(20)頂面具有一向凸出方向延伸的限位槽(22)，以供光纖(50)限位固定，另彈性件(20)於限位槽(22)上鄰近自由端(23)處形成有一穿孔(24)，以利光纖(50)固定黏附，且令光纖光柵(60)黏設於彈性件(20)兩側表面，並可減少固定於彈性件(20)的光纖光柵(60)之段差，減少光纖光柵(60)斷裂之可能性；再者，前述螺旋調整組(30)係由一蓋板(31)及一位移螺栓(36)所組成，其中蓋板(31)一端可供利用複數鎖固件(32)鎖設於基座(10)固定部(12)上，且蓋板(31)與前述彈性件(20)同向延伸，又蓋板(31)於自由端上形成一螺孔(35)，而位移螺栓(36)係螺設於該螺孔(35)上、且底端適可推抵彈性件(20)的自由端(23)，以利用位移螺栓(36)的動作來改變彈性件(20)的位置；藉此，可透過螺旋調整組(30)位移螺栓(36)來改變彈性件(20)上光纖(50)與光纖光柵(60)的位置，以控制及調整波長，使得原本為反射單一波長而轉變為雙波長，而組構成一結構簡單、且可調節靈敏度的光纖光柵可調濾波裝置者。
至於本發明之可調濾波裝置的實際使用，如第2、3及4圖所示，使用上，係將欲量測之光纖(50)與光纖光柵(60)固設於彈性件(20)上，並在彈性件(20)中心打出一穿孔(24)，而將光纖光柵(60)穿過穿孔(24)後分別黏附於彈性件(20)之頂面與底面，且利用螺旋調整組(30)之位移螺栓(36)調整彈性件(20)的位置，當受位移螺栓(36)往下位移後，彈性件(20)將受應變連帶對黏附於彈性件(20)上之光纖光柵(60)產生同等的應變，且由於光纖光柵(60)黏附於彈性件(20)上，因一部分黏於頂面一部分黏於底面，當受應變後使原本為單一週期(Λ)改變為雙週期，根據前面所提到的布拉格條件光纖光柵週期(Λ)變大或變小會影響到反射波長，經此裝置後因光纖光柵(60)產生兩個不同週期，因而反射出雙波長訊號，而可透過位移螺栓(36)來控制雙波長之移動。以長方形彈性件(20)設計訊號結果係如第4圖所示，當位移螺栓(36)慢慢增大位移，光纖光柵(60)反射訊號會由原本單一波長轉變為雙波長，並隨著位移越大兩個反射波長差距越遠，而因為長方形彈性件(20)設計受位移後彈片受力較不平均，故往長波長(右邊)方向移動量較多；透過上述的設計，本發明利用光纖光柵(60)主要特性為反射特定中心波長，當光纖光柵(60)受到應變或溫度作用後會產生中心波長的移動，可利用透過本發明之機構裝置使得原本為反射單一波長而轉變為雙波長，並且透過位移螺栓(36)來控制波長可調，以提升其可調濾波的準確度與靈敏度。
又本發明另有一實施例，其係如第5、6圖所示，本發明之彈性件(20、40)亦可選擇以三角形之彈性件(40)為實施例，該彈性件(40)具有一對應基座(10)彈片鎖接部(11)的鎖接部(41)，供利用複數鎖固件(25)將彈性件(40)單端鎖固於基座(10)的彈片鎖接部(11)上，使彈性件(40)具有一未受固定支撐的自由端(43)，再者彈性件(40)頂面具有一向凸出方向延伸的限位槽(42)，以供光纖(50)限位固定，另彈性件(40)於限位槽(42)上鄰近自由端(43)處形成有一穿孔(44)，以利光纖(50)固定黏附，且令光纖光柵(60)黏設於彈性件(40)兩側表面，並可減少固定於彈性件(40)的光纖光柵(60)之段差，減少光纖光柵(60)斷裂之可能性；其實操作上，三角形彈性件(40)設計受位移後彈性件受力較平均，故兩波長會分別往長波長(右邊)及短波長(左邊)方向移動，如第6圖所示，其能克服長方形彈性件(20)設計訊號結果【如第2、4圖】，當位移螺栓(36)慢慢增大位移，造成其隨著位移越大兩個反射波長差距越遠，而因為長方形彈性件(20)設計受位移後，長方形彈性件(20)受力較不平均，故往長波長(右邊)方向移動量較多的問題，而其一樣具有前述之優點與實用價值。
藉此，可以理解到本發明為一創意極佳之創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。
(10)．．．基座
(11)．．．彈片鎖接部
(12)．．．固定部
(20)．．．彈性件
(21)．．．鎖接部
(22)．．．限位槽
(23)．．．自由端
(24)．．．穿孔
(25)．．．鎖固件
(30)．．．螺旋調整組
(31)．．．蓋板
(32)．．．鎖固件
(35)．．．螺孔
(36)．．．位移螺栓
(40)．．．彈性件
(41)．．．鎖接部
(42)．．．限位槽
(43)．．．自由端
(44)．．．穿孔
(50)．．．光纖
(60)．．．光纖光柵
第一圖：係本發明之光纖光柵可調濾波裝置的立體分解示意圖，用以說明其主要構成元件。
第二圖：係本發明之光纖光柵可調濾波裝置較佳實施例的立體外觀示意圖，供說明其組成後之狀態。
第三圖：係本發明之光纖光柵可調濾波裝置較佳實施例的動作示意圖，進一步說明彈性件變形之動作。
第四圖：係本發明之光纖光柵可調濾波裝置較佳實施例的位移與濾波頻寬關係圖。
第五圖：係本發明之光纖光柵可調濾波裝置另一實施例的立體外觀示意圖，供說明其使用三角狀彈性件之狀態。
第六圖：係本發明之光纖光柵可調濾波裝置另一實施例的位移與濾波頻寬關係圖。
(10)．．．基座
(11)．．．彈片鎖接部
(12)．．．固定部
(20)．．．彈性件
(21)．．．鎖接部
(23)．．．自由端
(24)．．．穿孔
(25)．．．鎖固件
(30)．．．螺旋調整組
(31)．．．蓋板
(32)．．．鎖固件
(36)．．．位移螺栓
(50)．．．光纖
(60)．．．光纖光柵
Claims (5)
- 一種光纖光柵可調濾波裝置，該可調濾波裝置係由一基座、一彈性件及一螺旋調整組所構成，其中彈性件供固設量測用的光纖與光纖光柵；其中：所述基座上形成有一供鎖設彈性件之彈片鎖接部，再者基座於彈片鎖接部上方具有一供鎖設螺旋調整組之固定部；而所述彈性件具有彈性回復力，彈性件於鄰近自由端處形成有一穿孔；再者所述螺旋調整組係由一蓋板及一位移螺栓所組成，其中蓋板一端可供利用鎖設於基座固定部上，且蓋板與彈性件同向延伸，又蓋板於自由端上形成一螺孔，而位移螺栓係螺設於該螺孔上、且底端可推抵彈性件的自由端；藉此，組構成一結構簡單、且可調節靈敏度的光纖光柵可調濾波裝置者。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖光柵可調濾波裝置，其中該彈性件可為長方形。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖光柵可調濾波裝置，其中該彈性件可為三角形。
- 如申請專利範圍第1或2或3項所述之光纖光柵可調濾波裝置，其中該彈性件具有一對應基座彈片鎖接部的鎖接部，供利用複數鎖固件將彈性件單端鎖固於基座的彈片鎖接部上。
- 如申請專利範圍第1或2或3項所述之光纖光柵可調濾波裝置，其中該彈性件頂面具有一向凸出方向延伸的限位槽，以供光纖限位固定。
Priority Applications (1)
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| TW99121795A TWI434089B (zh) | 2010-07-02 | 2010-07-02 | Fiber Bragg Grating Adjustable Filter |
Applications Claiming Priority (1)
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2010
- 2010-07-02 TW TW99121795A patent/TWI434089B/zh not_active IP Right Cessation
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| TW201202772A (en) | 2012-01-16 |
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