光纤光栅制作技术综述

--#-地方用12mm宽的光束曝光，然后将掩模板放到距光纤17mm的地方用6mm宽的光束曝光。光圈放在激光光束的前方用来控制曝光长度。使用的光敏光纤数值孔径为0.12，光纤的曝光长度为12mm。实验证明，使用这种多次曝光法［49］制成的光栅的平均折射率几乎保持不变并且在较短的波长上边模能抑制20dB。通过此法制成的FBG很适合DWDM系统。图4多次曝光法制作升高斯型切趾光纤光栅的示意图b一种新的使用二次曝光法制作切趾FBG［50］，仅通过改变旋转参数和紫外脉冲数量，不同切趾形式的FBG就可以获得，而且，FBG的长度可通过改变狭缝的长度而改变。总之，边模被大大的抑制掉。此种方法的特点是简单灵活、重复性强、低成本、而且适合大规模生产。特别的，此法非常适合短长度光栅的制作。因为光栅耦合强度是FBG折射率调制的函数,各种各样的切趾耦合强度可通过减少在光栅两端UV的曝光量至零来获得。因此可制得各式的切趾FBG。如图5所示，狭缝固定在一个机动旋转台上，当驱动其旋转时，狭缝与之同步旋转。当狭缝与UV垂直时，光通过狭缝的实际宽度达到最大值，即狭缝的宽度，在其它形式下，当旋转台运转时，光纤上有效曝光长度表示如下：L=acos(P)-bsin(P)a是狭缝宽度，b是狭缝的厚度，P是旋转台的旋转角。当旋转角度改变时，就会达到相应的脉冲数量。因此，折射率调制在光栅中部达到最大。脉冲的数量与旋转角度之间的关系决定了FBG的切趾形式。实验使用TuilaserBraggStar-200准分子激光器(248nm)，脉冲强度7.4mJ，光敏光纤PS-RMS-50。实验包括两个阶段：第一阶段，旋转台由计算机控制，根据实验，紫外脉冲的数量少于1000时，折射率调制与脉冲数量成线性关系。在长波段切趾边模被抑制掉，然而在短波段存在很强的边模。第二阶段，是用paperysheet代替狭缝1,并移走掩模板，使旋转角与脉冲数目成一定的关系。此时，FBG的平均折射率相等，短波段的边模被抑制掉。实验表明,5mm长的FBG有99.5%的最大反射率，边模抑制率大于25dB。

l/透镜光纤图5二次曝光法制作切趾光纤光栅的实验装置图l/透镜光纤图5二次曝光法制作切趾光纤光栅的实验装置图结束语：基于光纤光栅的一系列优点，使之已成为光纤通信系统重要的无源器件和传感系统的传感元件。利用光纤光栅可以实现将各种光器件集成在一根光纤中，如光滤波器，激光器，放大器，调制器等，这就是所谓的一维光子集成。通过集成化，可以将目前光器件高昂的成本大大降低而可靠性大大提高，从而使光器件的应用更为普遍。目前，光纤光栅已达到实用化水平并开始应用于光纤通信和光纤传感领域中，但性能和应用都受到一定的限制。影响性能和应用的原因主要是高性能、高可靠、长期稳定的光纤光栅制备技术尚需完善。因此，寻求最佳的光纤光栅制作方法无疑具有重要的意义。参考文献：HillK.O.Photorefrativefiberdevicesandapplication.CLE0'94.1994,paperCWKl.241HillKO.FujiiY,JohnsonDCandKawasakiBS．Photosensitivityinopticalfiberwaveguideappplicationtoreflectionfilterfabrication.Appl.Phys.Lett,1978;32:647-649KawasakiBS,HillK0，JohnsonDCandFujiiY.Opt．Lett，1978;3：66-68HillKO,KawasakiBS.JohnsonDCandFujiiY．Fiberoptics.Advancesinreasearrchanddevelopmentp．211—240，NewYork：Plenum，693,1979MeltzG，MoreyMMandGlenmWH．FormationofBragggratingsinopticalfibersbyatransverseholographicmethod.Opt．Lett，1989;14：823-825R.Kasyap,J.R.Armitage,R.Wyatt,S.T.Davey,andD.L.Williams,Electron.Lett.26,730(1990)B.J.Eggleton,P.Y.Fonjallaz,P.Lambelet,Salathe,Ch.Zimmer,andH.H.Gilgen,Proc.SPIE2044,272(1993)A.OthonosandX.Lee,Rev.Sci.Instrum.66,3112(1995)K.O.Hill,B.Malo,F.Bilodeau,D.C.Johnson,andJ.Albert,Appl.Phys.Lett.62,1035(1993).D.Z.Anderdon,V.Mizrahi,T.Erdogan,andA.E.White,ProceedingsoftheConferenceonOpticalFiberCommunication,OFC'93,TechnicalDigest,p.68,PostdeadlinePaperPD16(1993).DongL,ArchambanltJL.ReckieL,russellPStJandPayncDN.SinglepulseBragggratingswrittenduringfiberdrawing.EleetrLett1993:29(17)1577-1578AskinsCG,PutnamMA,WilliamsGMandFriebeleEJ.Stepped-wavelenghoptical-fiberBragggratingarrayafabricatedinlineonadrawtower.Opt.Lett,1994;19(2):147-149RolandoP.Espindola，RobertM．Atkins,etal.FiberBraggwrittenthroughafibercoating.0FC'97PD4,1997LuChao,LaureenceReekie.Gratingwritingthroughthefibercoatingusinga248nmexecimerlaser.OFC'98ThD5,1998BruceA.Furgusion,RichardAYong,AnewmethodformakingfiberopticalBragggrating.SPIE3180,1997.AshishM.Vengsargar,Long-periodfibergratingasband-rejectionfilters.IEEEJ.L.T.,1996,14(1):58-65FUJIMAKIM，OHKIY,BREBNERJL,etal.Fabricationoflong-periodopticalfibergratingsbyuseofionimplantation[J].Opticlett，2000,25(2)：88—89．HWANGIK，YUNSH,KIMBY．Long-periodfibergratingsbasedonperiodicmicrobends[J].OpticLett,1999,24(18):1263-1265.M.Shigehara,T.Enomotoetal.Long-periodfibergratinginpuresilicacorefiberforhothightemperatureuse.OECC'98,14C1-3:146-147M.Akiyama,K.Nishideetal.Anovellong-periodfibergratingusingperiodicallyreleasedresidualstressofpure-silicacorefiber.OFC'98,1998,ThG1:276-277T.Enomoto,M.Shigeharaetal.Long-periodfibergratinginapure-silica-corefiberwrittenbyresidualstressrelaxation.OFC'98,1998,ThG2277-278P.Palai,M.N.Satyanarayan,MiniDas,Thyagarajan,B.P.Pai.Characterizationandsimulationlongperiodgratingsfabricatedusingelectricdischarge.OpticsCommunications193(2001)181-185.Chang-SeokKim,YounggeumHan,ByeongHaLeeetal.InductionoftherefractiveindexchangeinB-dopedopticalfibersthroughrelaxationofthemechanicalstress.OpticsCommunication185(2000)337-342.E.M.Dianov,V.L.Karpov,A.S.Kurkovetal.,Long-periodfibergratingsandmode-fieldconvertersfabricatedbythermodiffusioninphosphosilicatefibers.ECOC'98,1998,395-396V.L.Karpov,V.L.Karpovetal.,Mode-fieldconvertersandlong-periodgratingsfabricatedbythermodiffusioninnitrigen-dopedsilica-corefiber.OFC'98,1998,ThG3:279-280[26]艾江叶爱伦刘宇乔.一种新的常周期光纤光栅制作方法.光学学报，1999,Vol.19,No.5709-712LIUSY，TAMHY，DUWC．Effectivefabricationoflong-periodgratingsbytheuseofmicro-lensarray[A].The1998InternationalConferenceonApplicationsofPhotonicTechnology[C].Ottawa,1999,T266:79-81.LIUSY，TAMHY，DEMOKANMS.Effectivefabricationoflong-periodgratingfabrication[J].ElectronLett，1999，35(1)：79—81.LIUSY,MANWS，TAMHY，etal．Long-periodgratingsfabricationusingplano-convexmicrolensarray[J]．IEICETransElectron,2000，E83-C(3)：444—447．SAVINS，DIGONNETMJ,etal.Tunablemechanicallyinducedlong-periodfibergrating[J].OpticLett,2000,25(10):710-712.JoonYongCho,KyungShikLee.Abirefringencecompensationmethodformechanicallyinducedlong-periodfibergratings.OpticsCommunication213(2002)281-284.]LinCY，WangLA.Corrugatedlongperiodgratingsasband-rejectionfilters[C].OFC'2000L.A.Everall,R.W.Fallon,J.A.R.Williams,L.Zhang,I.Bcnnion.Flexiblefabricationoflongperiodinfibergratings.CLEO'98,513-514.HillO,BilodeauF,MaloB,etal．ChirpinfiberBragggratingsforcompensationofoptical-fiberdispersion.Opt.lett,1994,19(17):1314-1316FarriesMC,SugdenK，ReidDCJetal.Verybroadreflectionbandwidth(44nm)chirpfibergratingsandnarrowbandpassfiltersproducedbytheuseofanamplitudemask.ElectronLett.1994,30(11)891-892SugsenK,BennionI,MolonyA.Chirpegratingsproducedinphotosensitiveopticalfibersbyfiberdeformationduringexposure.Electron.Lett.,1994,30,440-442.PainchaudY，ChandonnetA，LauzonJ．Chirpedfibergratingsproducedbytiltingthefiber[J].ElectronLett,1995,31(3):171-172宁提纲谢增华裴丽简水生•任意布拉格波长Chirped光栅的写入的写入•北方交通大学学报第23卷第6期1999，12.PutmanMA，WilliamsGM，FriebeleEJ．FabricationoftaperedstraingradientchirpedfiberBragggratings[J].ElectronLett.l995,31(4):309-310J.Mora,J.Villatoro,etal.TunablechirpinBragggratingswrittenintaperedcorefibers.OpticsCommunications210(2002)51-55.XinyongDong,Bai-OuGuan,etal.StraingradientchirpofuniformfiberBragggratingwithoutshiftofcentralBraggwavelength.OpticsCommunications202(2002)91-95.H.Liu,S.C.Tjin,etal.AnovelmethodforcreatinglinearlyandnonlinearlychirpedfiberBragggratings.OpticsCommunications217(2003),179-183.LauzonJ，ThibaultS．MarrinJ，etal，Implementationandcharacterizationofcompensationoffiberdispersion[J].OptLett,1994,19(17):1314-1316冯显杰孙小菡张明得.用于色散补偿的非线性啁啾光纤光栅.固体电子学研究与进展第21卷第4期2001，461-466.PanJJ．ShiY．SteepskirtfiberBragggratingfabricationusinganewapodisedphasemask[J].ElectronLett,1997,33(22):1895-1896.BaiBahua,QianYing,SunYingzhi.Fab