新型双层石墨棒可调谐光纤光栅模板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可调谐光纤光栅模板，可用于光纤通信中。本新型的技术方案：这种新型双层石墨棒可调谐光纤光栅模板，其特点在于它包括光滑平板，在其上双层平行排列石墨棒，下面为基层，顶层为作用层。本新型的有益效果：这种模板周期均匀、周期个数可调，周期连续可调、制作简单、成本低、材料来源广、易于工业化生产、可重构、性价比高。在掺铒光纤放大器的增益平坦和制作滤波器等方面潜有巨大的应用价值。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可调谐光纤光栅模板，用于光纤通信中的传输型滤波器、光纤光栅传感器、模式转换器等领域。
技术介绍
现在国内外用于制作应力长周期光纤光栅(LPFG)的模板主要包括以下几种a.带有平行凹槽的平板(S.Savin，M.J.F.Digonnet，G.S.Kino and H.J.Shaw，Tunable mechanicallyinduced long-period fiber gratings，Opt.Lett，2000，25(10)，710-711)，或带凹槽的圆筒(G.Rego，J.R.A Fernandes，J.L.Santos，H.M.Salgado，P.V.S.Marques，New Technique to MechanicallyInduce Long-Period Fibre Gratings，Optics Communications，220(2003)，111-118)；b.单层平铺密排的石墨棒阵列(Ik-Bu Sohn，Jang-Gi Back，Nam-Kwon Lee，Hyung-Woo Kwaon and Jae-WonSong，Gain Flattened and Improved EDFA Using Microbending Long-Period Fibre Gratings，Electron.Lett，2002，38(22)，1324-1325)；c.双面交错式的石墨棒阵列(Oleg V.Ivanov，Wavelength Shift and Split of Cladding Mode Resonances in Microbend Long-Period FiberGratings Under torsion，Optics Communications，232(2004)，159-166)；d.在平板上均匀缠绕金属丝阵列(Kai Chen，Qiu-Qin Sheng，Xiao-Yi Dong，A New Method for Filter Design Based onLong-period Fibre Grating，Chin.Phys.Lett，2004，21(2)，332-334)；e.金属丝密绕勒痕法(CraigD.Poole，C.D.Townsend，and Katherine T.Nelson，Helical-Grating Two-Mode FiberSpatial-Mode Coupler，Journal of Lightwave Technology，1991，9(5)，598-604)(图1)。其中，方法a对加工工艺要求很高，很难实现周期的均匀性，且周期不可调，周期个数不能灵活调节，材料也不可重复利用。方法b虽然可以保证周期的均匀性，但周期依赖于石墨棒的直径，因而受到很大的局限，对于LPFG谐振峰的形状的调谐性差。后两种方法c、d的周期虽不受石墨棒和金属丝直径的限制，但周期的均匀性很难实现而且周期可调性差。方法e周期的均匀性，周期的可调性都很难实现。这几种方法都存在一定的缺陷，难以满足实用的要求。
技术实现思路
本技术的目的在具备现有所有模板的优点(主要指传输谱的特性)的基础上，实现模板的周期的连续可调性和周期的均匀性，灵活调节长周期光纤光栅传输谱的特性。本技术的技术方案这种种新型双层石墨棒可调谐光纤光栅模板，它包括光滑平板，在其上设置双层平行排列石墨棒，上层是作用层，下层是基层，作用层比基层多3个棒，基层两端是两对棒绊，棒间有间隙S′。本技术的有益效果利用该模板写入光栅只需普通的单模光纤，不需要特殊的光敏性光纤；同时，光纤并没有因为施加外力而被破坏，光栅在撤走外力后便可实现光栅的擦除，即不写入光栅。所以，这是一种周期均匀、周期个数可调、并且可实现周期的连续调节可重构，简单廉价的制作长周期光纤光栅的新方法。新型模板具有周期均匀、周期个数可调、并且可实现周期的连续调节，进而实现了光纤光栅的可调谐(对双层模板下的LPFG的传输谱特性的实验装置(如图6)，制作简单、成本低、材料来源广且可重复利用，易于工业化生产，这种模板最突出的优点是实现了周期的连续调节，周期的调节范围为Λmin～Λmax，并且可以通过调节棒的个数M选择合适的Λmax。利用该模板还可以制作多种特殊的长周期光纤光栅，如啁啾、相移、级联的长周期光纤光栅等，实现对传输光谱特性的调节，以满足实际需要。附图说明图1、2、3、4、5、6现有技术中的模板图7模板的基层图8无间隙双层模板的调节棒调节图9无间隙双层模板撤去调节棒图10无间隙双层模板的排列作用层几何关系 图11有间隙双层模板，图12有间隙双层模板俯视图图13性能测试示意图图中1.外力 2.带凹槽的平板 3.光纤 4.光滑平板 5.勒线 6.带凹槽的圆筒 7.石墨棒阵列 8.金属棒 9.金属丝阵列 10.密绕金属丝 11.基层石墨棒 12.作用层石墨棒13.石墨调节棒 14调节间隙S′ 15.棒绊 16.宽带光源 17.新型双层模板 18.光谱分析仪具体实施方式以下结合附图对本技术作具体说明这种种新型双层石墨棒可调谐光纤光栅模板，它包括光滑平板4，在其上设置双层平行排列石墨棒11、12，上层12是作用层，下层11是基层，作用层比基层多3个棒，基层两端是两对棒绊15，棒间有间隙S′14。所述的模板，基层、作用层、棒绊的直径相等，直径为2r，r在500-900μm之间。所述的模板，其间隙S′是由调节棒的调节作用产生的，调节棒的直径可任选，调节棒为M根，调节棒直径为2R，当调节棒与调节棒之间不相邻时，光栅周期A为Λ=2r+S′·MN---(1)]]>根据几何关系，调节间隙S′＝S-2r＝21/2-2r，由上面公式计算出的Λ实际为最大值Amax；当未加力时，基层与作用层间为自由状态，此时对应Amin；在加力的过程中，周期的调节范围为Amin～Amax。所述的模板，当采用直径500μm石墨棒为基层棒和作用层棒，直径700μm石墨棒为调节棒时，S′＝683μm，模板周期为A=2r+683MN.]]>在有机玻璃平板上将石墨棒双层平行排列，底层的石墨棒阵列为基层，顶层石墨棒阵列为作用层(与光纤直接接触)，当垂直于板平面施加均匀的压力F时，由于模板的周期性结构将在光纤轴向方向形成应力的周期性变化，导致光纤轴向折射率的周期性变化，从而产生长周期光纤光栅。实施例首先，以直径为2r的棒为模板的基层。为便于石墨棒的排列，在有机玻璃板上均匀涂覆凡士林薄层，石墨棒之间为紧密排列，以保证棒与棒之间的平行关系，然后用透明胶带临时固定基层；接着用502胶固定基层的起始棒和末棒作为棒绊15(图2)，当502胶凝固后，去掉透明胶。这样便制得了模板的基层。然后，将直径2r的棒排列在基层上，此层为作用层，实验中直接与光纤接触(图3)。当基层为紧密无间隙排列时，该模板的周期为2r；通过调节基层棒间的间隙14距离可调节作用层的周期，即模板的周期。作为例子，实验中以直径2R的棒作为调节棒来调节基层棒之间的间隙，如图4所示。制作过程中，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型双层石墨棒可调谐光纤光栅模板，其特征在于：它包括光滑平板（４），在其上设置双层平行排列石墨棒（１１）、（１２），上层（１２）是作用层，下层（１１）是基层，作用层比基层多３个棒，基层两端是两对棒绊（１５），棒间有间隙Ｓ′（１４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新伟，庄怀轩，张振宇，盛秋琴，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]