專利名稱：一次同時制作多根光纖光柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光通信無源器件制造領(lǐng)域，涉及光纖光柵(FBG)的制作，具體指光纖光柵的規(guī)模化生產(chǎn)方法，特別是指一種一次同時制作多根光纖光柵的方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵(FBG)是利用光纖光敏性通過紫外曝光在光纖纖芯形成的空間相位光柵，其可以構(gòu)成很多性能獨(dú)特的無源器件。光纖光柵憑借自身抗電磁干擾、質(zhì)輕、體積小、化學(xué)穩(wěn)定以及電絕緣等優(yōu)點(diǎn)，在光通信、光纖傳感等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1993年K. 0. HiLL等人提出了相位掩模法制作光纖光柵，相位掩模法制作光纖光柵是基于相位掩模板的近場衍射所產(chǎn)生的空間干涉條紋在光纖纖芯中形成周期性折射率變化，從而形成光纖光柵。傳統(tǒng)的相位掩模法生產(chǎn)光纖光柵只能使得光纖在經(jīng)過一次紫外曝光時寫入一根光纖光柵，雖然使得光纖光柵的批量生產(chǎn)成為可能，但是，生產(chǎn)效率還不是很高，尤其是對于一些高反射率光纖光柵和特殊光纖光柵，其光柵寫入時間長，生產(chǎn)效率低；同時一次紫外曝光寫入一根光纖光柵使得激光束能量的利用率不高，而激光器作為光纖光柵生產(chǎn)的重要昂貴設(shè)備，需要經(jīng)常維修更換，因此現(xiàn)有的生產(chǎn)方式又無形中增加了光纖光柵的制作成本。隨著光纖傳感、光通信行業(yè)的快速發(fā)展，特別是隨著全球范圍內(nèi)FTTH工程的實(shí)施，使得光纖光柵的需求量日益倍增，因此制作低成本的光纖光柵已成為未來發(fā)展的趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種利用單塊相位掩模板一次同時制作多根光纖光柵的方法，該方法使得光纖光柵的生產(chǎn)效率成倍提高，使得光纖光柵的規(guī)模化生產(chǎn)成為可能，有效的降低了光纖光柵的制作成本。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供如下的解決方案一種一次同時制作多根光纖光柵的方法，是同時將數(shù)根光纖的裸光纖段橫向依次放置于相位掩模板柵區(qū)側(cè)進(jìn)行一次紫外曝光。本發(fā)明上述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，包括如下步驟
1、將數(shù)根光纖的裸光纖段橫向依次放置于相位掩模板柵區(qū)側(cè)； 2、選擇數(shù)根光纖中的一根光纖與監(jiān)測系統(tǒng)連接；
3、打開激光器(激光束中心波長為M8nm)，調(diào)整柱面鏡與光纖之間的距離，使激光器發(fā)出的紫外光束經(jīng)柱面鏡進(jìn)行壓縮；
4、調(diào)整紫外光束位置，使數(shù)根光纖的裸光纖段橫向分布于經(jīng)柱面鏡壓縮后的紫外光束光斑中；
5、控制計算機(jī)系統(tǒng)，使紫外光束寫入數(shù)根光纖的裸光纖區(qū)域；
6、監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接的光纖的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器；
7、控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量數(shù)根光纖光柵的參數(shù)。
本發(fā)明上述數(shù)根光纖的裸光纖段橫向放置時，其所述的裸光纖段處于同一個豎直平面內(nèi)，并且所述的豎直平面與相位掩模板柵區(qū)側(cè)表面相互平行。本發(fā)明上述的數(shù)根光纖的裸光纖段在處于所述的同一個豎直平面內(nèi)時，所述的各裸光纖段在所述豎直平面內(nèi)為等間距的分布方式。本發(fā)明上述的數(shù)根光纖的各裸光纖段在所述的豎直平面內(nèi)等間距分布時，所述的間距可以為0。即上下相鄰的兩根光纖的裸光纖段的上下表面相接觸。本發(fā)明上述豎直平面內(nèi)的數(shù)根光纖中，處在上下邊緣的兩根光纖中的任意一根光纖與監(jiān)測系統(tǒng)相連接。本發(fā)明上述的數(shù)根光纖的根數(shù)至少為二。本發(fā)明上述激光器的發(fā)出的紫外光束的能量至少為1. 0毫焦。本發(fā)明上述紫外光束經(jīng)柱面鏡壓縮后的光斑橫向尺寸至少為0. 25毫米。本發(fā)明上述的數(shù)根光纖的裸光纖段與相位掩模板柵區(qū)表面距離為0. 05-1毫米。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、本發(fā)明利用相位掩模法，在一次紫外曝光完成二根以上的光纖光柵制作，使得光纖光柵的生產(chǎn)效率成倍提高，有效降低了光纖光柵的生產(chǎn)成本。2、由于傳統(tǒng)的單根寫入，使得激光器光束能量浪費(fèi)嚴(yán)重，而激光器作為制作光纖光柵的重要昂貴設(shè)備，不僅需要經(jīng)常維修更換，而且目前基本依靠進(jìn)口，因此光束能量的浪費(fèi)增加了光纖光柵的生產(chǎn)成本，而本發(fā)明一次紫外曝光同時完成二根以上光纖光柵的制作，有效提高激光器光束能量的利用率，降低光纖光柵的生產(chǎn)成本。3、隨著全球范圍內(nèi)FTTH工程的快速實(shí)施，啁啾類光纖光柵(寬帶寬，反射率較大， 中心波長容差較大)需求量日益倍增，而本發(fā)明一次同時制作的多根光纖光柵，其光纖光柵周期為200nm — 580nm，光纖光柵中心波長為560nm — 1680nm，其中光纖柵中心波長在 1625nm— 1650nm內(nèi)的均勻周期光纖光柵、啁啾類光纖光柵，特別適合FTTH工程所用光纖光柵的規(guī)模化生產(chǎn)。
圖1、圖2、圖3為本發(fā)明原理示意圖，其中，圖2是圖1中光纖的正視圖。圖4a、圖4b、圖如依次為實(shí)施例1參數(shù)圖，其中，圖如是二根光纖光柵的參數(shù)，圖仙、圖如依次是圖如中1#、姊光纖光柵的反射圖譜。圖fe、圖恥、圖5c、圖5d依次為實(shí)施例2參數(shù)圖，其中，圖fe是三根光纖光柵的參數(shù)，圖5b、圖5c、圖5d依次是圖fe中1#、2#、3#光纖光柵的反射圖譜。圖6a、圖6b、圖6c、圖6d、圖6e、圖6f依次為實(shí)施例3參數(shù)圖，其中，圖6a是五根光纖光柵的參數(shù)，圖6b、圖6c、圖6d、圖6e、圖6f依次是圖6a中1#、2#、3#、4#、5#光纖光柵的反射圖譜。圖7a、圖7b、圖7c、圖7d、圖7e、圖7f、圖7g、圖依次為實(shí)施例4參數(shù)圖，其中， 圖7a是七根光纖光柵的參數(shù)，圖7b、圖7c、圖7d、圖7e、圖7f、圖7g、圖幾依次為圖7a中 1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#光纖光柵的反射圖譜。附圖中的標(biāo)號示意如1-柱面鏡，2-紫外光束，3-相位掩模板，4-光纖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明利用一塊相位掩模板一次紫外曝光實(shí)現(xiàn)多根(二根以上)光纖光柵的制作， 激光器選用KrF準(zhǔn)分子激光器，激光束中心波長為M8nm，光學(xué)平臺、監(jiān)測系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)為現(xiàn)有設(shè)備。參見圖1、圖2，本發(fā)明步驟為將數(shù)根光纖4橫向放置于相位掩模板3柵區(qū)一側(cè)后，數(shù)根光纖4橫向處于同一豎直平面內(nèi)，在該豎直平面內(nèi)，各個光纖4的裸光纖段在橫向相互平行并且等間距放置，并且該數(shù)根光纖4的裸光纖段與相位掩模板3柵區(qū)表面距離(裸光纖段表面與相位掩模板柵區(qū)表面的垂直距離)為0. 05-1毫米，同時數(shù)根光纖4的裸光纖段所處的平面與相位掩模板3柵區(qū)側(cè)表面相互平行放置，所述的裸光纖是指去除涂覆層后的光纖；然后選擇該豎直平面內(nèi)最上方(或最下方)的一根光纖，將該一根光纖兩端各去除涂覆層15-25毫米后接入監(jiān)測系統(tǒng)，調(diào)整柱面鏡1與數(shù)根光纖4之間的距離，使得經(jīng)柱面鏡 1壓縮后的紫外光束2的光斑橫向尺寸至少為0. 25毫米，同時保證壓縮前的紫外光束光斑能量值至少為1. 0毫焦(光束能量值采用現(xiàn)有光功率計測量);調(diào)整光束位置，使得數(shù)根光纖 4的裸光纖段橫向分布于經(jīng)柱面鏡1壓縮后的紫外光束2光斑中；最后，控制計算機(jī)系統(tǒng)按照現(xiàn)有的相位掩模法使激光器的紫外光束2寫入數(shù)根光纖4的裸光纖區(qū)域，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接的一根光纖的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器，控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量各光纖光柵的參數(shù)，完成數(shù)根光纖光柵的一次性制作。同時，在本發(fā)明中，將數(shù)根光纖的裸光纖段橫向平行放置時，如果光纖數(shù)量較多， 此時一方面經(jīng)柱面鏡壓縮后光斑橫向尺寸上限一定，同時隨著光斑橫向尺寸的增加，壓縮后紫外光束2能量會相應(yīng)的降低，不利于光纖光柵的快速、穩(wěn)定寫入。為了滿足較多數(shù)量 (五根以上)光纖光柵寫入，此時，數(shù)根光纖4的裸光纖段的間距可以縮小至0，即上下相鄰的裸光纖段的表面相接觸，如圖3所示，以便完成各個光纖光柵的寫入。采用本發(fā)明的上述制作方法，可制作的光纖光柵周期為200nm — 580nm，對應(yīng)的光纖光柵的中心波長為560nm— 1680nm。實(shí)施例1 二根光纖光柵制作
1、取二根長度為2.0米的光纖，將中間約35毫米的涂覆層去除形成裸光纖段，將二根光纖橫向放置，并在距二根光纖裸光纖段兩端各85毫米處分別夾持固定，夾持固定采用現(xiàn)有夾持器夾持固定方式，并將二根光纖的裸光纖段橫向依次放置于光學(xué)平臺上的相位掩模板3柵區(qū)后側(cè)，同時使二根光纖4的裸光纖段上下間隔0. 25毫米，調(diào)整二根光纖的裸光纖段與相位掩模板3柵區(qū)表面的垂直距離為0. 05毫米，并且使二根光纖的裸光纖段上下所處的平面與相位掩模板柵區(qū)表面相平行；
2、在上下并列的二根光纖中，將上方的一根光纖兩端涂覆層去除20毫米，將去除涂覆層后的光纖兩端連接在監(jiān)測系統(tǒng)中；
3、打開MSnm紫外光激光器，用光功率計測量光能量值為1毫焦時，調(diào)整柱面鏡1與兩根光纖裸光纖段之間的距離，使激光器發(fā)出的紫外光束2經(jīng)柱面鏡進(jìn)行壓縮，保證壓縮后的紫外光束光斑橫向尺寸為0. 5毫米；
4、調(diào)整紫外光束2位置，使二根光纖的裸光纖段橫向均勻分布于經(jīng)柱面鏡壓縮后的紫外光束光斑中；
5、控制計算機(jī)系統(tǒng)，使紫外光束2寫入兩根光纖的裸光纖區(qū)域，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接的一根光纖的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器；
6、控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量兩根光纖的光柵參數(shù)，如圖4a—圖如所示。實(shí)施例2
三根光纖光柵制作
1、取三根長度為2.5米的光纖，將中間35毫米的涂覆層去除形成裸光纖段，將三根光纖橫向放置，并在距三根光纖裸光纖段兩端各85毫米處分別夾持固定，夾持固定采用現(xiàn)有夾持器夾持固定方式，并將三根光纖的裸光纖段橫向依次放置于光學(xué)平臺上的相位掩模板柵區(qū)后側(cè)，同時使三根光纖的裸光纖段均上下間隔0. 25毫米，調(diào)整三根光纖的裸光纖段與相位掩模板柵區(qū)表面的垂直距離為0. 05毫米，并且使三根光纖的裸光纖段上下所處的平面與相位掩模板柵區(qū)面相平行；
2、在上下并列的三根光纖中，將最下方的一根光纖兩端涂覆層去除20毫米，將去除涂覆層后的光纖兩端連接在監(jiān)測系統(tǒng)中； 3、打開MSnm紫外光激光器，用光功率計測量光能量值為1.5毫焦，調(diào)整柱面鏡1與三根光纖裸光纖段之間的距離，使激光器發(fā)出的紫外光束2經(jīng)柱面鏡1進(jìn)行壓縮；保證壓縮后的紫外光束光斑橫向尺寸為0. 75毫米；
4、調(diào)整紫外光束2位置，使三根光纖的裸光纖段橫向均勻分布于經(jīng)柱面鏡1壓縮后的紫外光束光斑中；
5、控制計算機(jī)系統(tǒng)，使紫外光束2寫入三根光纖的裸光纖區(qū)域，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接的一根光纖的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器；
6、控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量三根光纖的光柵參數(shù)，如圖5a—圖5d所示。實(shí)施例3
五根光纖光柵制作
1、取五根長度為3.0米的光纖，將中間35毫米的涂覆層去除形成裸光纖段，將5根光纖橫向放置，并在距五根光纖裸光纖段兩端各85毫米處分別夾持固定，夾持固定采用現(xiàn)有夾持器夾持固定方式，并將五根光纖的裸光纖段橫向依次放置于光學(xué)平臺上的相位掩模板 3柵區(qū)后側(cè)，同時使五根光纖的裸光纖段上下表面接觸，調(diào)整五根光纖的裸光纖段與相位掩模板柵區(qū)表面的垂直距離為0. 05毫米，并且使五根光纖的裸光纖段上下所處的平面與相位掩模板3柵區(qū)表面相平行；
2、在上下并列橫向放置的五根光纖中，將最上方的一根光纖兩端涂覆層去除20毫米， 將去除涂覆層后的光纖兩端連接在監(jiān)測系統(tǒng)中；
3、打開MSnm紫外光激光器，用光功率計測量光能量值為3.0毫焦，調(diào)整柱面鏡與五根光纖裸光纖段之間的距離，使激光器發(fā)出的紫外光束2經(jīng)柱面鏡1進(jìn)行壓縮；保證壓縮后的紫外光束光斑橫向尺寸為1毫米；
4、調(diào)整紫外光束2位置，使五根光纖的裸光纖段橫向均勻分布于經(jīng)柱面鏡1壓縮后的紫外光束光斑中；
5、控制計算機(jī)系統(tǒng)，使紫外光束2寫入五根光纖的裸光纖區(qū)域，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接的一根光纖的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器；6、控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量五根光纖的光柵的參數(shù)，如圖6a—圖6f所示。實(shí)施例4 七根光纖光柵制作
1、取七根長度為2米的光纖，將中間35毫米的涂覆層去除形成裸光纖段，將3根光纖橫向放置，并在距七根光纖裸光纖段兩端各85毫米處分別夾持固定，夾持固定采用現(xiàn)有夾持器夾持固定方式，并將七根光纖裸光纖段橫向依次放置于光學(xué)平臺上的相位掩模板3柵區(qū)后側(cè)，同時使七根光纖的裸光纖段上下表面相接觸，調(diào)整七根光纖的裸光纖段與相位掩模板3柵區(qū)表面的垂直距離為0. 05毫米，并且使七根光纖的裸光纖段所處的平面與相位掩模板3柵區(qū)表面相平行；
2、在上下并列的七根光纖中，將最下方的一根光纖兩端涂覆層去除20毫米，將去除涂覆層后的光纖兩端連接在監(jiān)測系統(tǒng)中；
3、打開MSnm紫外光激光器，用光功率計測量光能量值為3.0毫焦，調(diào)整柱面鏡與七根光纖裸光纖段之間的距離，使激光器發(fā)出的紫外光束2經(jīng)柱面鏡1進(jìn)行壓縮；保證壓縮后的紫外光束光斑橫向尺寸為1毫米；
4、調(diào)整紫外光束2位置，使七根光纖4的裸光纖段橫向均勻分布于經(jīng)柱面鏡1壓縮后的紫外光束光斑中；
5、控制計算機(jī)系統(tǒng)，使激紫外光束2寫入七根光纖的裸光纖區(qū)域，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接的一根光纖的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器；
6、控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量七根光纖的光柵的參數(shù)，如如圖7a—圖幾所示。本發(fā)明的上述實(shí)施例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)，本發(fā)明均未做出詳細(xì)說明，而上述實(shí)施例中的具體步驟僅僅是為了方便說明本發(fā)明制作方法的舉例而已，并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，凡是在不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況和范圍內(nèi)所做出的種種方式的改變，均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于是同時將數(shù)根光纖(4)的裸光纖段橫向依次放置于相位掩模板(3)柵區(qū)側(cè)進(jìn)行一次紫外曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于包括下屬步驟a、將數(shù)根光纖(4)的裸光纖段依次橫向依次放置于相位掩模板(3)柵區(qū)后側(cè)；b、選擇數(shù)根光纖中的一根光纖(4)與測量系統(tǒng)連接；c、打開激光器，調(diào)整柱面鏡(1)與數(shù)根光纖裸光纖段之間的距離，使激光器發(fā)出的紫外光束(2 )經(jīng)柱面鏡(1)進(jìn)行壓縮；d、調(diào)整紫外光束(2)位置，使數(shù)根光纖(4)的裸光纖段橫向分布于經(jīng)柱面鏡(1)壓縮后的紫外光束光斑中；e、控制計算機(jī)系統(tǒng)，使紫外光束(2)寫入數(shù)根光纖(4)的裸光纖區(qū)域；f、監(jiān)測系統(tǒng)顯示連接光纖(4)的光柵參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值時，關(guān)閉激光器；g、控制監(jiān)測系統(tǒng)依次測量各光纖(4)的光柵參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述數(shù)根光纖(4)的裸光纖段橫向放置時，所述的裸光纖段處于同一個豎直平面內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次同時制作數(shù)根光纖光柵的方法，其特征在于所述數(shù)根光纖(4)的裸光纖段在所述的豎直平面內(nèi)為等間距的分布方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述的間距為0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述豎直平面內(nèi)的數(shù)根光纖中，上下邊緣的任意一根光纖(4)與監(jiān)測系統(tǒng)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述的數(shù)根光纖(4)至少為二根光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述紫外光束(2)能量至少為1.0毫焦。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述紫外光束(2)光斑的橫向尺寸至少為0. 25毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一次同時制作多根光纖光柵的方法，其特征在于所述數(shù)根光纖(4)的裸光纖段與相位掩模板(3)柵區(qū)表面距離為0. 05-1毫米。
全文摘要
本發(fā)明屬光通信無源器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種利用相位掩模法一次同時制作多根光纖光柵的方法。由于目前的相位掩模板法一次只能寫入一根光纖光柵，不僅生產(chǎn)效率低，同時浪費(fèi)激光光束能量，在無形中又增加了光纖光柵的生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供一種利用相位掩模法一次同時制作多根光纖光柵的方法，利用一塊相位掩模板，同時將二根以上的光纖依次橫向放置于相位掩模板柵區(qū)側(cè)進(jìn)行一次性紫外曝光。本發(fā)明采用的上述方法，光纖光柵生產(chǎn)效率大大提高，而且光纖光柵的一致性較好，使光纖光柵的規(guī)模化生產(chǎn)成為可能，從而有效降低了光纖光柵的生產(chǎn)成本。
文檔編號G03F7/00GK102436026SQ201210006988
公開日2012年5月2日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者劉增剛, 李科, 楊立鋒 申請人:西安盛佳光電有限公司