振幅掩模和用其制作长周期光栅滤波器的装置

摘要

一种用于长周期光栅滤波器制作装置的振幅掩模,包括:一个具有周期性选择透光的透过区和不透光的非透过区的金属基片;和一个形成在该金属基片非透过区上,用于改变透过区周期的压电变频器。该透过区形成在金属基片的中间,压电变频器形成在透过区的上方和下方。多个压电变频器形成在非透过区上,以改变透过区的周期。

说明书

本发明涉及光学无源器件，尤其涉及一种振幅掩模和用其制作长周期光栅滤波器的装置。

近来，随着光通信业的发展，作为光学无源器件，长周期光栅滤波器正在引起广泛注意。长周期光栅滤波器是一种用于把传播到光纤芯中芯模式的光耦合到包层模式的器件。通过周期性地改变对紫外光敏感的光纤芯部折射率，可制作出长周期光栅滤波器。即，在曝光部分折射率增加，而在非曝光部分折射率不变。因此，折射率周期性地改变。为了使芯模光耦合到包层模，必须满足下列公式1。 $>{}_{}$

其中β_∞，β_clⁿ和∧分别表示芯模光传播常数，n级包层模光传播常数，和光栅周期。

在上述公式1中，当β等于2πn／λ(n是折射率，λ是波长)时，可得到n_co-n_cl=λ／∧。这里n_co是光纤芯折射率，而n_cl是光纤包层折射率。而且，为了将特定波长的光变成包层模式，要限定周期∧和折射率差n_co-n_cl。该折射率差可以通过将紫外敏感光纤暴露于紫外激光中而得到。

现在说明通过紫外激光照射制作长周期光栅滤波器的装置。

图1示意性地表示了传统的制作长周期光栅滤波器的装置。

具体地，传统的制作长周期光栅滤波器的装置包括一发射UV激光的高输出准分子激光光源1，用于改变准分子激光光源1所发出激光光路2的反射镜3，用于控制经反射镜3改变后激光的聚焦的透镜5，用于选择地透过穿过透镜的激光的石英掩模7，和将要用穿过石英掩模7的激光照射而在芯部形成长周期光栅的光纤9。

在用图1所示的长周期光栅滤波器制作装置制作长周期光栅滤波器的过程中，激光透过透镜5照射在与石英掩模7相接触的光纤9上。在激光照射在光纤9上的同时，形成了有不同折射率的长周期光栅。通过用光源11向光纤9发射光并用检测器13检测光，可以获得所需的长周期光栅滤波器。

在上述制作长周期光栅滤波器的装置中，石英掩模7是由通过在石英基片上镀铬并制出铬条纹而形成的铬图纹构成的。所以，激光有选择地透过该铬图纹。但是由于铬图纹损坏阈值低，即100mJ／cm²，所以不能有效地利用高输出的准分子激光器。而且，由于石英掩模是通过在石英基片上形成铬图纹而制出的，所以该石英掩模只有一个周期。

本发明的目的是提供一种新的掩模，它能解决石英掩模的上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种用该新的掩模制作长周期光栅滤波器的装置

为了实现第一目的，提供了一种用于长周期光栅滤波器制作装置中的振幅掩模，它包括具有周期性选择透光的透过区和不透光的非透过区的金属基片；和一个形成在金属基片非透过区上用于改变透过区周期的压电变频器。该透过区形成在金属基片的中间，而压电变频器形成在透过区的上方和下方。多个压电变频器形成在非透过区上，以改变透过区的周期。

为了实现第二目的，提供了一种用于制作长周期光栅滤波器的装置，它包括光源，用于控制光源出射光聚焦的透镜，选择地使穿过透镜的光照射在光纤上以在其中形成长周期光栅的振幅掩模，其中该振幅掩模由形成在金属基片上的周期性透光透过区和不透光的非透过区组成，而一个压电变频器形成在非透过区上用于改变透过区周期。该透过区形成在金属基片的中间，而压电变频器形成在透过区的上方和下方。多个压电变频器形成在非透过区上，以改变透过区的周期。

本发明的上述目的和优点将通过结合附图对优选实施例的详细描述而更为清楚，其中：

图1示意性地表示了传统的制作长周期光栅滤波器的装置；

图2示意性地表示了本发明制作长周期光栅滤波器的装置；

图3示意性地表示了用图2的长周期光栅滤波器制作装置制作的长周期光栅滤波器；及

图4是表示可用于图2长周期光栅滤波器制作装置的振幅掩模放大实例的平面图。

图5是表示图2的长周期光栅滤波器透射光谱的图表；

图6是表示可用于图2长周期光栅滤波器制作装置的振幅掩模另一放大实例的平面图。

在下文中，将参考附图说明本发明的一个优选实施例。但是，本发明的范围和思想可以有许多的变化形式，而且本发明不受下述实施例的限制。为了向本领域的普通技术人员全面地解释本发明，提供了本发明的一些实施例。

图2示意性地表示了本发明的长周期光栅滤波器制作装置。图3示意性地表示了用图2的长周期光栅滤波器制作装置制作的长周期光栅滤波器。

具体说来，本发明的长周期光栅滤波器制作装置包括一个准分子激光光源21，一个用于改变准分子激光光源21所发出激光光路22的反射镜23，一个用于控制经反射镜23改变其光路22的激光聚焦的透镜25，一个用于选择地透过穿过透镜25的激光的振幅掩模27，和将要用透过振幅掩模27的激光照射而在其芯部形成长周期光栅的光纤29。该准分子激光光源21发射紫外光谱区的光。光纤29对紫外区的光敏感。

在用图2所示的长周期光栅滤波器制作装置制作长周期光栅滤波器的过程中，激光透过透镜25照射在与石英掩模27相接触的光纤29上。在激光照射在光纤29上的同时，形成了在芯层29a中有不同折射率和特定周期的长周期光栅，如图3所示。在图3中，标号29b，30a，和30b分别表示包层，激光照射区，和激光未照射区。

当长周期光栅的周期为∧且λ₁满足条件n_co-n_cl=λ₁／∧，则根据输入λ₁，λ₂，λ₃…可得到输出λ′₁，λ′₂，λ′₃…(从λ₁到λ′₁的变化意味着输出发生变化)。所以，可以通过用光源31向光纤29发射光并用检测器33检测光，获得所需的长周期光栅滤波器。

图4是表示可用于图2长周期光栅滤波器制作装置的振幅掩模放大实例的平面图。

具体地，振幅掩模27由金属基片如不锈钢基片构成。该金属基片包括可透光的周期∧为几百个μm(如200至500μm)的透过区27a和非透过区27b。用二氧化碳激光器处理透过区27a。尤其是，一个压电变频器35位于非透过区27b上，且在透过区27a的上方和下方。该压电变频器35两侧可以加电压，所以它可以控制振幅掩模的周期。

下面将说明在压电变频器上加电压时和不加电压时周期变化所引起的透光光谱情况。

图5是表示图2的长周期光栅滤波器透射光谱的图表。

首先，当压电变频器上不加电压时的周期为∧时，耦合波长必须满足上述条件，即n_co-n_cl=λ／∧。换句话说，由于n_cl有值n¹_Cl，n²_Cl，n³_Cl，…，因此耦合波长有值λ₁，λ₂，λ₃，…，标号“a”表示透光光谱。

其次，当通过在压电变频器上加电压而使周期改变∧时，耦合波长满足上述条件，即n_co-n_cl=λ′／(∧+△∧)。换句话说，由于波长λ′从λ1移动了△λ(n_∞-n_cl)，所以标号“b”标记的曲线表示了透过光谱。在用于本发明制作长周期光栅滤波器装置的振幅掩模中，可以选择特定的耦合波长。

图6是表示可用于图2长周期光栅滤波器制作装置的振幅掩模另一放大实例的平面图。在图6中，与图4相同的标号代表相同的元件。

具体说来，图6中的振幅掩模27与图4中的不相同，其中多个(n)压电变频器25形成在非透过区27b上且位于透过区27a的上方和下方。当在多个压电变频器都加上电压时可以得到一个具有各种周期的振幅掩模。

本发明的振幅掩模可以用于补偿掺铒光纤放大器(EDFA)的放大自发辐射(ASE)光谱，由于其随波长的涨落而不能适用于多信道通信的缺点。换句话说，通过在本发明振幅掩模的一个压电变频器上加电压vl而在另一压电变频器上加电压v2而让该振幅掩模具有周期∧₁和∧₂，从而可以用一个振幅掩模耦合两个波长。

如上所述，在本发明的长周期光栅滤波器制作装置中，用具有位于金属基片上的压电变频器的振幅掩模代替了仅有一个周期的石英掩模。因此，在本发明的长周期光栅滤波器制作装置中，可以控制振幅掩模的周期。而且，在本发明的长周期光栅滤波器制作装置中，通过使用在金属基片上由多个压电变频器的振幅掩模，具有可以获得多个振幅掩模的效果。