光纤光栅制备结构的稳定性 - 上海大学学报.pdf

第１７卷 第６期 （自然 科 学 版） Ｖｏｌ．１７Ｎｏ．６ ２０１１年１２月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥ） Ｄｅｃ．２０１１ 　　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７２８６１．２０１１．０６．００３　 光纤光栅制备结构的稳定性 肖剑峰，　施解龙，　陆君辉，　孙伟胜 （上海大学 理学院，上海２００４４４） 摘要：从制备过程的稳定性和精确性角度深入分析相位掩模法制备布拉格光纤光栅的各个环节．通过模拟和实验， 验证了掩模板若干参数对制备过程的稳定性和精确性的影响，证实了光纤光敏性与曝光量的关系．在实验中就如何 提高聚焦效果、如何稳定光纤光栅中心波长等问题进行了有益的研究，并取得了一些成果，为高精度、批量化制备温 度稳定性光纤光栅提供了一种新型的实施方案． 关键词：光纤光栅；空间滤波；温度补偿；相位掩模法 中图分类号：ＴＮ２５３　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１００７２８６１（２０１１）０６０７０２０６　 ＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＦｉｂｅｒＧｒａｔｉｎｇＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅ ＸＩＡＯＪｉａｎｆｅｎｇ，　ＳＨＩＪｉｅｌｏｎｇ，　ＬＵＪｕｎｈｕｉ，　ＳＵＮＷｅｉｓｈｅｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｅａｎａｌｙｚｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈａｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｍａｓｋｉｎｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｗｅｈａｖｅｖｅｒｉｆｉｅｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｗｅｓｈｏｗｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌｉｇｈｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎｄｅｘｐｏｓｕｒｅｉｎｔｈｅｆｉｂｅｒ．Ｗｅａｌｓｏｓｔｕｄｙｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｏｃｕｓｅｆｆｅｃｔａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｗｅｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗｓｃｈｅｍｅｆｏｒｂａｔｃｈｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｌｅｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇ；ｓｐａｔｉａｌｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｍａｓｋ 　　布拉格光纤光栅（ｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ，ＦＢＧ）是目 光源空间相干性的要求，也在一定程度上制约着布 前应用最广泛的短周期光纤光栅，其在光纤通信和 拉格光纤光栅的成栅质量．光路系统和对准调节系统 ［１］ 决定了光栅的中心波长、频谱宽度等参数．掩模板与 光纤传感领域的应用已经日臻成熟 ．制备布拉格 光纤光栅所要考虑的因素主要有光源、光敏光纤、掩 光纤的距离和角度会直接影响众多光纤光栅参数，光 模板、制备光路结构、调节系统、封装与测试这几个 纤所受轴向压力也会影响光栅中心波长的分布． 环节．一般采用掩模法制备光纤光栅，该方法对光源 １　紫外光源 的要求相对不高，但也有一定的限制．光纤的光敏性 将直接影响光致折射率增量与曝光量的关系，从而 制备布拉格光栅最常用的光源是准分子激光器 在时间域上限制光纤光栅的成栅质量．而掩模板对 的２４０