[发明专利]光纤光栅调谐方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤光栅调谐技术领域，特别涉及一种光纤光栅调谐方法及装置。

背景技术

光纤光栅在实际生活中有着很重要的作用，其在光纤通信中的应用主要为色散补偿和脉宽压缩、上/下话路复用器和波器、波分复用/解复用器；在激光器中的应用是利用光纤光栅的选频作用，使得谐振腔只能反馈某一特定波长的光，输出单频率光。另外，光纤光栅还可以应用在掺铒光纤放大器中作为增益平坦补偿器件来使用；在光纤传感系统中，因为光纤光栅的反射波波长与应力、应变、温度等参量有良好的线性关系，因此可以做出相应的光纤光栅传感器光纤光栅，可广泛应用在桥梁、隧道、建筑物及航空航天技术等方面。

随着可调谐的光纤光栅的出现，光纤光栅的应用更为广泛，一方面可以用作灵敏的多种传感器，另一方面在光纤通信中可以减少系统中光源备用的数量和规格，易于形成标准化的通信系统，使系统的运营成本和维护费用大幅度降低。如果采用可调谐光纤光栅制作成的激光器，就不再需要每一波长用一个激光器。

可调谐光纤光栅主要有两种调谐方法，一是保持恒温，通过机械装置实现光纤光栅中心波长调谐。这种方法需要有良好的机械稳定性和可重复性。另一种方法是通过改变温度实现光纤光栅中心波长调谐，由于光纤热膨胀效应、光纤热光效应以及光纤内部热应力引起的弹光效应都会引起波长漂移，从而实现对中心波长的调谐。然而这种方法需忽略外包层以及被测物体由于热效应而引发的其他物理过程，且对光纤光栅调谐的速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同于现有技术的光纤光栅调谐方法，具有调谐范围大、速度快、精度高和稳定性好的特点。

本发明的另一目的在于提供实现上述调谐方法的装置，具有结构简单、调谐范围大、速度快、精度高和稳定性好的特点。

光纤光栅调谐方法，具体为：在光纤光栅表面涂覆一层有机聚合物，调控有机聚合物的温度，有机聚合物热胀冷缩使得与其粘接的光纤光栅产生形变，从而改变光纤光栅的中心波长实现调谐。

实现上述调谐方法的装置，包括光纤光栅、涂覆在光纤光栅表面的有机聚合物以及用于有机聚合物的温控模块。

本发明的技术效果体现在：本发明的核心在于通过有机聚合物对温度的敏感性使得光纤光栅产生形变，从而改变光纤光栅的中心波长实现调谐。有机聚合物相对光纤光栅而言对温度的敏感性强，因此通过有机聚合物的热胀冷缩效应能够使得光纤光栅的波长改变幅度大、速度快、精度高，从而实现高效调谐。

附图说明

图1为本发明的光纤光栅调谐装置实施例1结构示意图。

图2为本发明的光纤布拉格光栅中心波长λB与钨丝所加电压V的实验结果关系曲线图。

图3为本发明的光纤光栅调谐装置实施例2结构示意图。

图4为本发明的光纤光栅调谐装置实施例3结构示意图。

具体实施方式

本发明设计的三种光纤光栅调谐装置实施例结构结合附图详细说明如下：

实施例1如图1所示，装置包括光纤布拉格光栅11、涂覆在光纤光栅表面的有机聚合物聚酰亚胺12、钨丝13、可变电阻器14及电路板(图中未示出)。本实施例中，钨丝与可变电阻器为温控模块。光纤布拉格光栅的长度为20mm，光纤光栅布拉格波长为1550.03nm；聚酰亚胺的涂覆长度为20mm；钨丝的长度为30mm，光纤布拉格光栅与钨丝紧贴在一起，钨丝两端焊接在电路板上，与可变电阻器并联。通过改变可变电阻器阻值来控制钨丝两端的电压，即控制钨丝表面温度，从而控制聚酰亚胺涂覆层的伸展程度，使光纤布拉格光栅中心波长随温度的改变而改变。由于钨丝有着良好的导热性，其直径与光纤光栅可比拟，这使得聚酰亚胺涂覆层的温度容易控制。调节可变电阻器，使钨丝的电压升至3.5伏时，光纤光栅达到无啁啾前提下的最大调谐量，为0.56nm，满足ROF(radio-over-fiber)技术的需要。图2为实施例1中的光纤光栅布拉格波长λ_B与钨丝所加电压V的实验结果关系曲线。同时，在调谐过程中利用光谱仪观测光纤布拉格光栅的透射谱，没有出现任何光纤光栅啁啾现象。