[发明专利]光纤长周期光栅生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在光纤上生成长周期光栅的装置，尤其涉及在光纤生 成多种长周期光栅周期，以实现任意给定的多模光纤内可能存在的多种固 有模式中两个模式之间的模式耦合的装置。

背景技术

光纤利用基于芯与包层之间的折射率之差的全反射原理传导光。此 时，光纤内部的截面方向的电场分布以满足芯与包层及其外部分界条件的 方式节段性存在，即称为光纤模式。光纤内存在的任意光均可用这些光纤 模式的线性组合表示。

图1示出线性偏光(LinearlyPolarization)的光纤模式的种类。光纤 模式分为方位角方向无电场节点的模式(LP_0μ模式)及方位角方向有电场 节点的模式(LP_λμ模式，1＞0)，LP_0μ模式是对称模式，LP_λμ模式是非对称 模式。

光纤内可能存在的模式个数随传播的光的波长、芯与包层的折射率之 差及芯的大小等变量而有差异。此时，可存在的光纤模式仅为一个的光纤 称为在该波长的单模光纤(Singlemodeopticfiber)，可存在两种以上模式 的情况称为多模光纤(aFewmodeopticfiber)。即使是相同的光纤，当所 使用波长发生变化时可存在的模式个数也可能会改变。

正如本领域技术人员所公知，光纤的波长为λ，LP_λμ模式的传播常数 为β_λμ＝2πn_εφφ/λ(n_εφφ：有效折射率)。

各模式经由光纤，产生相当于自身传播常数与传播长度的乘积的相位 变化。当假设互不相同的两种模式A、B经由光纤时，两种模式的相对相 位差从0至2π周期性反复，模式的相对相位变化2π以重新回到原相位 差所需的长度称为两种模式之间的拍长(L_B：beatlength)，如下进行计算：

L_B＝(2π)/(β_A-β_B)。

另外，光纤上生成的光栅(grating)例如有布拉格光栅(BraggGrating) 及长周期光栅(LongPeriodGrating)。布拉格光栅是当宽带光源在光纤传 播时位于布拉格波长的中心，而窄带信号发生反射，传输去除布拉格波长 的基带信号。

具有100μm～1000μm(1mm)范围的周期的长周期光纤光栅通过向 给定的光纤的折射率施以周期性摄动(perturbation)得到。施以摄动的方 法有机械微弯、音波微弯、基于电弧的折射率变化、基于UV光的折射率 变化等。

关于光纤的光栅生成有如下几篇现有技术文献。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)美国专利第6,480,637号

(专利文献2)韩国专利10-0265865号

(专利文献3)美国专利第6,498,877号公开了一种芯的至少一部分具 有光栅的可调节的光纤，可调谐性(tunability)依赖于施加到包层的外层， 折射率随操作机构变化的最外廓层。即，当改变该最外廓层的折射率时分 界条件发生变化，包层模式的传播常数随之变化，芯模式的传播常数还随 芯与包层之间的分界面至最外廓层的距离变化。

(专利文献4)韩国专利第10-0274075号公开了一种利用弹性波发生 器选择性地转换为包层模式，以使光纤中传播的光的芯模式依赖光的波长 的方法，其中弹性波发生器能够通过调节输入电信号的频率及振幅分别改 变弹性波的振幅及波长。

非专利文献

(非专利文献1)通过电弧生成的长周期光栅，JulianM. Estudillo-Ayala等，瓜纳华托大学，295-316页(LongPeriodFiberGrating ProducedbyArcDischarges，JulianM.Estudillo-Ayalaetal.，Universidad deGuanajuato，pp295-316，www.intechopen.com)。