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给出了样品的典型光谱曲线酒店能源计量
时间:2018-08-18 08:01 作者:佚名 点击:
核心提示:  摘S阐述了光纤光栅型分布反馈(DFB)结构的原理,并通过两种不同的方法实验获得了良好而相似的光谱特性。文中还从实用的角度讨论了两种方法的优缺点。  前言分布反馈(DFB)半导体激光器因其良好的光谱

  摘S阐述了光纤光栅型分布反馈(DFB)结构的原理,并通过两种不同的方法实验获得了良好而相似的光谱特性。文中还从实用的角度讨论了两种方法的优缺点。

  前言分布反馈(DFB)半导体激光器因其良好的光谱输出特性在篼速光通信系统及测试技术中获得了广泛的应用特别是近年来随着光密波分复用(DWDM)技术的普及,**猜你喜欢工况监测**,对光源的线宽和稳定性提出的要求也越来越高。可以预见,高性能、经济、耐用的DFB光源必将发挥更为重要的作用。

  目前,光通信系统中主要采用的是半导体光源,尽管性能优异,但仍然具有成本篼、与光纤系统辋合复杂。等问题。而光纤激光器技术则因其全光纤、低成本和工艺简单等优点始终受到人们的重视近年来,随着光纤制作技术(如材料掺杂)等的进展,特别是光纤Bragg光栅(FBG)实用化技术的成熟,极大地促进了光纤激光器的研制。FBG型DFB结构的实现,使全光纤型的DFB激光器成为可能31.本文从分析FBG型光纤DFB结构的原理入手,对两种可行的制作方法进行了实验研究,在得到满意的光谱特性的基础上,从实用的角度讨论了各自的优缺点。

  原理图。其实质是在两段相同光栅之间引入tt/2的位相差,通过特殊的FP腔效果,在FBG的反射带上形成极窄的带通谱线,光栅长度汴纤FBG型DFB结构示意图因为光纤光栅是一种典型的模耦合器件,理论分析中可以等效为一个四端口器件,那么,上述DFB结构的传输矩阵表示为其中,「一邮和分别表示被相移(phaseshift)分隔的光栅部分的传输矩阵;7表示相移对传输的影响,表述为利用“模耦合理论”,可以得到整体器件与rps相关的传输特性w,谱宽及透射峰值(对应于光纤折射率调制椹度)由相移量及其相对光栅的位置决定。如果光栅为均匀光栅并被“相移点”等分,且位相差为7T/2(即相移A/4),那么,在原光栅透射谱的“截止带”

  中心将形成一个窄带的透射波峰,实现带通的窄带滤波功能。这就是FBG型DFB结构的原理。

  器件制作及光谱特性根据上述原理,制作光纤DFB结构的核心是在均匀光栅的中心引入:r/2的位相差,由于凑=http://www.cnbuxian.com//=亨neff /,其中,是光纤的传播常数,neff是纤芯有效折射率,/是相移区的轴向长度,那么,有两种途径可以引入位相差:(1)改变相移点的纤芯有效折射率;(2)不改变折射率,而在两分段光栅间引入空间位移。

  3.1器件制作使用氩离子倍频的244nm连续激光器作为紫外(UV)曝光源,用于写光栅的光纤是经过掺氢处理的标准通信光纤(SMF-28tm),1)在方法1中,首先,用“相位掩模”法刻写2cm长的饱和FBG(反射率>99.5%,3dB带宽0.6nm);然后,取下模板,直接用1mm宽度的均匀UV光束(实际光斑为椭圆状)在FBG中心曝光,同时监测其光谱,直到形成需要的DFB特征谱线。

  2)方法2则采用如下步骤:首先,UV写入一段1cm长的饱和FBG(反射率>99.5%,3dB带宽0.5nm);然后,在由压电控制器构成的位置传感器控制下,将UV光束沿光纤轴向微细平移AB/4的距离,制作一个完全一样的FBG.显然,其过程控制及系统较方法1困难。

  采用两种方法,我们都得到了较满意的实验结果,而且在线光谱曲线具有相似的特点,周2以方法1为例,给出了样品的典型光谱曲线。透射谱线的3dB线宽约为0.03nm,透过率超过95%.实验获得的FBG型DFB结构的光谱曲线3.2退火实验大量的实验和理论研究5,61表明,**猜你喜欢智慧社区建设**,FBG中UV导引的折射率变化具有“指数规律”

  的退化特性,同时,对于掺氢光纤,还会因为氢的去除带来有效折射率的减小,因此,退火处理是获得性能稳定的实用化器件的重要程序。由于DFB结构的光谱线宽和中心波长的稳定性具有基本重要的童义,因此,考察其退火规律很有必要。

  用方法1制作的光纤DFB,光栅中心位置相当于引入了UV“后处理”过程,已有的工作指出,这会改善该部位的退化稳定性。但是,对于DFB整体结构来说,它却意味着DFB透射中心波长相对“光栅反射带”

  的位置会在退火前后发生变化,这使得UV写入时必须引入必要的“预留量”来进行补偿,增加了制作的复杂性。方法2可以较好地克服这一问题,UV写入的谱形,在退火后一般仅会发生整体向短波的移动,其补偿问题要单纯许多。

  为验证上述分析,我们在记录光谐后,将制作完成的DFB器件放入80C的恒温箱中,保存5天,然后再次记录光谱。结果显示:采用方法1制作的样品,谱形发生了明显的变化,这种通带波长对FBG反射带中心的偏离会劣化DFB的边棋抑制特性>而采用方法2的样品,谱形仅有整体的平移(波长移向短波I带宽略有减小)。实验结果与理论分析是吻合的。

  4讨论光通信领域中的光器件,实际应用通常对其性能的长期稳定性有较高的要求,例如,在正常工作条件下,具有25年以上的可靠性等。这就必然要求器件在提供给用户前进行充分的“加速老化”处理,去除结构的不稳定部分,从而保证日后工作在“性能稳定区”,并根据理论模型和实验数据,对其长期寿命做出预期。这种处理程序,对半导体芯片等电子元件已普遍采用,全光器件领域也正在引入和完善。

  光纤DFB激光器的关键技术是全光纤DFB结构的实现和稳定化,而UV导引的光纤折射率变化的退化性能则是影响FBG光谱特性稳定性的主要原因。奸在,在该领域国内外已有较多的研究示其内在机制,并形成和完善着行之有效的分析、处理方法,目前比较典型的有所谓“MasterCurve曲线和VAREPA方法。尽管存在物理模型上的不同,但都指出了均匀UV处理(无论在FBG形成的”前“、”中“或”后“)对光纤折射率变化的退化稳定性的显著影响。这种影响对于DFB结构(方法1)造成的效果已在我们的实验中得到体现。而对于方法2,由于光栅各部分经历了相同的UV曝光过程,因而稳定性也基本相同,其光谱曲线在退火过程的变化保持整体一致性。值得指出的是,由于制作中采用了掺氢光纤,实验光谱向短波方向的移动更多地归因于”氢“成分的去除。从这个角度考虑,实用器件的制作最好采用不需”氯处理“过程的”光敏光纤“。

  5结论本工作实验对比了两种实现FBG型DFB结构的方法,并通过退火实验比较了器件光谐特性的退化稳定性。结果表明:两种方法都能够获得满意的DFB滤波效果,具有窄的光谱‘线宽和可控性,通带透过率高(插入耗小)。方法1的制作系统相对简单,但要保持DFB的良好滤波性能,必须在UV写入阶段引入适当的补偿量",从而增加了光谱控制的复杂性,方法2的优缺点则正好相反。另外,还建议采用无须“氢处理”的光敏光纤来制作实用器件。

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