发明名称 反射率可调的光纤反射装置及其制作方法
摘要 一种反射率可调的光纤反射装置及其制作方法,其系利用声波激发光纤横向振动,以控制光纤光栅制成后之布拉格(Bragg)反射率。利用声波在光纤光栅上激发横向振动,造成:(l)光纤光栅的条纹产生周期性角度摆动,产生类似斜向光纤光栅的效果,而改变其布拉格反射率。(2)正向传播核心导波模态的光强减弱,使在布拉格波长处反向耦合量改变。由以上两种机制的合力作用,来达到控制光纤光栅在制作完成后其布拉格反射率之目的。为了加强声波所激发的横向振动振幅,本发明并将光栅区之光纤蚀刻成截面渐缩的形状。至于激发光纤横向振动的方法则利用玻璃或金属角锥,将其尖端固定于光纤之一侧,声波经由一压电晶体沿角锥传至光纤,或者利用一玻璃角锥的尖端与光纤熔接,以斜向之压电晶体使声波传入光纤时可产生横向振动。由于此技术可在光纤光栅制作完成后,任意控制其布拉格反射率,用途极为广大,市场价值极高。
申请公布号 TW382662 申请公布日期 2000.02.21
申请号 TW088110720 申请日期 1999.06.25
申请人 行政院国家科学委员会 台北巿和平东路二段一○六号十八楼 发明人 黄鼎伟;刘文丰;吴正文;杨志忠
分类号 G02B6/42 主分类号 G02B6/42
代理机构 代理人 洪澄文 台北巿信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种反射率可调的光纤反射装置,其利用声波激发光纤光栅作横向振动以调变光纤光栅反射率,包括:压电晶体、角锥、电压讯号源及光纤光栅等组件,该压电晶体与一讯号源连接,并与角锥较粗一端连接,而该角锥较细一端则横向连接一截面渐缩之光纤光栅,当压电晶体上输入一电压讯号,使其开始振荡,振荡频率与讯号源频率相同,而声波沿着截面逐渐缩小的角锥,渐渐增强振幅,再传至光纤侧面,以激发其作横向振动,藉以控制光纤光栅布拉格反射率者。2.如申请专利范围第1项之装置,其中,上述角锥为一玻璃角锥。3.如申请专利范围第1项之装置,其中,上述角锥为一金属角锥。4.如申请专利范围第1项之装置,其中,截面渐缩之光纤光栅熔接至玻璃角锥较细一端,而其较粗一端抛成一斜面,接设压电晶体,使声波进入光纤时,可激发其作横向振动(及一部分的纵向振动),藉以控制光纤光栅布拉格反射者率者。5.如申请专利范围第4项之装置,其中,该玻璃角锥得以一中空的玻璃角锥替代,而该中空的玻璃角锥较细一端则与截面渐缩之光纤光栅胶着在一起者。6.如申请专利范围第1项之装置,其中,上述截面渐缩光纤光栅的制作技术,系于光纤中光栅的一段,以氢氟酸蚀刻为较小截面之技术者。7.如申请专利范围第6项之装置,其中,上述截面渐缩光纤光栅的制作技术系将氢氟酸悬浮于二甲苯及三氯乙烯之间,再将光纤置于其中,一边蚀刻一边向上拉,以形成截面渐缩之光纤光栅者。图式简单说明:第一图系绘示当光纤横向振动时,产生类似斜向光纤光栅的效果。第二图系绘示在横向振动的光纤中因光纤摆动所造成的小角度扭曲,使正向传播的核心导波模态光场容易在光纤扭曲处,耦合进入同向的被覆层模态光场。第三图系绘示正向传播的模态光场,受到光栅的绕射作用,与反向传播的模态光场耦合。第四图系绘示横向驱动光纤以激发光纤光栅之横向振动,而达成控制光纤光栅布拉格反射率的之装置。第五图系绘示斜一角度纵向驱动光纤以激发光纤光栅之横向振动,而达成控制光纤光栅布拉格反射率的之装置。第六图系绘示利用环状之压电晶体及中空之玻璃角锥,斜一角度纵向驱动光纤以激发光纤光栅之横向振动,而达成控制光纤光栅布拉格反射率的之装置。第七图系绘示将氢氟酸悬浮于二甲苯及三氯乙烯之间,以使光纤蚀刻成截面渐缩形状之装置。第八图系绘示一布拉格波长为1543.82nm光纤光栅反射频谱的实际量测结果,控制压电晶体的正弦波电压大小,光纤光栅的反射率可以从原先的100%连续地改变到几乎为0%。第九图系显示两条曲线:下半部为压电晶体上的电压讯号,系一正弦波再施以方波的调变,以此来模拟声波输入的开关状态;上半部曲线显示在布拉格波长反射率的量测値。当无声波输入时,反射率为100%,而当声波输入时,反射率变成几乎为0%。第十图系将量测的频谱范围扩大,也可以在cladding+-core-耦合波长处(如图中1540.4nm及1542.1nm两处),观测到其反射强度的变化。其变化较不规则,显示它和声波振幅间的关系较复杂。
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