发明名称 具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器及其制造方法
摘要 一种具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,是串接于光讯号放大器,以滤除备放大之光讯号预定波长范围的不平坦部使其平坦化;其特征在于该增益平坦滤波器之一光纤光栅的光栅周期远大于光之波长,其具有至少一具有预定直径之纤壳的滤波光纤,该等直径均相异于该第一、二直径,使每一滤波光纤之纤壳模态被调变,达到使光讯号通过后可被增益平坦化;该增益平坦滤波器之制造方法是先以光纤写制成具有长光栅周期之光纤光栅,再分别蚀刻光纤光栅使其形成至少一具有预定直径之纤壳的滤波光纤,且每一直径均相异于该第一、二直径,以使每一滤波光纤之纤壳模态被调变而可使光讯号通过后被增益平坦化
申请公布号 TWI221537 申请公布日期 2004.10.01
申请号 TW092106543 申请日期 2003.03.24
申请人 孙乃翔;刘文丰 LIU, WEN FUNG 台北市士林区中山北路七段十四巷六十一弄九号一楼;周仲恩 台南县永康市大湾路四十巷九十八弄三十六号 发明人 孙乃翔;刘文丰;周仲恩
分类号 G02B6/34 主分类号 G02B6/34
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,熔接于一具有一第一直径之纤壳的第一光纤,与一具有一第二直径之纤壳的第二光纤之间,该第一光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一可输出一光讯号之输出源相串接,且该第二光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一光讯号放大器相串接,该增益平坦滤波器包含一具有相反之一输入端与一输出端之光纤光栅,该输入端与该第一光纤熔接,该输出端与该第二光纤相熔接,其特征在于:该光纤光栅之一光栅周期远大于光之波长,包含一具有一滤波直径之纤壳的滤波光纤,该滤波直径相异于该第一、二直径,使该滤波光纤之一纤壳模态被调变,而使该输出源输出之一光讯号通过该光纤光栅后可被滤除该光讯号之一预定波长范围的一不平坦部,使光讯号平坦化。2.根据申请专利范围第1项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该滤波直径是小于该第一、二直径。3.根据申请专利范围第2项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该滤波直径是介于36至125m之间。4.根据申请专利范围第1项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光栅周期满足纤核折射率周期调变之波向量满足相位匹配关系式(phase match condition):-cl = =k,其中为纤核模态的传播常数(core mode propagation constant),cl为纤壳模态的传播常数(cladding mode propagation constant),K为光栅波向量。5.根据申请专利范围第4项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光栅周期介于370与380m之间。6.根据申请专利范围第1项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光纤光栅使光讯号平坦化之一工作光波长范围介于1200与1600nm之间。7.一种具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,熔接于一具有一第一直径之纤壳的第一光纤,与一具有一第二直径之纤壳的第二光纤之间,该第一光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一可输出一光讯号之输出源相串接,且该第二光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一光讯号放大器相串接,该增益平坦滤波器包含一具有相反之一输入端与一输出端之光纤光栅,该输入端与该第一光纤熔接,该输出端与该第二光纤相熔接,其特征在于:该光纤光栅之一光栅周期远大于光之波长,包含多数分别具有不同滤波直径之纤壳的滤波光纤,该每一滤波直径相异于该第一、二直径,使该每一滤波光纤之一纤壳模态分别被调变,而使该输出源输出之一光讯号通过该光纤光栅后可被滤除该光讯号之一预定波长范围的多数不平坦部,使光讯号平坦化。8.根据申请专利范围第7项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该每一滤波直径均小于该第一、二直径。9.根据申请专利范围第8项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该每一滤波直径介于36至125m之间。10.根据申请专利范围第7项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光栅周期满足纤核折射率周期调变之波向量满足相位匹配关系式(phase match condition):-cl= =k,其中为纤核模态的传播常数(core mode propagation constant),cl为纤壳模态的传播常数(cladding mode propagation constant),K为光栅波向量。11.根据申请专利范围第10项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光栅周期介于370与380m之间。12.根据申请专利范围第7项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光纤光栅使光讯号平坦化之一工作光波长范围介于1200与1600nm之间。13.根据申请专利范围第7项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器,其中,该光纤光栅包含三分别具有不同滤波直径之纤壳的滤波光纤,该些滤波直径分别相异于该第一、二直径,且介于122.5m与100.0m之间,而使该输出源输出之一光讯号通过该光纤光栅后可被滤除该光讯号波长范围介于1530与1570nm之间的三不平坦部,且增益平坦误差范围小于1分贝,使光讯号平坦化。14.一种具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,该增益平坦滤波器熔接于一具有一第一直径之纤壳的第一光纤,与一具有一第二直径之纤壳的第二光纤之间,该第一光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一可输出一光讯号之输出源相串接,且该第二光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一光讯号放大器相串接,该制造方法包含:(a)将一光纤写制成一具有一光栅周期之光纤光栅,且该光纤光栅具有相反之一输入端与一输出端,该输入端可与该第一光纤熔接,该输出端可与该第二光纤相熔接;及(b)缩减该光纤光栅之部分的纤壳厚度,使该部分形成一具有一滤波直径之纤壳的滤波光纤,且该滤波直径相异于该第一、二直径。15.根据申请专利范围第14项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)是以光罩法写制成该具有一光栅周期之光纤光栅。16.根据申请专利范围第15项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该写制之光栅周期是远大于光之波长。17.根据申请专利范围第14或15项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)是将一经过1500psi高压载氢之光纤,以振幅光罩周期为375m,长度为2cm,200mJ/cm2的KrF准分子雷射作为曝照光源写制成该光纤光栅。18.根据申请专利范围第14项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)更包含一次步骤(a1),是将写制完成之光纤光栅回火逐出存在其中的重氢与氢。19.根据申请专利范围第18项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该次步骤(a1)是将光纤光栅以150℃回火24小时逐出存在其中的重氢与氢。20.根据申请专利范围第14项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(b)是以蚀刻方式缩减该光纤光栅之部分的纤壳厚度。21.根据申请专利范围第20项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该蚀刻方式是以重量百分比浓度20%的氢氟酸进行。22.一种具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,该增益平坦滤波器熔接于一具有一第一直径之纤壳的第一光纤,与一具有一第二直径之纤壳的第二光纤之间,该第一光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一可输出一光讯号之输出源相串接,且该第二光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一光讯号放大器相串接,该制造方法包含:(a)将一光纤写制成一具有一光栅周期之光纤光栅,且该光纤光栅具有相反之一输入端与一输出端,该输入端可与该第一光纤相熔接,该输出端可与该第二串接光纤相熔接;及(b)使该光纤光栅形成多数分别具有不同滤波直径之纤壳的滤波光纤,且该每一滤波直径均相异于该第一、二直径。23.根据申请专利范围第22项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)是以光罩法写制成该具有一光栅周期之光纤光栅。24.根据申请专利范围第23项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该写制之光栅周期是远大于光之波长。25.根据申请专利范围第22或23项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)是将一经过1500psi高压载氢之光纤,以振幅光罩周期为375m,长度为2cm,200mJ/cm2的KrF准分子雷射作为曝照光源写制成该光纤光栅。26.根据申请专利范围第22项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)更包含一次步骤(a1),是将写制完成之光纤光栅回火逐出存在其中的重氢与氢。27.根据申请专利范围第26项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该次步骤(a1)是将光纤光栅以150℃回火24小时逐出存在其中的重氢与氢。28.根据申请专利范围第22项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(b)是以蚀刻方式分别缩减该光纤光栅之预定长度的纤壳厚度,使其形成多数分别具有不同滤波直径之纤壳的滤波光纤。29.根据申请专利范围第28项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该蚀刻方式是以重量百分比浓度20%的氢氟酸溶液进行。30.一种具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,该增益平坦滤波器熔接于一具有一第一直径之纤壳的第一光纤,与一具有一第二直径之纤壳的第二光纤之间,该第一光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一可输出一光讯号之输出源相串接,且该第二光纤相反于熔接该增益平坦滤波器之另一端是与一光讯号放大器相串接,该制造方法包含:(a)将多数光纤分别写制成具有相同之光栅周期;(b)分别缩减该些光纤之纤壳直径,使其形成多数分别具有不同滤波直径之纤壳的滤波光纤,且该每一滤波直径均相异于该第一、二直径;及(c)将该些滤波光纤熔接成一光纤光栅,且该光纤光栅具有相同之光栅周期,该光纤光栅并具有相反之一输入端与一输出端,该输入端可与该第一光纤相熔接,该输出端可与该第二串接光纤相熔接。31.根据申请专利范围第30项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)是以光罩法写制成具有该光栅周期。32.根据申请专利范围第31项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该写制之光栅周期是远大于光之波长。33.根据申请专利范围第30或31项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(a)是将一经过1500psi高压载氢之光纤,以振幅光罩周期为375m,长度为2cm,200mJ/cm2的KrF准分子雷射作为曝照光源写制成该光栅周期。34.根据申请专利范围第30项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(b)是以蚀刻方式分别缩减每一光纤之纤壳厚度。35.根据申请专利范围第34项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该蚀刻方式是以重量百分比浓度20%的氢氟酸溶液进行。36.根据申请专利范围第30项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该步骤(c)更包含一次步骤(c1),是将写制完成之光纤光栅回火逐出存在其中的重氢与氢。37.根据申请专利范围第36项所述具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器的制造方法,其中,该次步骤(c1)是将光纤光栅以150℃回火24小时逐出存在其中的重氢与氢。图式简单说明:第一图是长周期光纤光栅之穿透光谱图;第二图是本发明具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器之一第一较佳实施例的示意图,并说明其长周期光纤光栅具有单一滤波光纤;第三图是第二图之长周期滤波光纤之穿透光谱图,并说明其在波长约1530nm有一损失峰;第四图是掺饵光纤放大器200在1520nm~1590nm之波长范围下之一穿透光谱图,并说明波长约1530nm出现一突起峰,及1540nm、1560nm出现二损失峰;第五图是本发明另一具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器之一第二较佳实施例的示意图,并说明其长周期光纤光栅具有三滤波光纤;第六图是第五图之长周期滤波光纤之穿透光谱图,并说明其在波长约1530nm有一损失峰,及1540nm、1560nm的二突起峰;第七图是串接第五图所示之增益平坦滤波器后之一穿透光谱图,并说明掺铒光纤放大器放大之光讯号被增益平坦之结果;第八图是本发明具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器之制造方法之一第一较佳实施例的流程图;第九图是说明本发明具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器之制造方法时,写制长周期光纤光栅之一示意图;第十图是本发明具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器之制造方法之一第二较佳实施例的流程图;第十一图是本发明具有长周期光纤光栅之增益平坦滤波器之制造方法之一第三较佳实施例的流程图;第十二图是一实验结果关系图,说明不同纤壳直径之滤波光纤的穿透光谱;第十三图是一实验结果关系图,说明蚀刻滤波光纤时,蚀刻时间与纤壳直径变化之关系;及第十四图是一实验结果关系图,说明所量测到之光纤直径与长周期光纤光栅穿透光谱中各损失峰位置之关系。
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