在曝光过程中,入射到掩模上的单脉冲能量密度可以通过调节准分子激光器的放大器或谐振腔的电压来控制。由于在振幅调制准分子激光的照射下,掺氢增敏的商用掺锗光纤纤芯折射率会发生周期性变化。传播于其纤芯内部的光将在特定波长附近与包层模耦合,在进一步的传输中损耗。光纤Bragg光栅的生长特性用宽带光源和光谱分析仪观测透射谱的损耗峰进行实时监测。选用机械电子工业部第十三研究所研制的GXF001型掺铒光纤放大器(EDFA)在0dBm输入时ASE发射谱作为宽带光源。波长范围1530~1560nm,饱和输出功率>15dBm,输入光功率-4~+7dBm,光功率输出稳定度<+/-0.1dB。噪声系数<6(Pin=0dBm,Pout=16 dBm,@1550nm)。增益平坦度±0.5dB/nm(Pin=0dBm)。当泵浦功率40mW时,输出光功率4.95mW。并采用Advantest Q8381型光纤光谱分析仪,工作波长范围0.6~1.75nm,分辨率0.1nm。随时观测并记录紫外写入过程中光谱的变化,找出变化规律,得到形成光纤Bragg光栅的最佳条件。可以通过观测光纤后透射光总强度来初步判定光纤Bragg光栅的形成情况,并确认光纤光栅形成的最佳时机。
由于纤芯折射率的改变量与照射能量在一定范围内成线性关系。因此,通过延长曝光时间可以在一定程度上弥补吸收效率的不足。摸索最佳光纤增敏条件以及曝光强度和时间,保证光纤与光场干涉条纹严格垂直。同时,减小曝光中的微小震动将有助于提高其反射率,降低反射半宽。
利用光纤光谱分析仪测试光纤Bragg光栅的透射光谱。可见光纤Bragg光栅已经形成,并且发生了纤芯与包层之间的明显能量传递。光纤Bragg光栅的反射率随照射时间的增加而增大。达到一定值后,在一段时间内维持不变。随后再次随照射时间的增加而增加,达到最大值后,反射率开始下降。由公式可推算出耦合系数k=3.6×
根据应用项目的要求,所研制的光纤Bragg光栅结果如下:
1.用作掺铒光纤激光器(EDFL)谐振腔的输出选频器,利用掺铒光纤荧光谱的较平坦波段1540nm~1560nm作为发射谱,如图4所示。光纤Bragg光栅透射谱如图5(a)所示。光纤Bragg光栅峰值透射率为-5dB(反射率68%),其中心波长1560.35nm,3dB带宽为0.13nm。在大于1560nm波段,光纤Bragg光栅透射谱基线呈下降趋势。这主要是由于荧光谱发射强度在大于1560nm波段下降所造成的。
2.用作密集波分复用的光纤Bragg光栅滤波器,其透射谱如图5(b)(中心波长1559.84nm,带宽0.399nm)和图5(c)(中心波长1558.6nm,带宽为0.285nm)所示。光纤Bragg光栅峰值透射率均<-20dB(反射率>99%)。
3.用作EDFL谐振腔的全反射器,其透射谱如图5(d)所示。光纤Bragg光栅峰值透射率<-20dB(反射率>99%),中心波长1560.65nm,带宽0.6nm。边瓣得到充分抑制,且重复性良好。
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