一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法。
【背景技术】
[0002]光栅滤波器为常用的高精度滤波器，通常采用光刻加工。
[0003]在现有的光纤光栅滤波器的紫外光直接刻写法中，近似的认为控制系统发射的矩形波占空比与折射率调制程度之间是线性关系，而实际存在的非线性会导致光栅的特性劣化。
[0004]在常用的光栅刻写方法下，光栅滤波器的制作存在一定缺陷。在基于紫外光直接刻写制作平面光栅技术的滤波器制作过程中，通过光强调制或者相位调制等方法控制折射率变化Anmax，由于材料自身和加工系统等因素的非线性特性，刻写的光栅滤波器的反射谱与目标反射谱存在了差异，使光栅特性发生劣化。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，解决现有技术中由于材料及加工系统等非线性导致的非线性系统误差;达到了提升加工精度和产品质量的技术效果。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，包括以下步骤:
[0007]在光纤光栅刻写过程中，获矩形波的占空比与折射率变化量最大值Anmax的非线性关系的函数NL;
[0008]求取函数NL的反函数NL 一S
[0009]采用反函数NL—1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比；
[0010]其中，执行补偿操作为预补偿，使得补偿后的矩形波的占空比与折射率变化量最大值Δ nmax恢复线性关系。
[0011]进一步地，获矩形波的占空比与折射率变化量最大值Anmax的非线性关系的操作为:
[0012]从0至100%缓慢改变占空比的大小，通过测量及计算容易得到折射率最大变化值A nmax随占空比的变化关系。
[0013]进一步地，采用反函数NL—1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比包括初始部和补偿因子；
[0014]其中，所述初始部为理想线性条件下初始设置的计算所述占空比的函数，所述补偿因子为反函数NL—1。
[0015]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0016]本申请实施例中提供的基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，通过准确获取实际加工过程中，占空比信号与光栅折射率最大变化量的非线性关系函数NL，求其反函数NL—1作为补偿因子，提前补偿占空比控制信号的计算，是的占空比与光栅折射率最大变化量恢复线性，从而消除非线性关系以及由之造成的光栅的反射劣化。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例提供的基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法的原理示意图；
[0018]图2为本发明实施例提供的希尔伯特变换光栅和Sine切趾光栅的切趾以及反射
4並曰。
【具体实施方式】
[0019]本申请实施例通过提供一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，解决现有技术中由于材料及加工系统等非线性导致的非线性系统误差;达到了提升加工精度，消除非线性影响以及优质导致的反射特性劣化，提升产品质量的技术效果。
[0020]参见图1，为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下:
[0021]—种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，包括以下步骤:
[0022]在光纤光栅刻写过程中，获矩形波的占空比与折射率变化量最大值Anmax的非线性关系的函数NL;
[0023]求取函数NL的反函数NL 一S
[0024]采用反函数NL—1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比；
[0025]其中，执行补偿操作为预补偿，使得补偿后的矩形波的占空比与折射率变化量最大值Δ rwx恢复线性关系。
[0026]获矩形波的占空比与折射率变化量最大值Anmax的非线性关系的操作为:从0至100 %缓慢改变占空比的大小，通过测量及计算容易得到折射率最大变化值Δ nmax随占空比的变化关系。
[0027]采用反函数NL—1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比包括初始部和补偿因子；其中，所述初始部为初始设置的计算所述占空比的函数，所述补偿因子为反函数NL—1。
[0028]通过上述内容可以看出，对控制关系中占空比与折射率最大变化值的非线性关系进行预算，并通过非线性函数的反函数提前进行补偿，引入线性增强函数NL—1进行补偿，使其恢复线性。通过所述线性增强的方法，提高了基于光栅的光学滤波器的特性。
[0029]参见图2，本实施例旨在补偿非线性关系所导致的缺陷，在进行补偿方案之前，我们首先要测量得到具体非线性关系。
[°03°] 从0至100%缓慢改变占空比(Duty cycle)的大小，通过测量及计算容易得到折射率最大变化值△ ^^随占空比的变化关系，即得到非线性关系曲线NL，本文以图2中插图(a)所示非线性关系为例。可见，在占空比与折射率最大值变化的关系中，存在初始阈值，并且最后存在饱和现象。
[0031]由于在已有紫外光直接刻写光栅的方法中，占空比和折射率最大变化值被近似地认为成线性关系，所以当目标A nmax(已归一化)为0.2时，控制系统会将矩形波占空比调节为0.2。然而在图2(a)所示非线性关系下实际得到的Anmax却为0.08，小于0.2。同理，目标Δnmax为0.8时，控制系统将矩形波占空比调节为0.8，实际得到Δ nmax为0.92，大于实际值。
[0032]在矩形波信号的占空控制波导折射率最大变化值前，我们先对非线性进行预算，并提前进行补偿。对非线性曲线NL求反函数NL—1，作为补偿因子，使占空比先经过NL—1计算得到对应的补偿后的占空比值，如图2虚线方框所示，其中图2插图(b)表示补偿函数NL—1。SP，当目标Δ nmax为0.8时，按照近似线性关系所对应占空比值为0.8，通过线性补偿NL—1(0.8)为0.683，即得到补偿以后的占空比设置值68.3%。通过在非线性过程中加入NL—1计算进行补偿，使得占空比与A nmax恢复了线性关系。
[0033]在图2所示的非线性条件下，我们做了对Sine切趾光栅和希尔伯特光栅俩种滤波器在非线性条件下与线性补偿后的仿真分析，以分析非线性对滤波器反射谱劣化的影响。
[0034]谱线(a)为希尔伯特变换光栅切趾;谱线(b)希尔伯特变换光栅反射谱;谱线(c)Sine光栅切趾;谱线(d)Sinc光栅反射谱，其中实线是非线性条件下，虚线时线性条件下。
[0035]由于非线性的影响，光栅切趾中Anmax弱的部分变得更弱，反射谱也极具劣化，中心平坦部分不再平稳、频谱边缘抑制比降低产生旁瓣。同时，经过补偿后的希尔伯特变换频谱和Sine函数频谱中心非常平坦，滚降系数大，边缘抑制比高，光栅特性优良。线性增强后，希尔伯特变换滤波器的平坦宽谱和中心凹陷与理想希尔伯特变换频谱非常吻合;基于Sine光栅的矩形滤波器与理想矩形滤波器基本吻合。
[0036]综上所述，经过仿真和分析，可以明显推知占空比与光栅切趾的线性补偿可以有效的改善光栅的光谱特性。
[0037]进一步地，在光纤光栅滤波器的制作中，利用光纤对紫外光的光敏性制作光栅是十分普遍的方法。除了通过改变控制系统发出的矩形波信号占空比来改变折射率最大变化值之外，还有改变曝光时间等其他控制因素可以达到制作光纤光栅的效果。而在这些控制关系中，由于材料光敏特性和光栅加工方法，必然也存在类似的非线性关系，我们同样可以通过本文方法对其进行补偿。
[0038]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0039]本申请实施例中提供的基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，通过准确获取实际加工过程中，占空比信号与光栅折射率最大变化量的非线性关系函数NL，求其反函数NL—1作为补偿因子，提前补偿占空比控制信号的计算，是的占空比与光栅折射率最大变化量恢复线性，从而消除非线性关系以及由之造成的光栅的反射劣化。
[0040]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤: 在光纤光栅刻写过程中，获矩形波的占空比与折射率变化量最大值A nmax的非线性关系的函数NL; 求取函数NL的反函数NL—1 ； 采用反函数NL—1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比； 其中，执行补偿操作为预补偿，使得补偿后的矩形波的占空比与折射率变化量最大值Arwx恢复线性关系。2.如权利要求1所述的基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，其特征在于，获矩形波的占空比与折射率变化量最大值A nmax的非线性关系的操作为: 从0至100%缓慢改变占空比的大小，通过测量及计算容易得到折射率最大变化值Δ1^\随占空比的变化关系。3.如权利要求2所述的基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，其特征在于: 采用反函数NL—1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比包括初始部和补偿因子； 其中，所述初始部为理想线性条件下初始设置的计算所述占空比的函数，所述补偿因子为反函数NL—、
【专利摘要】本发明属于通信技术领域，公开了一种基于线性增强光栅的光学滤波器的补偿方法，包括以下步骤：在光纤光栅刻写过程中，获矩形波的占空比与折射率变化量最大值Δnmax的非线性关系的函数NL；求取函数NL的反函数NL-1；采用反函数NL-1作为补偿因子，计算所述矩形波的占空比；其中，执行补偿操作为预补偿，使得补偿后的矩形波的占空比与折射率变化量最大值Δnmax恢复线性关系。本发明通过获取非线性函数，并以此为依据计算补偿因子进行提前补偿消除非线性因素导致的光栅反射特性劣化。
【IPC分类】G02B6/02, G02B5/20
【公开号】CN105487169
【申请号】CN201510892077
【发明人】司马朝坦, 刘柏兰, 余宇, 杨威, 杨旺
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日