专利名称：：内置布拉格光栅的光纤连接器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及内置布拉格光栅的光纤连接器，具体是作为选择性地反射或透射需使用波段的光通信用滤波器使用，而且桥梁、隧道等大型结构物的皲裂、变位、变形以及稳定性监测系统中作为精细地测量压力、应力、拉伸变异的光传感器应用的具备布拉格光栅的光纤中，对因从外部向光纤光栅施加应力和周边温度上升等外周环境变化而发生的布拉格光栅的反射波长特性啁啾实施补偿而发挥稳定的光特性的内置布拉格光栅的光纤连接器。
背景技术：
：光纤布拉格光栅(fiberBragggrating)是利用对光纤芯(core)内掺杂锗等杂质的硅光纤照射紫外线时发生的光诱导折射率调制效果，诱导光纤芯的折射率变化使其沿长度方向具备一定周期，而满足布拉格反射条件的布拉格波段的光是反射，不能满足的波长的光是穿透而具有选择性地穿透特定波段的光的特性。根据光纤布拉格光栅制造方法的一个例子，两个光束发生干涉现象建立定期模式，在光纤芯内形成光栅结构，或者用不同的方法，利用限定的热源融化光纤的一定区域，并为改变通过光纤芯波导的模式经过的有效折射率，拉伸以光纤的热源被施加的区域，在其拉伸的区域形成具有恒定周期的布拉格光栅。所述光纤布拉格光栅滤波器易于在商用的光纤上制作，大小和传送特性与现有的光纤相同，光连接非常容易而无论作为光通信滤波器还是光传感器均广泛适用。一般为了在波分复用方式的光通信领域作为ADF(add/dropfiler)滤波器、add/drop滤波器、WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)信道滤波器使用，反射或者透过带宽应达到WDM信道间隔的50%左右，用于抑制其它信道干扰的串扰率最低应达到25dB以上，但以上规格的布拉格光栅滤波器的长度通常要达到Icm以上。另一方面，为980nm带的pump激光器的波长稳定化的布拉格反射滤波器的反射带宽内的最大反射率应小于5%,而此时布拉格光栅滤波器的长度一般在5_以下。而且压力、应力、拉伸变化测量用布拉格光栅滤波器的反射率一般应达到50%左右，以测量对外部环境变化的中心波长啁啾。光纤布拉格光栅滤波器是根据如此适用的领域和敷设的位置所需的特性和大小均不一。光纤布拉格光栅的布拉格反射特性是根据光纤布拉格光栅的周边环境，具体地根据温度、湿度、振动等外部环境变化，其光特性敏感地发生变化，尤其是因从光纤和连接器的材料特性上变形的直接原因即温度变化和外部环境变化，对布拉格光栅具有作用的应力(stress)变化产生较大影响。其原因在于，光纤是在外部温度变化时通过光纤物质的热光(thermo-optic)效应，诱导光纤芯中的折射率的变化，而且从光纤物质本身的热膨胀性质上布拉格光栅的周期同时发生变化而布拉格反射波长值发生啁啾。布拉格光栅被施加外部应力或者因外部温度变化使布拉格光栅周边的应力分布发生变化时，光纤芯的折射率会通过光弹性(photoelastic)效应发生变化,布拉格光栅的周期也通过应力同时发生变化而使布拉格反射波长值被啁啾。下面参照图1和图2，对布拉格反射波长根据光纤布拉格光栅的外部温度变化和施加于布拉格光栅上的应力被啁啾的特性的一个例子进行说明。图1表示形成普通形态布拉格光栅的光纤缆线I结构。如图所示，光纤缆线I包含:形成布拉格光栅10的光纤11;所述布拉格光栅10;为保护光纤11而由聚合物材料形成的光纤涂层12;以及高分子聚合物材料的光纤被覆13。图2是图1中例不的形成光纤布拉格光栅的光纤缆线I插进由套圈20和插座21组成的结构物21加以固定的传统的光纤连接器内部结构的一个实施例。套圈20是为方便插入光纤11从一侧端部侧面开始形成由入口沿内侧逐渐变窄的倾斜面200，所述倾斜面200上形成从套圈20的轴向中心向另一侧端部侧面贯通的光纤插孔201。插座21是贯通两侧端部形成插入光纤缆线I和套圈20的插孔201,光纤涂层12和光纤被覆13被插进的一侧端部的外周面形成扩展端部211。在上述结构中，布拉格光栅10形成的光纤11通过套圈20的形成倾斜面200的空间插进光纤插孔201而使布拉格光栅10置于光纤插入孔201内部。插座21上形成的插孔210则插入光纤被覆13和套圈20而光纤被覆位于插座21的一侧端部,形成扩展端部211的另一侧端部是设置套圈20的状态下，光纤被覆13通过插座21—侧端部的热固性树脂212被固定住，布拉格光栅10是位于套圈20光纤插孔201的状态下通过热固性树脂202被固定住。图3是上图2的结构中将外部的温度从零摄氏度变到六十摄氏度时对布拉格反射波长的啁啾率(Λλ/ΛT)进行测量的结果图。一般没有从外部施加应力的状态下，通过热光效应的光纤布拉格光栅的啁啾率约达10pm/deg。但每个温度阶段所测量的啁啾率出现差异,但约达2(T30pm/deg而比通过热光效应的啁啾率值大23倍左右。如图3(B)所示，从在25摄氏度和50摄氏度的外部环境温度下测量的布拉格光栅反射谱来看，周边温度变化约达到25摄氏度左右时布拉格中心波长啁啾为约600pm左右的波长。这是因为除热光效应之外，外部环境温度也发生变化，则因包住布拉格光栅的周边物质的热膨胀系数差异，光纤布拉格光栅被施加应力，光栅周期发生变化而使光特性产生变化。因此，为减少随着光纤布拉格光栅的外部环境温度变化和应力发生的光特性的变化，提出了多种方法。根据WilliamW.Morey等申请的(“IncorporatedBraggfiltertemperaturecompensatedopticalwaveguidedevice”,美国专利注册号5042898)结构，使用热膨胀系数不同的异种物质，将硅光纤通过热光效应的折射率变化，用根据热膨胀系数差异的光纤光栅周期啁啾率抵消而提出布拉格反射波长无依赖于外部环境温度变化的原理及结构，并作为其实施例提出了温度补偿用连接口。G.W.Yoffe等是利用所述Morey等提出的原理在AppliedOpticsvol.34,Issue30，pp.6859-6861，1995年论文中发表可以采用铝材质和硅材料制作温度补偿用连接口结构物，将布拉格波长啁啾程度，在-30摄氏度至70摄氏度之间的环境温度变化下可以减少到0.07nm。R.L.Lachance等申请的(Adjustableathermalpackageforopticalfiberdevices,美国专利，注册号6907164)结构也是利用上述Morey等提出的原理，提出了光纤布拉格光栅的温度补偿结构物，并发表试验结果即-40摄氏度至80摄氏度的温度变化下，布拉格波长啁啾程度为0.lnm。所述三种情况都是将热膨胀系数不同的异种物质从结构上结合而抵消光纤布拉格光栅热光效应的结构，原理相同，只是实现方法上所提出的结构各不相同而已。图4就是用于说明在上述文献中提出的光纤布拉格波长补偿原理的温度补偿结构物的结构图。该图中，使用热膨胀系数小的材料的结构物30与热膨胀系数大的温度补偿用连接口31通过热固性树脂32或者其它机械式方式被相互固定住，并通过内部孔被插进光纤11布拉格光栅10之后通过热固性树脂33、34固定于结构物30和温度补偿用连接口31，所述温度补偿用连接口31是形成有根据外部温度变化与结构物30无干扰地自由膨胀或者收缩的凸出的光纤支承部310。在这里，结构物30是相当于图2中氧化锆材料的套圈20或者由套圈20和金属材料的插座21的复合体，热膨胀系数为al，温度补偿用连接口31的热膨胀系数为a2，随外部环境温度变化的布拉格光栅10域的有效热膨胀系数是a，但a2大于al才能使布拉格光栅的温度得到补偿。在各个结构物30和温度补偿用连接口31中从通过热固性树脂32互相固定的位置到光纤通过热固性树脂33被固定于结构物30的位置的长度为LI，需补偿温度的布拉格光栅101长度为La时，为布拉格光栅10温度补偿，a值与LI及L2的关系式可以用以下数式表不。ci=(€t.lxLl—.tt2xL2)/(U—L2)--9xl06[1/deg]利用上述数式，可以得出可实现布拉格光栅温度补偿的多种结构。作为其一例，在前面叙述的Yoffe等提出的结构和Lachance等提出的结构物应用了上述数学式I的原理。作为其实施例，采用硅、铝等金属材料及其它固定用树脂材料，制作圆筒形外壳和内部温度补偿用连接口，并为了光的输出入而双向包含着光纤尾纤(pigtail)。图4中温度补偿用连接口31的材质和凸出部分310的长度可用上述数学式I决定。然后利用下表I可用材质的热膨胀系数值列表，根据上述数学式I计算出结构物30长度LI的温度补偿用连接口31凸出部分310的长度L2值。下表I表示的是可作为结构物30使用的各种物质的热膨胀系数。[表I]权利要求1.一种内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，作为光纤布拉格光栅的反射中心波长啁啾被补偿的内置光纤布拉格光栅的光纤连接器，包括:套圈，形成从一侧端部插入温度补偿用连接口而被固定住的接收部，从所述接收部向内侧延长形成空间部，从所述空间部的内侧逐渐变窄的倾斜面开始形成从轴向中心贯通另一侧端部侧面的光纤插孔；温度补偿用连接口，形成与所述套圈的接收部接触的连接部，从所述连接部开始凸出形成外径比套圈的空间部内径小且形成从光纤插入的套圈入口以恒定间隔被放置布拉格光栅的空间的光纤支承部，从轴向中心贯通到两侧端部形成插入光纤的插孔；光纤缆线，光纤插入所述温度补偿用光纤插孔和所述套圈的光纤插孔而布拉格光栅被置于套圈的空间部。2.根据权利要求1所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，还包括:插座，一侧端部固定于套圈，另一侧端部固定于光纤缆线的光纤被覆。3.一种内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，作为光纤布拉格光栅的反射中心波长啁啾被补偿的内置光纤布拉格光栅的光纤连接器，包括:套圈，形成从一侧端部插入光纤的空间部，从所述空间部的内侧逐渐变窄的倾斜面开始形成从轴向中心贯通另一侧端部侧面的光纤插孔；插座，一侧固定于所述套圈；温度补偿用连接口，形成外径小`于所述插座上形成的插孔内径且凸出形成从光纤插入的套圈光纤插孔入口以恒定间隔放置布拉布光栅的空间的光纤支承部，从轴向中心贯通两侧端部形成光纤插入的插孔并固定于插座；光纤缆线，光纤插入所述温度补偿用光纤插孔和所述套圈的光纤插孔而布拉格光栅放置于套圈的空间部。4.根据权利要求1、2、3中某一项所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，光纤缆线中没有布拉格光栅的光纤部分是插入温度补偿用连接口的光纤插孔和套圈的光纤插孔而通过热固性树脂被固定住，刻有布拉格光栅的光纤部分是置于套圈的空间部而与温度补偿用连接口和套圈无干涉。5.根据权利要求1、2、3中的某一项所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，套圈的接收部和空间部由同一直径的内周面形成。6.根据权利要求1、2、3中的某一项所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，套圈的接收部由直径比空间部较大的内周面形成而接收温度补偿用连接口的连接部。7.根据权利要求1、2、3中的某一项所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，套圈的接收部形成从入口沿内侧逐渐变窄的倾斜面空间，温度补偿用连接口的连接部形成与沿所述内侧逐渐变窄的空间的接收部的倾斜面接触的倾斜面。8.根据要求1、2、3中的某一项所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，所述温度补偿用连接口的光纤支承部外径从连接部逐渐变窄形成倾斜截面。9.根据权利要求1、2、3中的某一项所述的内置布拉格光栅的光纤连接器，其特征在于，所述温度补偿用连接口的光纤支承部至少从连接部开始隔两个以上的段差形成。全文摘要本发明涉及内置布拉格光栅的光纤连接器。本发明的组成包括光纤缆线，形成与从温度补偿用连接口被插入固定的接收部形成光纤插孔的套圈接收部接触的连接部，从所述连接部开始凸出形成外径比套圈的空间部内径小且形成从光纤插入的套圈入口以恒定间隔放置布拉格光栅的空间的光纤支承部，光纤插入从轴向中心贯通到两侧端部形成的温度补偿用连接口的光纤插孔和套圈子光纤插孔而布拉格光栅置于套圈空间部；插座，一侧端部固定于所述套圈，另一侧端部固定于所述光纤缆线的光纤被覆。文档编号G02B6/38GK103109216SQ201180031823公开日2013年5月15日申请日期2011年4月28日优先权日2010年5月1日发明者金秉辉,朴万镛,李佶同,丁建申请人:株式会社Mel电信