技术领域 本发明涉及一种高效优化易制作的宽频域密集波分复用器，属光信息技术 领域。 背景技术 多通道Bragg光纤光栅在制作密集波分复用器(DWDM)系统中引起了人们 的越来越多的关注。由于采样光纤Bragg光栅在多通道中的滤波、色散补偿等方 面的特性非常适合于国际电信联盟标准，所以采样Bragg光纤光栅可以用于多通 道器件和设备的制作。采样Bragg光栅可以通过用周期的振幅采样函数或者相位 采样函数对光纤的折射率进行调制来得到。在这种结构中，梳状滤波器的自由 光谱范围(FSR)唯一依赖于调节采样光纤光栅的周期P。近年来，当光纤光栅 中光栅周期发生啁啾变化，其啁啾系数和光栅采样周期满足一定的条件下，便 出现了振幅型光纤光栅的Talbot效应，这时自由光谱范围就不仅仅取决于光栅 的周期，而且还决定于光栅的啁啾变化。振幅采样光栅中的Talbot效应在光纤 的设计和光纤能量效率利用方面提供了很大方便，促进我们更进一步的认识了 解光纤光栅的内部结构。 目前，由于振幅采样光纤光栅在能量利用率和折射率调制方面的不足，相 位采样光纤光栅以其高的能量利用率、平坦的反射通道的独特优势引起光学研 究者的极大兴趣。但在相位采样光纤光栅中，要通过对光纤折射率的调制来达 到我们所要求的多通道，对光学设计者和实验制作来说是一件很困难的事，所 以一直以来，人们不断探索优化设计的方法和简化实验制作技术。2006年 J.E.Rothenberg、Hongpu Li等人实验制作了45通道的均匀相位采样光纤光栅 (Joshua E.Rothenberg，Hongpu Li，Yunlong Sheng，Jan Popelek，Jason Zweiback，“Phase-only sampled 45 channel fiber Bragg grating written with a diffraction-compensated phase mask，”Optics Letters，Vol.31 Issue 9，pp.1199-1201(2006))，他们采用了所谓的“无拼接误差”刻蚀技术制作 了位相模板，其制作难度相当困难。所以对制造宽频域，多信道的波分复用相 位采样光纤光栅来说，如何减少位相模板的制作难度或者如何减少采样周期中 的相位采样点，一直是设计者追求的目标。 发明内容 为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种具有宽频域、优异的通道 均匀性，能量效率高，高隔离度的光纤光栅波分复用器。 本发明所采用的技术方案是：提供一种宽频域密集波分复用器，它以相位 采样光纤光栅为基材，采用相位函数进行采样；所述的光纤光栅的周期发生线 性或其它任意形式的啁啾，啁啾系数cg满足Talbot条件。 所述的光纤光栅的周期发生线性的啁啾，啁啾系数cg为： 其中，s为整数，m为正整数，s/m为一个不可约的比值，Λ0为光栅中心的 栅格周期，P为采样相位函数的周期。 所述的采样相位函数sp(z)为： 其中，zm为相位变化点的位置，θm为相位变化点的大小；K为一个采样 周期的相位采样点数；所述的zm和θm采用模拟退火算法优化得到。 研究发现，对于啁啾采样Bragg光纤光栅，当采样周期和啁啾系数cg满足 一定的条件时，会产生光谱的自成像现象，即Talbot效应，这是干涉作用导致 了周期性离散的反射谱。本发明正是基于以上的机理，选择光栅周期的啁啾变 化使反射谱发生偏移，从而引起光谱干涉。当啁啾条件满足Talbot条件时，反 射峰峰值增加，波谱展宽，并且线宽均匀，这样便实现了在相位采样Bragg光 纤光栅中利用最少的位相变化采样点数实现了多通道的可能。 对于均匀的相位采样光栅，想要得到更多的信道意味着在一个相位采样周 期中有更多的相位采样点，这就为制作光纤光栅波分复用器带来了极大难度。 而啁啾相位采样光栅可以用很少的相位采样点得到与均匀光栅相同甚至更多的 信道数。 本发明利用在相位采样光纤光栅中的Talbot效应，实现了在一个采样周期 中改变很少相位点，得到宽通道，高能量效率，高隔离度的效果。这对制造位 相采样光纤光栅的来讲，极大的减少了其难度。与现有的制作均匀的相位采样 光纤光栅的技术相对比，本发明采用Talbot效应的相位采样光纤光栅更加适合 于多信道的DWDM系统，因为它不管在通道的数目上，还是通道的均匀性、能量 效率和通道之间的隔离度上都有明显的优势。由此，基于Talbot效应，相位采 样光纤光栅的多通道、均匀性和高能量对DWDM系统带来了极大的制作便利条件。 附图说明 图1是按本发明实施例1技术方案制备的Dammann型二元相位采样光纤 光栅的采样点和相位变化点结构图。 图2是按本发明实施例1技术方案制备的Dammann型二元相位采样光纤 光栅随着光栅周期啁啾系数变化后相位采样光栅的多级反射谱图。 图3是按本发明实施例1技术方案制备的发生Talbot效应的Dammann 型相位采样光纤光栅与均匀相位采样光纤光栅的信道对比图。 图4是按本发明实施例2技术方案制备的Multi-level型位相采样光纤光 栅一个采样周期中的位相变化结构图。 图5是按本发明实施例2技术方案制备的Multi-level型相位采样光纤光栅 随着光栅周期啁啾系数变化后相位采样光栅的多级反射谱图。 图6是按本发明实施例2技术方案制备的发生Talbot效应的Multi-level 型相位采样光纤光栅与均匀相位采样光纤光栅的信道对比图。 具体实施方式 下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述： 实施例1： Bragg光纤光栅栅格周期呈线性啁啾(可以是任意形式的啁啾)，即 Λ(z)＝Λ0(1+cgz)，啁啾系数cg满足光谱的Talbot条件： 其中，s为整数，m为正整数，s/m为一个不可约的比值。光栅中心的栅格 周期为Λ0，啁啾系数为cg，采样周期为P。 相位采样采用二元位相结构，θm＝mπ(m＝0，1，2，…K)，或者是任意固定 的位相值。通过模拟退火算法，得出相位变化点位置zm的一组优化解。这时候 称之为Dammann二元相位采样光纤光栅。 在本实施例中，使用的参数如下：光栅有效折射率n0＝1.485，光栅中心的 栅格周期Λ0＝521.8855nm(相关的Bragg波长λB＝1550nm)，光栅周期的折射率 变化Δn0＝6.0×10-4，相位采样周期为P＝1.0mm，采样周期数N＝40。 参见附图1，它是本实施例制备的Dammann型二元相位采样光纤光栅的采 样点和相位变化点结构图。相位取样周期P＝1.0mm，相位采样点数为6。 图2是本发明实施例1技术方案制备的Dammann型二元相位采样光纤光栅 随着光栅周期啁啾系数变化后相位采样光栅的多级反射谱图；其中，图(a)为 均匀光栅，s＝0，m＝1；图(b)和图(c)为发生Talbot效应的相位采样光纤 光栅，图(b)中，s＝1，m＝2，图(c)中，s＝2，m＝3。参见附图2，当啁 啾系数变化满足Talbot条件时，反射光谱的通道间隔(即自由光谱范围)从均 匀光栅图(a)中的0.8nm减小到图(b)中的0.4nm，再至图(c)中的0.27nm，在 相等的波长范围内，通道成倍数增加。由图2可以看出，较之均匀光栅，发生 Talbot效应的相位采样光纤光栅中，其每个通道的带宽分布非常均匀，通道之 间的隔离度明显加大，而且信道分布得到很大范围的扩展。 图3是按本发明实施例1技术方案制备的发生Talbot效应的Dammann型 相位采样光纤光栅与均匀相位采样光纤光栅的信道对比图。两者都采用相位采 样光纤光栅，光栅总长度均为8cm。图(a)是均匀的相位采样光纤光栅，采样周 期P＝2mm，采样周期数N＝40，得到其通道间隔是0.4nm，而与之对应的发生 Talbot效应并产生相同通道间隔(0.4nm)的相位采样光纤光栅，如图(b)所示， 其采样周期P＝1mm，周期数N＝80，啁啾系数cg＝2.6094×10-4/mm，s＝1，m＝2。 从图(b)可以看出，从一个仅有6个相位采样点变化的Dammann型二元相位采样 光纤光栅得到了一个宽频域，多信道的反射光谱。 实施例2： Bragg光纤光栅栅格周期呈线性啁啾(可以是任意形式的啁啾)，即 Λ(z)＝Λ0(1+cgz)，啁啾系数cg满足光谱的Talbot条件： 其中，s为整数，m为正整数，s/m为一个不可约的比值。光栅中心的栅格 周期为Λ0，啁啾系数为cg，采样周期为P。 相位采样采用Multi-level相位结构，相位变换点zm是均匀的分布的。通 过模拟退火算法，得到相位变化量θm的一组优化解，θm变化范围为(-2π，2π)， 这时候称之为Multi-level相位采样光栅。 本实施例中采用的参数如下：光纤内有效折射率为n0＝1.485，光栅中心的栅 格周期Λ0＝521.8855nm(相关的Bragg波长λB＝1550nm)，光栅周期的折射率变化 Δn0＝6.0×10-4，相位取样周期是P＝1.0mm， 参见附图4，它是按本实施例技术方案制备的Multi-level型位相采样光 纤光栅一个采样周期中的位相变化结构图。相位采样周期是1.0mm，一个周 期中的相位采样点为10个。 图5是按本实施例技术方案制备的Multi-level型相位采样光纤光栅随着 光栅周期啁啾系数变化后多级反射谱图；其中，图(a)为均匀光栅，s＝0，m ＝1；图(b)和图(c)为发生Talbot效应的相位采样光纤光栅，图(b)中， s＝1，m＝2，图(c)中，s＝2，m＝3。参见附图5，当光栅周期的啁啾系数满 足Talbot条件变化时，反射光谱的通道间隔从均匀光栅图(a)中的0.8nm减小 到图(b)中的0.4nm再至图(c)中的0.27nm，在相等的波长范围内，通道成倍数 增加。更为重要的是，较之均匀光栅，发生Talbot效应的光栅中，其每个通道 的带宽分布非常均匀，通道之间的隔离度明显加大，而且信道分布扩展到更大 的波长范围。 图6是具有相同通道间隔的均匀相位采样光栅与按本实施例技术方案制备 的发生Talbot效应相位采样光栅的信道对比图。参见附图6，图中，图(a)采用 总长度是6cm的均匀相位采样光栅，每个采样周期中有40个相位变化采样点， 从图中可见有效通道数为34，通道隔离度小于10dB；图(b)是采用同样长度为 6cm发生Talbot效应的啁啾相位采样光栅，啁啾系数cg＝2.6094×10-4/mm，s＝1， m＝2，采样周期P＝1mm，每个采样周期中的位相采样点数为10，从图可看出，有 效通道数为44，通道隔离度大于20dB。由此可以看出，在Multi-level型相位 采样光纤光栅中，利用Talbot效应，可以使用较少的位相变化采样点，来实现 比均匀相位采样光栅通道数更多，质量更好的信号通道。如果不采用Talbot 效应，想要达到同样的效果，则要求更多的相位变化采样点。可见Talbot效应 为实际高效率优质光栅制作带来了极大的便利。