光纤光栅(无源滤波器件)

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅,是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点,并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感,因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。

简介

1993年hill等人提出了位相掩模技术,它主要是利用紫外光透过相位掩模板后的士1级衍射光形成的干涉光对光纤曝光,使纤芯折射率产生周期性变化写入光栅,此技术使光纤光栅的制作更加简单、灵活,便于批量生产。1993年Alkins等人采用了低温高压氢扩散工艺提高光纤的光敏特性。这一技术使大批量、高质量光纤光栅的制作成为现实。这种光纤增敏工艺打破了光纤光栅制作对光纤中锗含量的依赖,使得可选择的光纤种类扩展到了普通光纤它还大大提高了光致折变量。

主要分类

均匀光纤光栅

均匀光纤Bragg光栅折射率变化的周期一般为0.1um量级。它可将入射光中某一确定波长的光反射,反射带宽窄。在传感器领域,均匀光纤Bragg光栅可用于制作温度传感器、应变传感器等传感器;在光通信领域,均匀光纤Bragg光栅可用于制作带通滤波器、分插复用器和波分复用器的解复用器等器件。

均匀长周期光纤光栅

均匀长周期光纤光栅折射率变化的周期一般为100um量级,它能将一定波长范围内入射光前向传播芯内导模耦合到包层模并损耗掉。在传感器领域,长周期光纤光栅可用于制作微弯传感器、折射率传感器等传感器;在光通信领域,长周期光纤光栅可用于制作掺饵光纤放大器、增益平坦器、模式转换器、带阻滤波器等器件。

切趾光纤光栅

对于一定长度的均匀光纤Bragg光栅,其反射谱中主峰的两侧伴随有一系列的侧峰,一般称这些侧峰为光栅的边模。如将光栅应用于一些对边模的抑制比要求较高的器件如密集波分复用器,这些侧峰的存在是一个不良的因素,它严重影响器件的信道隔离度。为减小光栅边模,人们提出了一种行之有效的办法一切趾所谓切趾,就是用一些特定的函数对光纤光栅的折射率调制幅度进行调制。经切趾后的光纤光栅称为切趾光纤光栅,它反射谱中的边模明显降低。

相移光纤光栅

相移光纤光栅是由多段m(M>2)具有不同长度的均匀光纤Bragg光栅以及连接这些光栅的M-1个连接区域组成.相移光纤光栅因为在其反射谱中存在一透射窗口可直接用作带通滤波器。

取样光纤光栅

取样光纤光栅也称超结构光纤光栅,它是由多段具有相同参数的光纤光栅以相同的间距级联成。除了用作梳状滤波器之外,取样光纤光栅还可用wdm系统中的分插复用器件。与其他分插复用器件不同的是,取样光纤光栅构成的分插器件可同时分或插多路信道间隔相同的信号。

chirped光纤光栅

所谓chirped光纤光栅,是指光纤的纤芯折射率变化幅度或折射率变化的周期沿光纤轴向逐渐变大形成的一种光纤光栅。在chirped光纤光栅轴向不同位置可反射不同波长的入射光。所以chirped光纤光栅的特点是反射谱宽,在反射带宽内具有渐变的群时延,群时延曲线的斜率即光纤光栅的色散值。所以,可以利用chirped光纤光栅作为色散补偿器。

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