本文介紹了如何制造光纖布拉格光柵以及用在什么地方。

光柵是通過(guò)將光纖暴露在紫外線下來(lái)寫入的。紫外線（244nm）能夠?qū)π镜恼凵渎蔬M(jìn)行永久性的改變。

折射率的變化確實(shí)非常小。但我們不需要大的折射率變化，因?yàn)楣鈻胖杏写罅康闹芷冢?厘米長(zhǎng)的光柵有大約10000個(gè)波長(zhǎng)周期）。0.0001的折射率變化足以形成有效的光柵。

A. 寫光柵有很多種方法其中最重要的兩個(gè)。

1. 干涉圖案寫入

使用來(lái)自單個(gè)激光器的光束，光束被分離，然后在被處理的光纖上重新組合。產(chǎn)生干涉圖案，并且這可以被布置為了可以控制光柵的周期。

這種方法在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)很好地建立起來(lái)，但很難用它寫長(zhǎng)光柵。（1或2厘米大約是極限。）許多潛在的用途要求光柵相當(dāng)長(zhǎng)（在某些應(yīng)用中為20至30厘米），而這種技術(shù)不適合較長(zhǎng)的光柵。

2. 相位掩膜

相位掩模衍射單個(gè)入射光束。衍射光束具有干涉條紋，可以控制干涉條紋以產(chǎn)生我們正在尋找的類型的周期性變化。這比雙光束技術(shù)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它允許我們制作非常長(zhǎng)的光柵。掩模很長(zhǎng)，光束沿著掩模掃描。相位掩模技術(shù)有許多變體，其中一些變體正在商業(yè)使用中。

在之前的討論中，光柵被說(shuō)明為在每個(gè)界面處折射率都發(fā)生突變。這不是真的。實(shí)際光柵如下圖所示。指數(shù)的變化是相當(dāng)漸進(jìn)的，在性質(zhì)上接近正弦波。這實(shí)際上對(duì)光柵的有效性影響很小。

B. 光纖布拉格光柵對(duì)溫度敏感度與封裝

與大多數(shù)光學(xué)設(shè)備一樣，F(xiàn)BG的波長(zhǎng)隨著設(shè)備的環(huán)境溫度而變化。這只是部分由纖維隨溫度的膨脹和收縮以及芯中RI變化的間距變化引起的。主要影響是纖維本身的RI隨溫度的變化。

然而，這并沒(méi)有我們預(yù)期的那么糟糕。未封裝光柵確實(shí)非常穩(wěn)定，在80°C的溫度范圍內(nèi)，總變化約為1 nm！如下圖所示，可以被動(dòng)穩(wěn)定FBG，使其不會(huì)隨溫度發(fā)生顯著的波長(zhǎng)變化——當(dāng)溫度升高時(shí)，不銹鋼管的膨脹導(dǎo)致纖維中的張力減小。張力的這種變化被安排成引起與纖維本身的正常熱運(yùn)動(dòng)引起的波長(zhǎng)變化相反的方向上的波長(zhǎng)變化。這兩種效果都平衡了，就得到了一個(gè)不需要主動(dòng)溫度控制的穩(wěn)定設(shè)備。

C.光纖布拉格光柵應(yīng)用

1.波長(zhǎng)穩(wěn)定激光器

有多種方法可以使用FBG來(lái)控制（穩(wěn)定）激光器以產(chǎn)生單個(gè)波長(zhǎng)的窄帶。

2.色散補(bǔ)償

啁啾Chirped FBG可以用于補(bǔ)償現(xiàn)有的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，以允許它們?cè)?550nm頻帶中工作。

3.WDM系統(tǒng)中的波長(zhǎng)選擇

4. 傳感應(yīng)用

審核編輯：劉清