光纤光栅的制作与应用-论文

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1、武汉软件工程职业学院2008级毕业论文（设计）课题名称光纤光栅的制作与应用学生姓名杨彬学号1297808050186班级通信0801指导老师郑丹完成时间：2010年月日光电子与通信工程系32目录正文41光纤光栅的概述41.1光纤光栅的定义41.2光纤光栅的分类51.3各类光纤光栅具体详解51.4光纤光栅的特性62光纤光栅制作方法72.1光源的准备72.2光敏光纤的制备72.3布拉格光纤光栅的制作72.4长周期光纤光栅的制作112.5啁啾光纤光栅的制作152.6切趾光纤光栅的制作203光纤光栅的应用233.

2、1光纤光栅传感器的应用233.1.1光纤传感器的分类：233.1.2光纤传感器的应用233.2光纤光栅滤波器的应用253.3光纤光栅激光器的应用253.3.1光纤激光器的特点263.3.2低功率光纤激光器27324光纤光栅的发展前景285结论28参考文献2832摘要：光纤光栅是利用光纤材料的光敏性在纤芯内形成空间相位光栅。其作用主要是在光纤内形成一个窄带的滤波器或反射镜。光纤光栅根据折射率沿光栅轴向分布的形式，可将紫外写入的光纤光栅分为均匀光纤光栅和非均匀光纤光栅。其中每一类的光纤光栅都有不同的特性，和其

3、制作的方法，以及应用的领域不同。对于制作长周期、啁啾、布拉格等光纤光栅的方法主要有，全息干涉法、分波前干涉法、相位掩模法、在线成栅法、直接写入法、聚焦离子束写入法、振幅掩模法、电弧感生微弯法、残余应力释放法、熔融拉锥法、机械感生法等等。光纤光栅的应用范围比较广泛，最近几年受到越来越多的人的青睐，其主要应用在传感器、滤波器、激光器等光学器件中。应用领域主要在医学、光学、建筑、通讯等，这和我们的生活都是密不可分的。同时，这也让诸多集成型光纤信息系统即将成为现实。由于光纤光栅的应用领域比较广泛，光纤光栅会向全光

4、数字型发展，不久的将来，相信光纤光栅的明天将是无限光明的。关键字：光纤光栅激光器布拉格衍射32正文1光纤光栅的概述光纤光栅（如图1-1）是一种应用非常广泛、非常重要的光学元件。掺锗光纤Bragg光栅（FBG）的研制是继掺铒光纤放大器（EDFA）的又一个里程碑。光纤光栅使各种全光纤器件的研制成为可能。因此，所谓的全光纤一维光子集成，形成诸多集成型光纤信息系统也即将成为现实。这是光纤史上依次质的飞跃。图1-1实物光纤光栅1.1光纤光栅的定义光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起

5、的折射率永久性变化），在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成（光纤光栅利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性）一个窄带的（投射或反射）滤光器或反射镜。1.2光纤光栅的分类随着光纤光栅应用范围的日益扩大，光纤光栅的种类也日趋增多。根据折射率沿光栅轴向分布的形式，可将紫外写入的光纤光栅分为均匀光纤光栅和非均匀光纤光栅。均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度和折射率变化的周期(也称光纤光栅的周期)均沿光纤轴向保持不变的光纤光栅，如均匀光纤Brag光栅(折射率变化的周期一般为0.1um量级)和均匀长周期

6、光纤光栅(折射率变化的周期一般为100um量级)。32非均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度或折射率变化的周期沿光纤轴向变化的光纤光栅，如chirped光纤光栅(其周期一般与光纤Bragg光栅周期处同一量级)、切趾光纤光栅、相移光纤光栅和取样光纤光栅等。1.3各类光纤光栅具体详解1）均匀光纤Bragg光栅均匀光纤光栅的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Bra

7、gg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。2）均匀长周期光纤光栅长周期光纤光栅的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。3）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

8、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。4）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