微结构相移光纤光栅的反射谱特性分析

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1、201O年第4期光通信研究2O1O．O8(总第160期)STUDYON0PTICALCOMMUNICATIoNS(Sum．No．160)光电器件研究与应用微结构相移光纤光栅的反射谱特性分析李伍一，马卫东，林谦。(1．光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北武汉430074；2．武汉光迅科技股份有限公司，湖北武汉430074)摘要：相移光纤光栅作为一种透射型滤波器，在光通信和传感领域有着广泛的应用。文章介绍了一种基于光纤包层刻蚀技术的新型微结构相移光栅，利用光纤双包层理论分析了包层刻蚀深度和环境折射率对纤芯基

2、模有效折射率的影响，井将谐振理论与传输矩阵法相结合，详细分析了刻蚀深度、刻蚀宽度和刻蚀位置与微结构相移光纤光栅的反射谱之间的关系。关键词：相移光纤光栅；Fabry—Perot结构；双包层单模光纤；传输矩阵法中图分类号：TN814文献标识码：A文章编号：1005—8788(2010)04—0054—03Analysisofthereflectivespectrumcharacteristicsofmicro—structuredfiberBragggratingsLiWuyi～。MaWeidong。LinQ

3、ian’(1．StateKeyLaboratoryofOpticalCommunicationTechnologiesandNetworksWuhan430074，China2．AccelinkTechnologiesCo．，Ltd．，Wuhan430074，China)Abstract：Asatransmissiontypefilter，phase—shiftedfiberBragggratingcanbewidelyappliedinthefields0fopticalcommuni—cationsa

4、ndsensing．Thispaperintroducesanovelmicrostructuredphase—shiftfibergratingthatisbasedonfibercladdingetchingtechnology，analyzesbyusingthefiberdouble—claddingtheorytheeffectsofthecladdingetchingdepthandtheenviron～mentalrefractiveindexontheeffectiverefractive

5、indexofthefundamentalmodeofthefibercoreandthecorrelationbetweentheetchingdepth，widthandlocationwiththereflectivespectrumofthemicrostructuredphase—shiftfibergratingonthebasisofcombiningtheresonancetheoryandthetransfermatrixmethod．Keywords：phase—shiftedfibe

6、rgrating；Fabry—Perotstructure；double—cladsingle-modefiber；transfermatrixmethod0引言1理论分析光纤光栅具有体积小、插人损耗低、抗干扰能力光纤中的折射率分布如图1所示，图中，为强等优点，在光通信和传感领域具有重要的应用价纤芯半径I为包层半径，SRI(Surrounding值。均匀光纤布拉格光栅常作为一种反射型带阻RefractiveIndex)为环滤波器件，而相移光纤光栅能在反射谱的阻带内打境折射率，为纤芯折开一个很窄的透射窗口，

7、因此，相移光纤光栅是一种射率，为包层折射很好的透射型滤波器。通过适当设计相移光纤光栅率。在常规光纤中，由的结构参数，如相移量、相移位置、相移点数量以及于包层直径远大于纤切趾等，可以获得不同线宽和滚降特性的透射窗芯直径，传导模的有效口]。这些特性使得相移光纤光栅在窄带滤波、光图1光纤端面示意图折射率可通过光波纤激光器以及光纤传感领域有着广泛的应用]。导理论求解]。当光传统的相移光纤光栅需要通过掩膜板法设计制纤的包层直径减小到与纤芯直径可比拟时，不满足作，不同的光栅结构需要设计相应的掩膜板，且掩膜常规光纤中的

8、有效折射率的近似求解条件，而应该板的制作加工需要很高的成本，不便于制作多种不采用双包层理论求解。同参数的相移光纤光栅。而微结构相移光纤光栅的在弱导波近似条件下，双包层光纤中传导模的制作是在普通光纤布拉格光栅的包层上采用氢氟酸有效折射率和场分布满足下面的色散方程]：(HF)刻蚀，设计相应的刻蚀参数即可获得所需的相当<是。(是。为真空中的传播常数)时，移光纤光栅。收稿日期：20100412作者简介：李伍一(1984)，男，湖北成宁