光钎通信器件

下午7时36分光纤通信器件1第三章光纤光栅的写入技术及分类一、光纤的光敏性广义上，光敏性是指物质的物理或化学性质在外部光作用下发生暂时或永久性改变的材料属性。就光纤材料而言，光敏性是指光纤材料的折射率在外部光的作用下发生永久性的改变。光纤光敏性的微观机理是一个非常活跃的研究领域。从科研人员的实验结果看，光纤材料的光敏效应在微观上可能与众多的物理因素有关，是一个非常复杂的过程，目前还不能给出完全定量化的、确定的描述。下午7时36分光纤通信器件2光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅二、什么是光纤光栅光纤光栅就是利用光纤的光敏性，用特定波长的激光以特定方式照射光纤，导致光纤内部的折射率沿轴向形成周期性或非周期性的空间分布，从而把光纤做成具有精确控制谐振波长的光栅。Λ入射光反射光透射光包层纤芯下午7时36分光纤通信器件3光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的写入技术三、光纤光栅的写入技术光纤光栅的制作成功在光纤乃至整个光电子领域掀起了一场技术革命，是光纤技术发展史上的一个里程碑。1.纵向驻波写入技术(内部写入技术)——HillKO光纤准直透镜聚焦透镜分束镜探测器探测器Ar＋激光器488或514.5nm下午7时36分光纤通信器件4光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的写入技术2.横向全息写入技术——MeltzGθUVλeffnBλsin光纤反射镜反射镜半反半透镜2θ下午7时36分光纤通信器件5光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的写入技术3.相位掩模写入技术——HillKO下午7时36分光纤通信器件6光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的写入技术4.逐点曝光写入技术——HillKOwwΛUV激光束掩模重物滑轮精密直流电机光纤光纤下午7时36分光纤通信器件7光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的写入技术5.振幅掩模写入技术——VengsarkarAMAr＋激光束(248nm)宽谱光源OSA光纤光纤AM长周期光纤光栅出现的标志。下午7时36分光纤通信器件8光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类四、光纤光栅的分类近三十年来，光纤光栅的写入技术取得了飞跃的发展，应用类型和种类也日趋增多，按照光纤光栅的波矢方向、空间周期分布及周期大小，光纤光栅可分为两大基本类型：1.光纤布拉格(Bragg)光栅Λ入射光反射光透射光包层纤芯下午7时36分光纤通信器件9光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类ITRλλλλBλB入射光谱透射光谱反射光谱Λ：零点几到几十微米;反射率：可以达到100％，也可以小到0；反射谱的FWHM:可以达到零点零几纳米。特点FBG的光谱下午7时36分光纤通信器件10光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类下午7时36分光纤通信器件11光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类1.1.闪耀光纤光栅闪耀折射率调制包层纤芯利用闪耀光纤光栅形成的带宽损耗特性，将其应用于掺铒光纤放大器(EDFA)的增益平坦。下午7时36分光纤通信器件12光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类1.2.啁啾光纤光栅包层纤芯下午7时36分光纤通信器件13光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类2.长周期光纤光栅纤芯包层包层模将在后续传输中迅速损耗，因此基模至包层模的功率转换谱即为LPG透射谱的互补。下午7时36分光纤通信器件14光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类光纤种类的细分：如果进一步对光栅的折射率分布及其调制深度进行调制，在两大基本光栅类型的基础上又可分为多种衍生光纤光栅类型（布拉格），即超结构光纤光栅或者取样光纤光栅、相移或者Moiré光纤光栅和变迹或者切趾光纤光栅等。下午7时36分光纤通信器件15光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类光纤种类的细分是对FBG光谱的改进和新应用的设计：折射率均匀周期性变化的光纤布拉格光栅，其光谱具有较多旁瓣，如图所示。为了消除不需要的旁瓣，新研制成功了一种称为变迹光栅(ApodizedGrating)或切趾的光栅，它与渐变折射率光纤有点类似，其折射率沿光栅中心到两边沿逐渐减小，变迹光栅的功率反射谱如图所示。下午7时36分光纤通信器件16光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类为什么要进行切趾呢？折射率调制深度越强,光栅的反射率就越高、带宽就越宽。光栅的长度越长反射率就越高,而带宽就越窄(有效折射率)。谐振峰两边的旁瓣分散了光能量,不利于光纤光栅的应用,所以均匀光纤光栅的边模(旁瓣)抑制比是表征其性能的主要指标之一。切趾光栅，又叫Taper型光栅。切趾（变迹）函数：下午7时36分光纤通信器件17光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类高斯变迹函数切趾（变迹）函数：升余弦函数下午7时36分光纤通信器件18光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类！！！变迹光栅旁瓣的减少是以主瓣加宽为代价的。024－2－4－40－30－20－100(a)(b)△/△△/△024－2－4－40－30－20－100反射功率谱/dB反射功率谱/dB下午7时36分光纤通信器件19光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类一般的啁啾光纤光栅的折射率调制幅度不变，其周期沿光栅轴向逐渐变化。最常用的啁啾光纤光栅是线性啁啾光纤光栅。啁啾光纤光栅(Chirpedfibergrating)：下午7时36分光纤通信器件20光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类光栅轴与光纤轴具有一定夹角的光纤光栅称之为闪耀光纤光栅。闪耀光纤光栅(Blazedfibergrating):zz＇)(zn下午7时36分光纤通信器件21光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类光纤光栅中的折射率变化出现不连续时（相位发生变化）就形成了相移光纤光栅，不连续点就是所谓的相移点。它可在透射谱的阻带中打开线宽极窄的一个或多个透射窗口，使得光栅对某一个或多个波长具有更高的选择度，而且窗口位置可以随相移量的大小发生改变，因此可以根据需要设计不同反射谱的相移光纤光栅。有效抑制了旁瓣效应,存在多个透射窗口构成滤波器、色散补偿器和信道选择器。Moire型光栅，或者相移光栅(Phaseshiftedfibergrating)：下午7时36分光纤通信器件22光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类所谓超结构光栅也就是取样光纤光栅，是对布拉格光纤光栅外加一个周期性采样函数调制而形成的光栅。取样光栅/超结构光栅(Superstructurefibergrating)：zap)(zn下午7时36分光纤通信器件23光纤光栅光敏的分类光敏性与光纤类型、紫外辐射波段和激光功率有关。光纤光栅分成三种：I型、IIA型、III型。Ⅰ类光栅掺杂浓度较低的光纤内形成较低UV曝光量局部缺陷引起折射率变化折射率变化⊿n～10-5—10-3＞0温度稳定性较差（300℃）可使脉冲或连续激光，前者更有效下午7时36分光纤通信器件24ⅡA（Ⅲ）类光栅掺杂浓度较高（eg＞25mol%GeO2)的光纤内形成较高UV曝光量（＞500J/cm2)，结构重构引起折射率变化折射率变化⊿n＜0温度稳定性较好（500℃）可使脉冲或连续激光Ⅱ类光栅极高UV曝光量，瞬间局部温度达上千度物理破坏引起折射率变化(融化石英基质，物理性损伤）折射率变化⊿n可达10-2温度稳定性好（800℃）只能使用脉冲激光光纤光栅的写入技术及分类——光纤光栅的分类