光纖光柵測溫儀

全光通信的研究還處于起步階段，許多技術(shù)難點需要克服。雖然光纖光柵不能解決全光通信中所有的技術(shù)難點，但是對光纖光柵技術(shù)和器件的研究可以解決全光通信系統(tǒng)中許多關(guān)鍵技術(shù)。因此對光纖光柵的研究可以促進全光通信網(wǎng)的早日實現(xiàn)。

光纖光柵是將來很長一段時間內(nèi)光纖通信系統(tǒng)中最具實用價值的無源光器件之一，利用它可組成多種新型光電子器件，由于這些器件的優(yōu)良性能使人們更加充分地利用光纖通信系統(tǒng)的帶寬資源。對光纖光柵的研究和開發(fā)正逐步深入到光纖通信系統(tǒng)的每一個細節(jié)，從波分復(fù)用系統(tǒng)的合波/分波、光纖放大器的增益平坦、色散補償，到全光網(wǎng)絡(luò)上下路、波長路由、光交換等，光纖光柵的應(yīng)用將推動高速光通信的發(fā)展，將在未來的高速全光通信系統(tǒng)中扮演重要的角色。在光纖光柵研究成果轉(zhuǎn)化方面國內(nèi)外的差距還不算太大，中國應(yīng)集中力量發(fā)展民族光電子產(chǎn)業(yè)，使光纖光柵研究成果盡早產(chǎn)業(yè)化，為國家經(jīng)濟服務(wù)。

隨著光纖光柵應(yīng)用范圍的日益擴大，光纖光柵的種類也日趨增多。根據(jù)折射率沿光柵軸向分布的形式，可將紫外寫入的光纖光柵分為均勻光纖光柵和非均勻光纖光柵。其中均勻光纖光柵是指纖芯折射率變化幅度和折射率變化的周期(也稱光纖光柵的周期)均沿光纖軸向保持不變的光纖光柵，如均勻光纖Bragg光柵(折射率變化的周期一般為0.1um量級)和均勻長周期光纖光柵(折射率變化的周期一般為100um量級);非均勻光纖光柵是指纖芯折射率變化幅度或折射率變化的周期沿光纖軸向變化的光纖光柵，如chirped光纖光柵(其周期一般與光纖Bragg光柵周期處同一量級)、切趾光纖光柵、相移光纖光柵和取樣光纖光柵等。

均勻光纖光柵

均勻光纖Bragg光柵折射率變化的周期一般為0.1um量級。它可將入射光中某一確定波長的光反射，反射帶寬窄。在傳感器領(lǐng)域，均勻光纖Bragg光柵可用于制作溫度傳感器、應(yīng)變傳感器等傳感器;在光通信領(lǐng)域，均勻光纖Bragg光柵可用于制作帶通濾波器、分插復(fù)用器和波分復(fù)用器的解復(fù)用器等器件。

均勻長周期光纖光柵

均勻長周期光纖光柵折射率變化的周期一般為100um量級，它能將一定波長范圍內(nèi)入射光前向傳播芯內(nèi)導(dǎo)模耦合到包層模并損耗掉。在傳感器領(lǐng)域，長周期光纖光柵可用于制作微彎傳感器、折射率傳感器等傳感器;在光通信領(lǐng)域，長周期光纖光柵可用于制作摻餌光纖放大器、增益平坦器、模式轉(zhuǎn)換器、帶阻濾波器等器件。

切趾光纖光柵

對于一定長度的均勻光纖Bragg光柵，其反射譜中主峰的兩側(cè)伴隨有一系列的側(cè)峰，一般稱這些側(cè)峰為光柵的邊模。如將光柵應(yīng)用于一些對邊模的抑制比要求較高的器件如密集波分復(fù)用器，這些側(cè)峰的存在是一個不良的因素，它嚴(yán)重影響器件的信道隔離度。為減小光柵邊模，人們提出了一種行之有效的辦法一切趾所謂切趾，就是用一些特定的函數(shù)對光纖光柵的折射率調(diào)制幅度進行調(diào)制。經(jīng)切趾后的光纖光柵稱為切趾光纖光柵，它反射譜中的邊模明顯降低。

相移光纖光柵

相移光纖光柵是由多段m（M>2)具有不同長度的均勻光纖Bragg光柵以及連接這些光柵的M-1個連接區(qū)域組成.相移光纖光柵因為在其反射譜中存在一透射窗口可直接用作帶通濾波器。

取樣光纖光柵

取樣光纖光柵也稱超結(jié)構(gòu)光纖光柵，它是由多段具有相同參數(shù)的光纖光柵以相同的間距級聯(lián)成。除了用作梳狀濾波器之外，取樣光纖光柵還可用wdm系統(tǒng)中的分插復(fù)用器件。與其他分插復(fù)用器件不同的是，取樣光纖光柵構(gòu)成的分插器件

可同時分或插多路信道間隔相同的信號。

啁啾光纖光柵

所謂啁啾光纖光柵，是指光纖的纖芯折射率變化幅度或折射率變化的周期沿光纖軸向逐漸變大(小)形成的一種光纖光柵。在啁啾光纖光柵軸向不同位置可反射不同波長的入射光。所以啁啾光纖光柵的特點是反射譜寬，在反射帶寬內(nèi)具有漸變的群時延，群時延曲線的斜率即光纖光柵的色散值。所以，可以利用啁啾光纖光柵作為色散補償器。

大啁啾光纖光柵

對于啁啾率大于0.5nm/cm的啁啾光纖光柵，稱之為大啁啾光纖光柵。利用大啁啾光纖光柵進行色散補償（脈沖展寬/壓縮）是超快激光器領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)之一，已經(jīng)成為大啁啾光纖光柵的重要應(yīng)用方向。除此之外，大啁啾光纖光柵還可用于多波長光源的穩(wěn)定合成、短光纖激光的整形、以及制作穩(wěn)定連續(xù)波和可調(diào)鎖模外腔半導(dǎo)體激光器。光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)中，也需要用到具有特殊反射波形的大啁啾光纖光柵。

1993年hill等人提出了相位掩模技術(shù)，它主要是利用紫外光透過相位掩模板后的±1級衍射光形成的干涉光對光纖曝光，使纖芯折射率產(chǎn)生周期性變化，從而寫入光柵。此技術(shù)使光纖光柵的制作更加簡單、靈活，便于批量生產(chǎn)。1993年Alkins等人采用了低溫高壓氫擴散工藝提高光纖的光敏特性。這一技術(shù)使大批量、高質(zhì)量光纖光柵的制作成為現(xiàn)實。這種光纖增敏工藝打破了光纖光柵制作對光纖中鍺含量的依賴，使得可選擇的光纖種類擴展到了普通光纖，它還大大提高了光致折變量(由10^-5最大提高到了10^-20),這樣可以在普通光纖上制作出高質(zhì)量的光纖光柵。

光纖光柵是利用光纖材料的光敏性（外界入射光子和纖芯內(nèi)鍺離子相互作用引起的折射率永久性變化），在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，其作用的實質(zhì)是在纖芯內(nèi)形成（利用空間相位光柵的布拉格散射的波長特性）一個窄帶的（投射或反射）濾光器或反射鏡。