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        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)銬離子相互作用引起折射率的永久性變化)，在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，其作用實(shí)質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡，使得光在其中的傳播行為得以改變和控制。光纖光柵傳感器是在光纖光柵的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種波長(zhǎng)調(diào)制型光學(xué)傳感器，它不僅具有光纖傳感器所有的優(yōu)點(diǎn)，而且有光纖光柵檢測(cè)信息為波長(zhǎng)編碼的具有106?102四個(gè)數(shù)量級(jí)線性響應(yīng)的絕對(duì)測(cè)量和良好的重復(fù)性的主要優(yōu)勢(shì)。其插入損耗低和窄帶的波長(zhǎng)反射，提供了在一根單模光纖上復(fù)用多個(gè)光纖光柵的可能性，便于構(gòu)成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)中的星狀、串聯(lián)、并聯(lián)和環(huán)狀連接等優(yōu)點(diǎn)，是光纖傳感器中的研究亮點(diǎn)。

光纖光柵型傳感器的類型

       隨著光纖光柵制作技術(shù)的不斷發(fā)展以及光纖光柵應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，光纖光柵的種類也日益增多。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以把光纖光柵分成不同的類別。

1.按光纖光柵的周期分類

      (1)短周期光纖光柵(FBG)。光柵周期小于1μm的光纖光柵，稱為短周期光纖光柵，又稱為光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)。FBG中傳輸方向相反的兩個(gè)模式之間發(fā)生耦合，如圖5-12(a)所示，所以FBG是一種反射型工作器件，其功能實(shí)質(zhì)上是在光纖內(nèi)的一個(gè)窄帶反射鏡。

       (2)長(zhǎng)周期光纖光柵(LPG).光柵周期為幾十到幾百卩m的光纖光柵，稱為長(zhǎng)周期光纖光柵(Long-period grating,LPG)。LPG中耦合發(fā)生在同向傳輸?shù)睦w芯導(dǎo)模和包層模之間，如圖5-12(b)所示，包層模很快損失掉，所以LPG基本上沒(méi)有后向反射，在其透射譜中有幾個(gè)特定波長(zhǎng)的吸收峰。它是一種透射型工作器件，其功能實(shí)質(zhì)上是透射型帶阻濾波器，是EDFA增益平坦和光纖傳感的理想元件。 

圖5-12    長(zhǎng)短周期光纖光柵的模式耦合

2.按光纖光柵的軸向折射率分布分類

       根據(jù)光柵空間周期和折射率分布不同，可大致分為以下幾種(如圖5-13所示).

       (1)均勻光纖光柵(Unifbrm Fiber Grating)。均勻光纖光柵如圖5-13(a)所示，它是最早發(fā)展起來(lái)的一種光柵，也是最常見(jiàn)的光柵，其柵格周期與折射率調(diào)制深度均為常數(shù)，其光柵周期一般為幾百nm,光柵波矢方向與光纖軸線方向一致。這種光纖光柵具有較窄的反射帶寬(約10'nm)和較高的反射率(約100%),其反射譜具有對(duì)稱的邊模旁瓣。

(2)閃耀光纖光柵(Blazed Fiber Grating)。閃耀光纖光柵如圖5-13(b)所示，也稱為傾斜光纖光柵(Tilted Fiber Grating)。在光柵制作過(guò)程中，紫外側(cè)寫光束與光纖軸不嚴(yán)格垂直，導(dǎo)致光柵條紋與光纖軸有一個(gè)小角度。閃耀光柵不僅引起反向?qū)Рｑ詈?，而且還將基模耦合至包層模中或輻射模中，于是在光柵傳輸曲線上，布拉格波長(zhǎng)的短波方向會(huì)出現(xiàn)一系列損耗帶,其強(qiáng)度隨閃耀角大小而變，對(duì)應(yīng)著基模和反向傳輸?shù)钠渌麑?dǎo)模之間的耦合。閃耀光纖光柵主要用于EDFA的增益平坦和空間模式耦合器。

圖5-13    按折射率分布分類的光纖光柵

        (3)啁啾光纖光柵(Chirped Bragg Grating)。啁啾光纖光柵如圖5-13(c)所示，它的周期不是常數(shù)而是沿軸向單調(diào)變化的，有線性啁啾光纖光柵和非線性囑啾光纖光柵兩種。由于不同的柵格周期對(duì)應(yīng)于不同的反射波長(zhǎng)，啁啾光柵能夠形成很寬的反射帶。啁啾光柵能夠產(chǎn)生大而穩(wěn)定的色散，被廣泛用于波分復(fù)用系統(tǒng)中的色散補(bǔ)償元件。

        (4)變跡光纖光柵(Apodised Fiber Grating).變跡光纖光柵如圖5-13(d)所示，它采用特定的函數(shù)對(duì)光纖布拉格光柵的折射率調(diào)制深度進(jìn)行調(diào)制，可形成變跡光纖光柵。變跡對(duì)均勻光纖光柵反射譜的邊模旁瓣具有很強(qiáng)的抑制作用，選擇不同的變跡函數(shù)能起到不同的抑制效果，常用的變跡函數(shù)有高斯函數(shù)、雙曲正切函數(shù)、余弦函數(shù)和升余弦函數(shù)等。這種光柵在DWDM  

中有很重要的應(yīng)用。

       (5)相移光纖光柵(Phase-Shifted Fiber Grating)。相移光纖光柵如圖5-13(e)所示，它是在均勻周期光纖光柵的某些點(diǎn)上，通過(guò)某些方法破壞其周期的連續(xù)性而得到的?？梢园阉闯扇舾蓚€(gè)周期性光柵的不連續(xù)連接，每個(gè)不連續(xù)連接都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相移。相移布拉格光纖光柵能夠在布拉格反射帶中打開(kāi)透射窗口，使得光柵對(duì)某一波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)有更高的選擇度，可以用這個(gè)特點(diǎn)來(lái)構(gòu)造多通道濾波器件，能更好地滿足EDFA增益平坦的需要。