文档介绍：光纤光栅写入方法
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光纤光栅是在光纤纤芯中形成的光栅, 折射率沿光纤的轴向呈现周期性的分布, 从而产生了谐振效应。
当光学波长等于谐振波长时, 该波长光波被强烈反射( Bragg 光栅, 图5. 28) 或损, 而折射率调制的类型决定了光纤光栅的光谱特性。
通常以折射率调制的类型来划分光纤光栅的类型。下面简单介绍几种基本的光纤光栅。
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1. 均匀光纤光栅( uniform fiber grating)
均匀光纤光栅是折射率调制周期严格均匀的光纤光栅, 其折射率分布为
z表示光纤光栅的位置函数, n0 表示光栅中的折射率基准值, Λ表示光栅周期。均匀光纤光栅的折射率调制, 是在基准折射率水平之上的。
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均匀光纤的数值模拟折射率分布图和光谱图如图5. 29所示。图中的光谱特性说明, 一定带宽的谐振峰两边有一些旁瓣, 这是由于光纤光栅的两端折射率突变引起Fabry-Perot 效应所致。
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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。
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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。
图5. 30 经过切趾（apodization）后光纤光栅的滤波特性
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2. 啁啾光纤光栅(chirped fiber grating)
Ｍ@画图
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啁啾光纤光栅的光谱特性取决于光栅长度、折射率调整深度和啁啾参量C, 前两者影响光栅的反射率, 而后者影响光栅的带宽和色散特性, 对反射率也有一定的影响。
如图5. 31所示的光谱特性说明: 啁啾光纤光栅有较宽的带宽, 其反射具有振荡性。
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适当地修正折射率分布, 即进行切趾, 使光纤光栅两端折射率调制度逐渐递减, 可改善这种振荡性。
利用啁啾型光栅可构成宽带滤波器用于色散补偿和脉冲压缩和放大。（Chirped Pulse Amplifier）
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3. 闪耀光纤光栅( blazed fiber grating)
利用Blazed光栅对不同模式之间的耦合, 例如纤芯模式向包层模式的耦合和向辐射模式的耦合, 可对一定带宽范围内的光功率进行衰减, 从而可实现光放大器的增益平坦化。通过复合的Blazed 光纤光栅还可制成耦合器。
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闪耀光纤光栅
闪耀光栅结构示意图
Fiber
Fiber core
fringe
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光栅平面
θ0
A（入射光线）
n（刻槽面法线）
B（衍射零级方向）
N（光栅面法线）
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利用载氢普通光纤写制的倾斜光栅透射谱
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大角度倾斜光纤光栅显微照片
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各种折射率分布修正及其反射谱
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4. 长周期光纤光栅( long period grating, LPG)
虽然同是光纤光栅, 但长周期光纤光栅与布拉格光纤光栅之间的差异很大。
从模式耦合的机理来看, 布拉格光纤光栅是前向传输的纤芯模式与后向传输的纤芯模式之间的耦合;
而长周期光纤光栅是前向传输的纤芯模式与同向的各阶次包层模式之间的耦合。
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所以, 前者是反射型光纤器件, 插入损耗较大( 几dB) ; 而后者是透射型光纤器件, 插入损耗可以小得多。
由于是反向模式之间的耦合, 所以布拉格光纤光栅周期一般较短;而长周期光纤光栅为同向模式之间的耦合, 所以周期要长, 通常达几百微米。（Page 153 ）
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满足相位匹配条件的特定波长由纤芯耦合进包层向前传播, 很快被衰减掉, 这样在谱图上就有一个损耗峰。
其他波长不满足相位匹配条件, 基本无损耗地在光纤纤芯中传播, 从而能够实现波长选择损耗特性。
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长周期光纤光栅
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由于基本没有后向反射, 使得长周期光纤光栅在光路中不产生光反馈, 不会对系统性能造成附加恶化, 而且由于不存在布拉格谐振, 所以在光栅中心波长附近不会引入额外的大色散。
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在谐振波长调谐方面, 两者对应力的调谐基本相当, 长周期光纤光栅谐振波长随温度的变化约为布拉格光纤光栅的7倍多。长周期光纤光栅制备简单, 成本要低于布拉格