這是一個關于光纖光柵的發(fā)展與分類PPT課件，包括了光纖光柵各種分類，光纖光柵基本原理，光纖光柵制作技術，各種光纖光柵應用，光纖光柵研究方向等內容。2.5 光纖光柵光纖光柵技術簡介體光柵工作原理 光纖光柵FBG 對于同向傳輸?shù)膬蓚�波，如果傳播常數(shù)滿足Bragg條件，兩波之間將發(fā)生能量的耦合。 Bragg條件： 特別地，如果滿足 能量將耦合至波長與入射波相同的反向傳輸?shù)纳⑸渲?-反射式濾波器FBG 基本結構光纖光柵的優(yōu)勢全光纖結構 低插入損耗 低成本優(yōu)勢 偏振相關性較低，其可靠性較高 能靈活實現(xiàn)所需的光譜特性 許多物理參數(shù)可以調整光纖光柵的分類光纖光柵的結構參數(shù)光柵周期－－光柵折射率調制的距離 光柵長度調制深度－光柵中折射率差.(折射率的變化) 折射率分布 光纖光柵技術簡介 短周期光纖光柵基本原理基本特性表現(xiàn)為一個反射式的光學濾波器1=i和2=-1分別對應0級和1級衍射光，二者傳播常數(shù)相同,得到FBG的反射波長(Bragg波長)： 閃耀光纖光柵特性 Bragg光纖光柵 Bragg光纖光柵旁瓣效應光柵中心和兩側對應不同反射峰，光纖光柵的兩端折射率突變引起的F-P效應所致在反射譜線上產生旁瓣效應，歡迎點擊下載光纖光柵的發(fā)展與分類PPT課件。

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2.5 光纖光柵光纖光柵技術簡介體光柵工作原理 光纖光柵FBG 對于同向傳輸?shù)膬蓚�波，如果傳播常數(shù)滿足Bragg條件，兩波之間將發(fā)生能量的耦合。 Bragg條件： 特別地，如果滿足 能量將耦合至波長與入射波相同的反向傳輸?shù)纳⑸渲?-反射式濾波器FBG 基本結構光纖光柵的優(yōu)勢全光纖結構 低插入損耗 低成本優(yōu)勢 偏振相關性較低，其可靠性較高 能靈活實現(xiàn)所需的光譜特性 許多物理參數(shù)可以調整光纖光柵的分類光纖光柵的結構參數(shù)光柵周期－－光柵折射率調制的距離 光柵長度調制深度－光柵中折射率差.(折射率的變化) 折射率分布 光纖光柵技術簡介 短周期光纖光柵基本原理基本特性表現(xiàn)為一個反射式的光學濾波器1=i和2=-1分別對應0級和1級衍射光，二者傳播常數(shù)相同，得到FBG的反射波長(Bragg波長)： 閃耀光纖光柵特性 Bragg光纖光柵 Bragg光纖光柵旁瓣效應光柵中心和兩側對應不同反射峰，光纖光柵的兩端折射率突變引起的F-P效應所致在反射譜線上產生旁瓣效應。 Bragg光纖光柵的改進變跡啁啾光纖光柵切趾特性切趾FBG 切趾FBG－－折射率周期不變，調制幅度變化目的－－使折射率調制深度由中心向兩側逐漸減小，與非光柵區(qū)平滑過渡，從而抑制反射譜線的旁瓣。光柵切趾分布函數(shù)有很多種，此處介紹常用的：高斯分布升余弦分布高斯分布切趾FBG 高斯切趾光柵的折射率調制深度分布： 其中FWHM是高斯輪廓的半高寬度，一般取光柵總長度為6×FWHM。隨著FWHM的減小，光纖光柵的反射譜旁瓣受到明顯擬制，但在主反射帶短波長邊則仍有較大的旁瓣，主要是由于光致折射率變化為非均勻時，光纖中的有效折射率隨光纖光柵的位置而變化，使光柵形成自啁啾效應所造成的。 啁啾光纖光柵特性 長周期光纖光柵基本原理前向傳輸模式耦合成一個泄漏的包層模基本特性表現(xiàn)為一個帶阻濾波器，阻帶寬度一般為十幾到幾十nm 1=i和2分別對應0級（為芯層模）和1（為包層模）級衍射光： 長周期光纖光柵長周期光纖光柵長周期光纖光柵的透射譜長周期光纖光柵的透射譜光纖光柵技術簡介光纖材料的光敏性光纖光柵中的折射率調制是利用光纖材料的光敏性產生的; 光敏性－－指摻雜光纖被激光照射時，折射率隨光強的空間分布發(fā)生相應的變化，變化大小與光強成線性關系并可永久保存下來; 實質上，在纖芯內形成一個窄帶的(透射或反射)濾波器或反射器; 光纖光敏性的峰值位于240nm的紫外區(qū); 提高敏化的方法最廣泛采用的載氫技術氫或氚通過反應并維持更多的缺陷結構來增加光敏性，n>10-2；降低了對光纖的選擇要求，幾乎可以用于任意光纖；氫原子只起臨時敏化作用，沒有參與作用的氫原子會隨著時間慢慢擴散而離開光纖，對光纖的長期穩(wěn)定性沒有影響； 紫外脈沖光源準分子激光器－最簡單的高能、脈沖光源工作波長193-248nm，工作功率0.3-100mW 相對較短的時間相干性和空間相干性，適合相移掩模法和逐點寫入法成柵時間短摻釹YAG泵浦染料激光器發(fā)出可見光~484nm，然后倍頻到~248nm 可調諧、高相干性能量低于準分子激光器，但高相干性可聚焦得到高峰值光密度摻釹YAG或摻釹YLF四倍頻激光器功率高，比準分子激光器更好的相干性不能調諧，波長比理想光纖光敏波長偏大其它方案－－價格、復雜程度、可使用性或相對差的性能導致沒有被廣泛的使用紫外連續(xù)光源 244nm倍頻氬離子激光器 工作在連續(xù)狀態(tài)，沒有很高的峰值功率；倍頻可以直接在激光器內完成，也可通過外腔得到；典型功率50~500mW；成柵時間長； 相位掩模法 啁啾光纖光柵寫入方法 光纖光柵的溫度穩(wěn)定性光纖光柵的封裝技術可通過控制應力來補償溫度對Bragg波長的影響機械封裝：為補償波長隨溫度的漂移，應在光纖光柵軸向附加應變量進行補償。結構相對復雜，但可通過精密調節(jié)使光柵達到很高的精度和調諧范圍負溫度系數(shù)材料封裝：材料可控性差，成型后無法進一步調節(jié)。為了保證長時間的穩(wěn)定性，樹脂型熱粘結膠比較常用，如353ND，UV固化膠等。 光纖光柵技術簡介光纖光柵的應用光纖光柵有如一道道的柵門，一束光經過這一排柵門，就會被分解成很多道光線，不能通過柵門的光線就會被打回頭； 其作用實質上是在纖芯內形成一個窄帶的（透射或反射）濾光器或反射鏡。 FBG光纖光柵的應用 光纖光柵是將通信用的光纖的一部分利用摻鍺光纖非線性吸收效應的紫外全息曝光法而制成的一種稱為Bragg Grating的纖芯折射率周期性變化光柵。屬于波長調制型非線性作用的光纖傳感器 當光柵周圍的溫度、應變、應力或其他待測物理量發(fā)生變化時，將導致光柵周期或纖芯折射率的變化，從而產生光柵布拉格信號的波長位移，通過監(jiān)測波長位移的情況，即可獲得待測物理量的變化情況。 反射的中心波長 λ=2neffΛ neff為光纖纖芯有效折射率 Λ為光柵的柵距（光柵周期） 當外界的被測量引起光纖光柵溫度、應力改變都會導致反射光中心波長的變化。 光纖Bragg光柵濾波器光纖光柵在光纖通信系統(tǒng)中的應用光纖光柵作為一種新型光器件，可構成大量的有源和無源光器件是: 有源器件: 光纖激光器; 半導體激光器; EDFA光纖放大器; Ramam光纖放大器; 無源器件: 濾波器; WDM波分復用器; OADM上下路分插復用器; 色散補償器; 波長變換器 ；延時器； 光纖光柵編碼器。光纖光柵在光纖傳感中的應用反射波長和應變、溫度、壓力物理量成線性關系：土木工程：如橋梁、大壩、岸堤、大型鋼結構等的健康安全監(jiān)控；航天工業(yè)：如飛機上壓力、溫度、振動、燃料液位等指標的監(jiān)測；船舶航運業(yè)：如船舶的損傷評估及早期報警；電力工業(yè)：由于光纖光柵傳感器根本不受電磁場的影響，所以特別適合于電力系統(tǒng)中的溫度監(jiān)控；石油化學工業(yè)：光纖光柵本質安全，特別適合于石化廠、油田中的溫度、液位等的監(jiān)控；遙測核磁共振機中實地溫度，可進行心臟有效率的測量等；核工業(yè)：監(jiān)視廢料站的情況，監(jiān)測反應堆建筑的情況等；可應用在WDM的各個環(huán)節(jié)色散補償中的應用啁啾光柵－色散補償優(yōu)點：補償色散在一個很短小的柵區(qū)內形成，器件損耗低，在強信號功率下無非線性問題；沿光柵精確改變啁啾量可補償波長依賴色散；偏振不敏感；時延抖動��；良好的溫度特性好，成本低；缺點：光柵長度與補償帶寬呈線性關系，對窄帶補償有利，對寬帶器件困難；光柵局部周期缺陷和切趾缺陷使得光柵的色散存在相位畸變；啁啾光柵（Chirped Bragg grating） OADM中的應用 級聯(lián)光柵將多個光柵串聯(lián)起來，每一個光柵反射回特定的波長. EDFA的增益均衡用于EDFA泵浦光源980nm和1480nm大功率半導體激光器的波長穩(wěn)定－提供波長選擇性反饋用于EDFA增益平坦化－對不同波長信號具有不同增益 用于使透過的泵浦光返回摻鉺區(qū)，提高EDFA的泵浦效率抑制EDFA的自發(fā)輻射噪聲光纖光柵研究方向物理機制的研究：摻雜、多摻雜、混摻雜； 最佳成柵工藝研究； 研究以光纖光柵為基礎器件的光子線路； 全光纖光子集成研究； 新效應、新應用的研究；VbR紅軟基地