這是一個(gè)關(guān)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(shù)，各種光纖光柵應(yīng)用，光纖光柵研究方向等內(nèi)容。2.5 光纖光柵光纖光柵技術(shù)簡(jiǎn)介體光柵工作原理 光纖光柵FBG 對(duì)于同向傳輸?shù)膬蓚�(gè)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(zhǎng)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(jié)構(gòu)光纖光柵的優(yōu)勢(shì)全光纖結(jié)構(gòu) 低插入損耗 低成本優(yōu)勢(shì) 偏振相關(guān)性較低，其可靠性較高 能靈活實(shí)現(xiàn)所需的光譜特性 許多物理參數(shù)可以調(diào)整光纖光柵的分類光纖光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)光柵周期－－光柵折射率調(diào)制的距離 光柵長(zhǎng)度調(diào)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(shù)簡(jiǎn)介 短周期光纖光柵基本原理基本特性表現(xiàn)為一個(gè)反射式的光學(xué)濾波器1=i和2=-1分別對(duì)應(yīng)0級(jí)和1級(jí)衍射光，二者傳播常數(shù)相同,得到FBG的反射波長(zhǎng)(Bragg波長(zhǎng))： 閃耀光纖光柵特性 Bragg光纖光柵 Bragg光纖光柵旁瓣效應(yīng)光柵中心和兩側(cè)對(duì)應(yīng)不同反射峰，光纖光柵的兩端折射率突變引起的F-P效應(yīng)所致在反射譜線上產(chǎn)生旁瓣效應(yīng)，歡迎點(diǎn)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(shù)簡(jiǎn)介體光柵工作原理 光纖光柵FBG 對(duì)于同向傳輸?shù)膬蓚�(gè)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(zhǎng)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(jié)構(gòu)光纖光柵的優(yōu)勢(shì)全光纖結(jié)構(gòu) 低插入損耗 低成本優(yōu)勢(shì) 偏振相關(guān)性較低，其可靠性較高 能靈活實(shí)現(xiàn)所需的光譜特性 許多物理參數(shù)可以調(diào)整光纖光柵的分類光纖光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)光柵周期－－光柵折射率調(diào)制的距離 光柵長(zhǎng)度調(diào)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(shù)簡(jiǎn)介 短周期光纖光柵基本原理基本特性表現(xiàn)為一個(gè)反射式的光學(xué)濾波器1=i和2=-1分別對(duì)應(yīng)0級(jí)和1級(jí)衍射光，二者傳播常數(shù)相同，得到FBG的反射波長(zhǎng)(Bragg波長(zhǎng))： 閃耀光纖光柵特性 Bragg光纖光柵 Bragg光纖光柵旁瓣效應(yīng)光柵中心和兩側(cè)對(duì)應(yīng)不同反射峰，光纖光柵的兩端折射率突變引起的F-P效應(yīng)所致在反射譜線上產(chǎn)生旁瓣效應(yīng)。 Bragg光纖光柵的改進(jìn)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(diào)制幅度變化目的－－使折射率調(diào)制深度由中心向兩側(cè)逐漸減小，與非光柵區(qū)平滑過(guò)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(diào)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)，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(yīng)所造成的。 啁啾光纖光柵特性 長(zhǎng)周期光纖光柵基本原理前向傳輸模式耦合成一個(gè)泄漏的包層�；�本特性表現(xiàn)為一個(gè)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(duì)應(yīng)0級(jí)（為芯層模）和1（為包層模）級(jí)衍射光： 長(zhǎng)周期光纖光柵長(zhǎng)周期光纖光柵長(zhǎng)周期光纖光柵的透射譜長(zhǎng)周期光纖光柵的透射譜光纖光柵技術(shù)簡(jiǎn)介光纖材料的光敏性光纖光柵中的折射率調(diào)制是利用光纖材料的光敏性產(chǎn)生的; 光敏性－－指摻雜光纖被激光照射時(shí)，折射率隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)的變化，變化大小與光強(qiáng)成線性關(guān)系并可永久保存下來(lái); 實(shí)質(zhì)上，在纖芯內(nèi)形成一個(gè)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(shù)氫或氚通過(guò)反應(yīng)并維持更多的缺陷結(jié)構(gòu)來(lái)增加光敏性，n>10-2；降低了對(duì)光纖的選擇要求，幾乎可以用于任意光纖；氫原子只起臨時(shí)敏化作用，沒(méi)有參與作用的氫原子會(huì)隨著時(shí)間慢慢擴(kuò)散而離開(kāi)光纖，對(duì)光纖的長(zhǎng)期穩(wěn)定性沒(méi)有影響； 紫外脈沖光源準(zhǔn)分子激光器－最簡(jiǎn)單的高能、脈沖光源工作波長(zhǎng)193-248nm，工作功率0.3-100mW 相對(duì)較短的時(shí)間相干性和空間相干性，適合相移掩模法和逐點(diǎn)寫(xiě)入法成柵時(shí)間短摻釹YAG泵浦染料激光器發(fā)出可見(jiàn)光~484nm，然后倍頻到~248nm 可調(diào)諧、高相干性能量低于準(zhǔn)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(zhǔn)分子激光器更好的相干性不能調(diào)諧，波長(zhǎng)比理想光纖光敏波長(zhǎng)偏大其它方案－－價(jià)格、復(fù)雜程度、可使用性或相對(duì)差的性能導(dǎo)致沒(méi)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(méi)有很高的峰值功率；倍頻可以直接在激光器內(nèi)完成，也可通過(guò)外腔得到；典型功率50~500mW；成柵時(shí)間長(zhǎng)； 相位掩模法 啁啾光纖光柵寫(xiě)入方法 光纖光柵的溫度穩(wěn)定性光纖光柵的封裝技術(shù)可通過(guò)控制應(yīng)力來(lái)補(bǔ)償溫度對(duì)Bragg波長(zhǎng)的影響機(jī)械封裝：為補(bǔ)償波長(zhǎng)隨溫度的漂移，應(yīng)在光纖光柵軸向附加應(yīng)變量進(jìn)行補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，但可通過(guò)精密調(diào)節(jié)使光柵達(dá)到很高的精度和調(diào)諧范圍負(fù)溫度系數(shù)材料封裝：材料可控性差，成型后無(wú)法進(jìn)一步調(diào)節(jié)。為了保證長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性，樹(shù)脂型熱粘結(jié)膠比較常用，如353ND，UV固化膠等。 光纖光柵技術(shù)簡(jiǎn)介光纖光柵的應(yīng)用光纖光柵有如一道道的柵門(mén)，一束光經(jīng)過(guò)這一排柵門(mén)，就會(huì)被分解成很多道光線，不能通過(guò)柵門(mén)的光線就會(huì)被打回頭； 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）濾光器或反射鏡。 FBG光纖光柵的應(yīng)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(yīng)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(zhǎng)調(diào)制型非線性作用的光纖傳感器 當(dāng)光柵周?chē)�的溫度、�?yīng)變、應(yīng)力或其他待測(cè)物理量發(fā)生變化時(shí)，將導(dǎo)致光柵周期或纖芯折射率的變化，從而產(chǎn)生光柵布拉格信號(hào)的波長(zhǎng)位移，通過(guò)監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)位移的情況，即可獲得待測(cè)物理量的變化情況。 反射的中心波長(zhǎng) 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(dāng)外界的被測(cè)量引起光纖光柵溫度、應(yīng)力改變都會(huì)導(dǎo)致反射光中心波長(zhǎng)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(yīng)用光纖光柵作為一種新型光器件，可構(gòu)成大量的有源和無(wú)源光器件是: 有源器件: 光纖激光器; 半導(dǎo)體激光器; EDFA光纖放大器; Ramam光纖放大器; 無(wú)源器件: 濾波器; WDM波分復(fù)用器; OADM上下路分插復(fù)用器; 色散補(bǔ)償器; 波長(zhǎng)變換器 ；延時(shí)器； 光纖光柵編碼器。光纖光柵在光纖傳感中的應(yīng)用反射波長(zhǎng)和應(yīng)變、溫度、壓力物理量成線性關(guān)系：土木工程：如橋梁、大壩、岸堤、大型鋼結(jié)構(gòu)等的健康安全監(jiān)控；航天工業(yè)：如飛機(jī)上壓力、溫度、振動(dòng)、燃料液位等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)；船舶航運(yùn)業(yè)：如船舶的損傷評(píng)估及早期報(bào)警；電力工業(yè)：由于光纖光柵傳感器根本不受電磁場(chǎng)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(xué)工業(yè)：光纖光柵本質(zhì)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(cè)核磁共振機(jī)中實(shí)地溫度，可進(jìn)行心臟有效率的測(cè)量等；核工業(yè)：監(jiān)視廢料站的情況，監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆建筑的情況等；可應(yīng)用在WDM的各個(gè)環(huán)節(jié)色散補(bǔ)償中的應(yīng)用啁啾光柵－色散補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償色散在一個(gè)很短小的柵區(qū)內(nèi)形成，器件損耗低，在強(qiáng)信號(hào)功率下無(wú)非線性問(wèn)題；沿光柵精確改變啁啾量可補(bǔ)償波長(zhǎng)依賴色散；偏振不敏感；時(shí)延抖動(dòng)小；良好的溫度特性好，成本低；缺點(diǎn)：光柵長(zhǎng)度與補(bǔ)償帶寬呈線性關(guān)系，對(duì)窄帶補(bǔ)償有利，對(duì)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(yīng)用 級(jí)聯(lián)光柵將多個(gè)光柵串聯(lián)起來(lái)，每一個(gè)光柵反射回特定的波長(zhǎng). EDFA的增益均衡用于EDFA泵浦光源980nm和1480nm大功率半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)穩(wěn)定－提供波長(zhǎng)選擇性反饋用于EDFA增益平坦化－對(duì)不同波長(zhǎng)信號(hào)具有不同增益 用于使透過(guò)的泵浦光返回?fù)姐s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(jī)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(chǔ)器件的光子線路； 全光纖光子集成研究； 新效應(yīng)、新應(yīng)用的研究；VbR紅軟基地