Moire光纤光栅的原理及应用.docVIP

光 通 信 技 术 T ECHN O L O GY V o l. 24 N o. 4 O P T ICA L COM M U N ICA T IO N 中国无线电电子学、电信技术类核心期刊 α 光纤光栅的原理及应用 M o ire 赵春柳 冯德军 丁镭 张颖 董新勇 张伟刚 袁树忠 董孝义 (南开大学现代光学所 300071) 天津 摘要 M o ire 光纤光栅是近几年出现的新型光纤器件, 有其特有的性质, 被广泛用于波分复用系统 (W DM ) 中的多带通滤波、色散补偿以及通道选择等方面。文中系统介绍了M o ire 光纤光栅的原理和 工作特性, 同时介绍了必威体育精装版的研究动态。 关键词 M o ire 光纤光栅 多带通滤波 波分复用系统 中图分类号 TN 253 文献标识码 A 1 引言 自 H ill 小组1 调制函数应该是两次曝光产生微扰的叠加, 其折射率 变化可以表示为: 首次报道了光纤中的紫外光致光 ?n 1 co s 2Πz + ?n 2 co s 2Πz 栅效应以来, 光纤光栅在光纤通信和光传感领域倍受 人们的关注, 并得到很大发展, 基于光纤光栅的光子 器件层出不穷2 ～ 5 , 如在光通信领域, 它可用于光纤 激光器、色散补偿、掺铒光纤放大器的增益平坦化及 复用?解复用器等。 光纤光栅种类繁多, M o ire 光纤 光栅作为光纤光栅的一种, 有其特有的性质, 受到人 们的关注。M o ire 光纤光栅的折射率分布是一种具 有慢变包络的快变结构6, 7 , 这种结构不仅可以有效 抑制布喇格光纤光栅反射谱中的边瓣效应, 而且可以 在反射阻带中打开一个或多个透射窗口, 因此M o ire 光纤光栅被广泛用于光通信系统中。本文将系统介绍 M o ire 光纤光栅的结构特性、制作方法及其在光通信 领域的应用。 ?n (z ) = 2?n + (1) + 1 + 2 其中 z 为光纤轴向坐标, ?n 为余弦调制幅度。 如果 ?n 1 = ?n 2 = ?n , + 1 + 2 , 并令 + s = 2+ 1 + 2 ?( + 1 + + 2 ) , +c = 2+ 1 + 2 ?(+ 1 - + 2 ) , 这样折射率变化可写成 ?n (z ) = ?n (2 + 2co s 2Πz co s 2Πz ) (2) + c + s 由此可知, 此时折射率沿 z 方向是一个具有慢变包络 (周期为 + c) 的快变结构 ( 周期为 +S )。 对一般M o ire 光纤光栅 +S 是一常数, 不随 z 变化, 对啁啾M o ire 光 纤光栅, +S 是 z 的作用函数。 当 + 1 与 + 2 相差很小并满足 L + c (L 是光栅长 度) 时, 在光纤光栅长度内仅存在一个 Π相移点, 此光 栅就是具有一个 Π相移的光纤光栅, 因此, 在它的反 射阻带中会存在一个透射窗6 。L ego u b in 等人7 利 2 M o ire 光纤光栅的结构及特性 M o ire 光纤光栅的折射率分布是一种具有慢变 包络的快变结构6, 7 , 光栅折射率分布如图 1 所示。 M o ire 光纤光栅可由两个重叠写入的布喇格光 纤光栅形成。如果利用两块周期分别为 + 1 和 + 2 的掩 模板对同一段光纤进行两次曝光写入, 那么其折射率 用 横 向 全 息 二 次 曝 光 法 获 得 了 透 射 中 心 波 长 为 1120Λm , 带宽 0. 2nm 的 M o ire 光纤光栅。 其反射特 性如图 2 所示, 阻带中的透射窗口带宽非常窄, 并且 边瓣效应得到很好的抑制。 由方程 ( 2) 可知, M o ire 光纤光栅的结构由 ?n、 +c 及 + s 等参数决定, 因此通过改变写入条件可以得 α 3 国家自然基金重点项目 ( 赵春柳 女, 1973 年生, 博士研究生 两光栅写入长度均为 1cm 、带宽 3nm , 写入折射率调 制幅度 ?n = 2×10- 4。 图 3b 为增大折射率调制幅度 ?n (?n = 5×10- 4 ) 其他条件不变时的透射谱, 与图 3a 相比, 滤波范围加宽, 每个带通宽度减小。 图 3c 表现 了啁啾量对 M o ire 光栅透射特性的影响。 当光栅啁 啾量减少时, 带通数目不变, 仍为 4 个, 带宽减小到 1. 5nm , 同时自由光谱范围也减小。图 3d 展示了两重 叠写入光纤光栅周期差对M o ire 光栅透射特性的影 图 1 M o ire 光纤光栅的结构 响。 当第二个写入光栅中心波长减小到 1550. 时, 阻带中的带通数目减少为 2 个。 2nm