光纤通信系统五二二光栅教材.pptVIP

光纤光栅（Fiber Bragg grating）;光敏性与光纤光栅 分类 制作方法 应用;最初光致折射率变化出现在掺锗光纤中，后来研究发现，具有光敏特性的光纤种类很多，有些是掺磷或硼，并不一定都掺杂，只是掺杂光纤的光敏特性更明显。有时根据需要为了加大折射率的变化程度，就会选用高掺杂的光纤。 ;折射率的永久性改变 与掺杂锗的浓度基本上成正比关系，与所用的紫外光源类型及照射到材料上的能量密度有关 对光纤材料进行高压低温H2扩散，可以极大地提高光纤材料的光敏性； B/Ge双掺杂材料具有较高的光敏性；;各种光纤材料光敏特性;光纤光栅的制作 ;L=l0/(2sinq) 缺陷是对光源的相干性要求较高，对制造环境要求极严，重复性差 ;相位掩膜法;产生的光纤光栅周期为掩膜光栅周期的一半，与入射光无关，因此对光源的相干性要求不高，并且稳定、易于准直，重复性好，可以简化光纤光栅的制作系统。 缺点是掩膜制作复杂，每种掩膜通常只能制造一种光栅。 ;长周期光纤光栅(LPG，也叫传输光栅) ;均匀光纤光栅 ;前向和后向两种模式间的耦合波方程为 A+(0)=1、A-(L)=0 ;; 设两列波沿着同一方向传播，其传播常数分别为β0和β1，如果满足布喇格相位匹配条件： ; 则这个光波的能量可以耦合到沿它的反方向传播的具有相同波长的反射光中去。 设β0=2πneff/λ0，其中λ0为输入光的波长，neff为波导或光纤的有效折射率。也就是说，如果λ0=2neffΛ，光波将发生反射，这个波长λ0就称作布喇格波长。 随着入射光波的波长偏离布喇格波长，其反射率就会降低 如果具有几个波长的光同时传输到光纤布喇格光栅上，则只有波长等于布喇格波长的光才反射，而其它的光全部透射。; 图7.15(a)中的功率反射谱是针对折射率均匀周期性变化的光栅而言的，为了消除不需要的旁瓣，新研制成功了一种称为变迹光栅(Apodized Grating)的光栅，它与渐变折射率光纤有点类似，其折射率沿光栅纤芯到边沿逐渐减小，变迹光栅的功率反射谱如图7.15(b)所示。 注意: 变迹光栅旁瓣的减少是以主瓣加宽为代价的。  ; 图7.15布喇格光栅的反射谱  (a) 均匀折射率情形； (b) 变迹折射率情形 ;线性啁啾光栅 （折射率沿光栅轴向周期性变化,有较宽反射带构成宽带滤波器,用于色散补偿）;光纤光栅的应用 ;滤波器;光纤激光器;波长分插复用器(OADM) ;色散补偿;;EDFA的增益平坦;光纤光栅传感器;应变;土木工程：如桥梁、大坝、岸堤、大型钢结构等的健康安全监 控航天工业：如飞机上压力、温度、振动、燃料液位等指标的监 测 船舶航运业：如船舶的损伤评估及早期报警电力工业：由于光纤光栅传感器根本不受电磁场的影响，所以 特别适合于电力系统中的温度监控 石油化学工业：光纤光栅本质安全，特别适合于石化厂、油田 中的温度、液位等的监控核业中的应用：监视废料站的情况，监测反应堆建筑的情况等 光纤光栅还可以应用于水听器、机器人手臂传感、安全识别系统等