光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是一种 通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅,是一种无源滤波器件。它利用光纤材料的光敏性(外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化),在纤芯内形成空间相位光栅。其作用的实质是在纤芯内形成一个窄带的(投射或反射)滤光器或反射镜。
光纤光栅的主要特点包括:
体积小:
光纤光栅的尺寸较小,便于集成到各种光学系统中。
熔接损耗小:
由于光纤光栅与光纤的兼容性好,熔接损耗较小。
全兼容于光纤:
光纤光栅可以直接与光纤连接,无需特殊接口。
能埋入智能材料:
光纤光栅可以嵌入到智能材料中,实现温度、应变等环境参数的监测。
对环境的敏感性:
光纤光栅的谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感,这使得它在光纤激光器、光纤通信和传感领域得到了广泛应用。
光纤光栅的主要制作方法是利用光纤材料的光敏性,通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯,在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化,从而形成永久性空间的相位光栅。此外,相位掩模技术和低温高压氢扩散工艺也是制作光纤光栅的重要方法。
光纤光栅在光纤通信系统中的应用非常广泛,可以构成多种有源和无源光纤器件,如光纤激光器、半导体激光器、EDFA光纤放大器、滤波器、WDM波分复用器、OADM上下路分插复用器、色散补偿器等。这些应用推动了高速光通信的发展,并在未来的高速全光通信系统中扮演重要的角色。