Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 光纤光栅的光学特性
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun  1 09:33:13 2003)

光纤光栅是一种参数周期变化的波导，其纵向折射率的变化将引起不同光波模式之间的

耦合，并且可以通过将一个光纤模式的功率部分的或完全的转移到另一个光纤模式中去

来改变入射光的频谱[7]。在一根单模光纤中，纤芯中的入射基模既可以被耦合到后向传

输模也可以被耦合到前向传输模中，这依赖于由光栅及不同传输常数决定的相位条件,即

：
            （1.1）
式中Λ是模式1耦合到模式2所需的光栅周期，β1、β2  分别为模式1和模式2的传输常

数。为了将一个前向传输模耦合到一个后向传输基模，需要满足：
    (1.2)
    式中β01为单模光纤中传输模式的传输常数。这种情况下得到的光纤周期较小（<1

μm）,称为短周期光栅，也叫Bragg光栅。其基本特征表现为一个反射式光学滤波器，反

射的峰值波长称为Bragg波长（λB）,光纤光栅的Bragg波长可表示为：
            （1.3）
Spacing=λB/2neff
λinc
λrefl
neff为光纤基模在布拉格波长上的有效折射率。
由于光纤包层一般由非掺杂的纯SiO2构成
，其本征吸收峰约位于160nm，约在240nm的紫外写入波长上几乎是完全透明的，因此在

光栅的写入过程中光纤包层的折射率不发生变化。每一光栅条纹均通过Fresnel反射对入

射光提供一定的反射作用，当入射光波长使得来自各光栅条纹的反射满足谐振加强条件

时，光栅对入射光的反射率达到最大值 。
光栅反射率及反射峰的宽度由光栅长度和芯区光致折射率变化的大小等光栅参数决定。

因此，均匀光纤Bragg光栅的基本特性是以共振波长为中心的窄带光学滤波器，该共振波

长称为Bragg波长。一个光纤折射率周期性变化的光栅可以反射以Bragg波长为中心，带

宽之内的一切波长，根据需要它既可以作成带宽小于0.1nm的窄带型，也可实现几十nm的

宽带滤波。此外它还具有体积小、插入损耗低以及与普通通信光纤良好匹配的优点。而

折射率被线性调制的chirp光栅可以做成宽带滤波器。

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