1。3。2 纤栅式传感器

光纤光栅受外场作用时，如温度场、应力场等，它的有效折射率或栅格周期会发生变化，导致光栅反射或透射波长的漂移。由这个特性，人们基于布拉格光栅、长周期光栅、拓扑光栅等，研制出许多种不同机构的纤栅式传感器。通过检测光栅波长漂移量或者带宽变化量，可以得到物理场的参数。已知的纤栅式传感器，可以检测如温度、应力、压强、扭矩、位移、电流电压、频率、磁场、浓度、加速度等物理量。而且，由于光纤光栅具有体积小、抗电磁干扰、柔韧性好、耐高温、耐腐蚀等优点，再加上在恶劣环境中，光纤光栅也能正常工作，它在传感领域将发挥越来越重要的作用。

1。3。3 纤栅式通信器件

目前，光纤光栅已成为光通信系统中的基础器件，在光通信系统中有重要应用，主要有如下几种应用：

(a)带通带阻滤波器

光纤光栅本身有波长选择的特性，反射率最高可接近100%，带宽调谐范围在0。028~40nm之间，中心波长范围很宽。我们将光纤光栅写入光纤耦合器或者熔接于接头，可制作出各种带通带阻滤波器和波分复用、解复用器。光纤光栅构成的带通滤波器，主要用于分离与合成不同波长的光信号，实现波分复用解复用；窄的带阻滤波器可以用于光纤传感系统中调谐滤波以及波分复用系统中光信号下载。

(b)色散补偿器、光脉冲压缩器

限制光通信容量大小的罪魁祸首是色散、损耗。然而，拓扑光纤光栅具有不同位置反射不同频率光的特性，能够有效实现长距离传输光纤线路中的色散补偿。由于不同频率光在光纤中的群时延差，输入的脉冲在光纤中展宽造成色散，脉冲展宽后进入拓扑结构，由于不同频率光在不同位置发生反射，使脉冲压窄，起到色散补偿的作用。

(c)光纤放大器、增益平坦器

光纤放大器与光纤激光器都是新型有源器件，区别是前者除了泵浦光以外，还有信号光输入。光纤放大器中，输入光和泵浦光通过WDM耦合到掺杂光纤中。泵浦光功率足够大时，光纤中会有足够多的离子激发到上能级产生粒子数反转，信号光通过时会放大。长周期光纤光栅和闪耀光纤光栅都可以用来制作增益平坦器，并且已经成功用于光通信系统中。现在，EDFA，即掺铒光纤放大器及平坦化仍是光通信领域的热点问题。

(d)模式转换器

光纤中两个导模的传输常数相差为栅格周期时，它的导模便会由一个模式移到另一个模式。用这个原理可以制作纤栅式模式转换器。

1。4 本文的主要工作

光纤光栅是近些年来出现的很重要的光学器件，随着光纤光栅技术越来越成熟，它应用在越来越多的领域。本文主要研究光纤光栅的基本原理以及其工艺制作方法。主要内容包括：

第二章阐述了光纤光栅的基础理论，耦合模理论，推导了光纤光栅耦合模方程解。并研究了目前国内外光纤光栅的制作工艺，讨论了各种工艺的优缺点。

第三章详细阐述了光纤光栅制作实验的外围设备，这些外围设备用来对普通光纤载氢，以增加光纤光敏性。

光纤光栅的制作和测试在第四章，阐述了选择的工艺——相位掩模法，以及选择该方法的原因。讲述了光纤光栅制作的设备、流程，并对光纤光栅的光谱测试。

2 光纤光栅的基础理论

2。1 基础的分析理论

耦合模理论在上世纪60年代成型。它可以用来解决物理学诸多领域的问题，如全息光栅的分析、晶体中的X射线衍射、电子束间的能量转换、微波技术中的方向耦合器等。同样，在处理导波光电子领域的问题上，也卓有成效，如光栅耦合器、线性光学效应等方面。