由于光子晶体光纤技术逐渐成熟,1999年来自悉尼大学的B。Eggleton等人[24]成功地制作出首个光子晶体光纤光栅。在此之后光子晶体光纤光栅成为成究的热点之一,各式各样拥有特定功能的光子光栅研发问世。
近十年来,光纤光栅的制造工艺、理论分析、生产应用等方面取得的成果日新月异。出现了CO2激光逐点刻写法、飞秒激光逐点刻写法、离子束写入法、刻槽法等一系列新型的制造方法,与此同时在传统的光纤光栅的基础之上,又发展出啁啾、相移、倾斜等等具有特殊结构的光纤光栅,并且这些成果在通信、传感以及其他领域获得更为广泛的应用。
1。2光纤光栅的分类
光纤光栅问世至今,不同结构、不同用途的光栅层出不穷,我们大致可以根据光栅的周期、光栅的写入机理、光栅的折射率分布进行简单归类。
1。2。1根据光纤光栅周期分类论文网
根据光纤光栅周期的大小,可以将其分为光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅。
(1)光纤布拉格光栅:一般将周期小于的光纤光栅称为光纤布拉格光栅,或者短周期光纤光栅、反射光栅。其特点为能使反向传播的两纤芯模式进行耦合,使得某一带宽内的入射光被反射,是反射型带通滤波器,其反射谱如图1。1(a)所示。
(2)长周期光纤光栅:又叫做透射光栅,其最基本的功能是使传输方向相同的基模和包层模进行相互耦合,因为包层模为辐射模即能量在传输一定距离后便会被逐渐损耗掉,所以透射光谱中会产生相应的损耗峰,是透射型带阻滤波器,其透射谱如图1。1(b)所示。
1。2。2根据光纤光栅写入机理分类
根据光纤光栅写入机理的不同,光纤光栅可以分为光敏光纤光栅和弹光效应光纤光栅。光敏光纤光栅是通过在光纤中掺杂其他元素使它具有光敏性,再通过激光曝光使折射率产生永久性改变从而刻写出光栅,例如用紫外激光曝光掺锗光纤制造出的光纤光栅。弹光效应光纤光栅则是通过周期性地改变光纤内应力分布,利用弹光效应使其折射率产生永久改变进而刻写出光纤光栅。例如用飞秒激光烧蚀改变应力分布,用氢氟酸腐蚀改变材料属性等方法刻写出的光纤光栅。
按照激光对光纤折射率调制的强弱差异,可把光纤光栅分为四种:Ⅰ型、ⅠA型、Ⅱ型和ⅡA型。Ⅰ型光纤光栅折射率变化较弱,优点是具有良好的光谱特性,包层模耦合得到抑制,缺点是热稳定性较差。而Ⅱ型光纤光栅则具有较大的折射率调制深度,其优势和缺点正好和Ⅰ型相反。而ⅠA型和ⅡA型光栅都属于再生光栅,它们都可以通过长时间曝光来获得。
1。2。3根据光纤光栅折射率分布分类
根据光纤轴向折射率分布,可以将光纤光栅分为均匀光纤光栅和非均匀光纤光栅两大类,而非均匀光纤光纤光栅又可以细分为啁啾光纤光栅、高斯变迹光纤光栅、升余弦变迹光纤光栅、相移光纤光栅、倾斜光纤光栅、超结构光纤光栅等等,其折射率变化如图1。2所示。
(1)均匀光纤光栅:光栅的周期与折射率调制深度都为定值或按正弦函数变化,有较高的反射率和较窄带宽,缺点是边模振荡现象较为明显。
(2)啁啾光纤光栅:光栅周期沿轴向逐渐变化,有较大的反射带宽,由于其色散特性可以被用于光纤通信中的色散补偿器件。
(3)切趾光纤光栅:其折射率变化幅度的包络为特定的函数,例如高斯函数、升余弦函数等等。切趾光栅能够有效地减少在均匀光纤光栅中出现的振荡现象,并且能够根据实际需要采用相应的切趾函数。