光纤光栅的运用

发布时间:2022-08-14

光纤光栅的应用

光纤光栅作为一种简单、低成本的设备,广泛应用于光通信领域。可用于制作各种滤波器,包括透射滤波器(长周期光纤光栅)和反射滤波器(布拉格光纤光栅);可用于替代色散补偿光纤;如果制作为倾斜光栅,可作为性能优异的偏振选择装置;也是全光纤激光器的核心装置;也可用于制作拉曼激光器和放大器。下面,举几个典型的例子来解释光纤光栅的具体应用.

(1) 透射滤波器

光纤光栅可以过滤光纤中放大的自发辐射(ASE)噪声也可用于形成增益平坦滤波器(GFF)。长周期光纤光栅一般用于制造这种滤波器,放置在放大器的两级之间,使放大器处于 40nm 甚至在更广的范围内获得平坦的增益。插入损耗不是一个重要的指标,滤波器的损耗波形是否与放大器的补偿波形相匹配。一种常用的方法是将具有简单高斯损耗特性的滤波器串联成预期的整体滤波波形。

(2) 分/插入复用滤波器

在 WDM 在通信信道中,通常需要上载或下载*波长的信号。光纤光栅反射特定的波长,然后环形器将信号转移到相应的接收端口,从而实现信号的下载。与普通光纤耦合器相比,环形器的制造成本更高,因此常用光纤耦合器代替。该应用对光纤光栅的反射率和带宽要求较高。考虑到上载信号和下载信号是相干的,所以要求下载信号经过光栅的透过率要低于 0.1%(即透射率小于-30)dB);此外,为了实现陡峭的窄带滤波器,透射峰的较大斜率可大于700dB/nm。

(3) 色散补偿

在光纤通信系统中,光脉冲的长距离传输往往受到光纤色散的影响。脉冲在光纤中传输时,由于色散的作用,长波长的光比短波长的光传输得更快,从而导致光脉冲的畸变。脉冲传输的慢部分与下脉冲传输的快部分重叠,导致信号失真。色散补偿光纤具有很强的负色散特性(DCF)它广泛应用于商业系统,但这种补偿形式通常需要很长时间才能实现。由于 DCF 纤芯小,会导致信号功率密度高,容易刺激非线性效应,导致信号质量恶化。如图所示,使用啁啾光栅作为色散补偿器件,能够更好地抑制非线性效应,而且所使用的啁啾光栅相对于 DCF 要短得多。然而,该方案的一些缺点也阻止了它在通信系统中的广泛应用,主要是因为它很容易产生各种缺陷或相移,直接导致其整体性能下降。

用于色散补偿的光纤光栅

(4) 光纤激光器

光纤布拉格光栅是全光纤激光器的核心装置,由于其选频性能好,可靠性好,可制成各种反射率。这种全光纤激光器被认为是光纤通信系统的理想光源。随着光纤光栅雕刻工艺的成熟,光栅不仅可以写在不同芯径的无源光纤中,还可以写在混合稀土元素的有源非光敏光纤中。特别是脉冲激光(紫外纳秒脉冲、飞秒脉冲)的应用,使得光纤激光器专用光栅的制备越来越简单。目前,已经有报道使用点对点刻写技术制作窄线宽光纤光栅,并且成功实现高功率窄线宽激光输出。 成功克服了参杂光纤光敏度差的缺点,为全光纤激光器的发展创造了条件。