光纤光栅的运用

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。可用于制造各种滤波器，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）；替代色散补偿光纤；如果作为倾斜光栅，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；也可用于制造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)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放大器两级之间的滤波器，使放大器处于 40nm 甚至在更广的范围内获得平稳的增益。过滤器的损耗波形是否与放大器的补偿波形相匹配并不是一个重要的指标。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 *波长的信号通常需要在通信通道中上载或下载。光纤光栅反射特定波长，然后环形器将信号转移到相应的接收端口，实现信号的下载。环形器的制造成本高于普通光纤耦合器，因此常用光纤耦合器代替。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。当脉冲在光纤中传输时，长波长的光比短波长的光传输得更快，导致光脉冲畸变。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，使用唧唧喳喳的光栅作为色散补偿装置，可以更好地抑制非线性效应，使用的唧唧喳喳的光栅相对于 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，主要是因为它容易产生各种缺陷或相移，直接导致其整体性能下降。

(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，可产生各种反射率。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。目前有报道称，窄线宽光纤光栅采用点对点刻写技术制作，高功率窄线宽激光输出成功实现。 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。