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光纖光柵的誕生以及光纖光柵制作方法的評述

發布時間:2014-05-08

1978年,加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次從接錯光纖中觀察到了光子誘導光柵。Hill的早期光纖是采用488nm可見光波長的氛離子激光器,通過增加或延長注入光纖芯中的光輻照時間而在纖芯中形成了光柵。後來Meltz等人利用高強度紫外光源所形成的幹涉條紋對光纖進行側面橫向曝光在該光纖芯中産生折射率調制或相位光柵, 1989年,第壹支布拉格諾振波長位于通信波段的光纖光柵研制成功。 近年來,隨光纖光柵的重要性被人們所認識,各種光纖光柵的制作方法層出不窮,這些方法各有其優缺點,下面分別進行評述。

1、光敏光纖的制備 采用適當的光源和光纖增敏技術,可以在幾乎所有種類的光纖上不同程度的寫人光柵。所謂光纖中的光折變是指激光通過光敏光纖時,光纖的折射率將隨光強的空間分布發生相應的變化,如這種折射率變化呈現周期性分布,並被保存下來,就成爲光纖光柵。

光纖中的折射率改變量與許多參數有關,如照射波長、光纖類型、摻雜水平等。如果不進行其它處理,直接用紫外光照射光纖,折射率增加僅爲(10的負4次方)數量級便已經飽和,爲了滿足高速通信的需要,提高光纖光敏性日益重要。

目前光纖增敏方法主要有以下幾種:
1)摻入光敏性雜質,如:鍺、錫、棚等。
2)多種摻雜(主要是B/Ge共接)。
3)高壓低溫氫氣擴散處理。
4)劇火。

2、成柵的紫外光源 光纖的光致折射率變化的光敏性主要表現在244nm紫外光的錯吸收峰附近,因此除駐波法用488nm可見光外,成柵光源都是紫外光。大部分成柵方法是利用激光束的空間幹涉條紋,所以成柵光源的空間相幹性特別重要。

目前,主要的成柵光源有難分子激光器、窄線寬准分子激光器、倍頻Ar離子激光器、倍頻染料激光器、倍頻OPO激光器等,根據實驗結果,窄線寬准分子激光器是目前用來制作光纖光柵最爲適宜的光源。它可同時提供193nm和244nm兩種有效的寫入波長並有很高的單脈沖能量,可在光敏性較弱的光纖上寫人光柵並實現光纖光柵在線制作。

3、成柵方法光纖光柵制作方法中的駐波法及光纖表面損傷刻蝕法,成柵條件苛刻,成品率低,使用受到限制。

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