【正文】 分嚴(yán)重的。圖1表明，施加3%應(yīng)變的應(yīng)力情況下，可使光敏性提高2倍以上，而且形成的光柵的熱穩(wěn)定性也將保持不變。 內(nèi)寫入法該法制作光柵同光學(xué)全息法制作光柵相似，利用菲涅爾反射，使得反射光與入射光在適當(dāng)條件下干涉，在纖芯內(nèi)部形成駐波。表1 各種主要寫入光柵方法的比較： 外寫入法相對(duì)于內(nèi)寫入法，外寫入法的形式很多，方法也更為靈活，能夠制作各種特定波長的Bragg光柵。圖1 UV光全息法寫入原理一小段去掉包層的光纖在兩束相互垂直的誘導(dǎo)光的作用下，經(jīng)側(cè)面曝光形成光柵。 全息干涉計(jì)方法 全息相干法是最早用于橫向?qū)懭酥谱鱂BG的一種方法，圖2示出的是MZ干涉計(jì)法工作裝置示意圖。干涉條紋間距如式(1)。這些都是全息相干法優(yōu)點(diǎn)所在。另外，輸出光的縱模特性決定了它的時(shí)間相干性。全息相干法的光源大多為Ar十二倍頻和染料二倍頻激光器，并配以高質(zhì)量的相干光路。Askins等人利用該方法，采用Kr+F準(zhǔn)分子激光器作光源制作光柵，所需能量密度小(1J/cm2)，曝光時(shí)間短(20ns)，得到的光纖折射率為105，最高可達(dá)104，效率高，其性能見表1。圖中柱面鏡可分別放置在a，b位置將兩束光匯聚在光纖上。圖3為用相位掩模制作光柵的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)驗(yàn)中用249nm的準(zhǔn)分子激光器作光源，對(duì)AndrewD型光纖曝光，得到的光柵性能見表1。該方法對(duì)于大批量地快速寫入光柵有十分重要的參考價(jià)值。其中當(dāng)透鏡為正透鏡時(shí)，f為正。目前，能夠見到的位相光柵衍射相干法大致可分為四類，分別示于圖S (a), (b), (c), (d)。顯然，士1級(jí)衍射光發(fā)生相干，則條紋間距為可見正入射并利用正負(fù)一級(jí)衍射光產(chǎn)生相干時(shí)，所得條紋間距總等于位相光柵距的一半，而與人射光波長無關(guān)，這一點(diǎn)正是該方程的優(yōu)點(diǎn)所在。 圖4中d是在位相光柵法上的改進(jìn)方法，紫外光首先經(jīng)位相光柵，產(chǎn)生士1級(jí)，這二光束在矩形棱鏡內(nèi)部反射而在底面產(chǎn)生干涉場，在光纖內(nèi)寫出光柵。圖4中示出了三個(gè)棱鏡分波面法。這種方法制得的光柵距為a為晶體人射斜面與水平面的夾角，n1為對(duì)應(yīng)人射波長的晶體的照射率?？梢娺@種方法較前面的MZ干涉法，對(duì)角度調(diào)整的要求較低，同時(shí)光路亦簡單。每寫一個(gè)條紋，必須移動(dòng)光纖。這種方法依據(jù)從高階布喇格光柵方程2n ＝mλB 。在線光柵寫入法寫入光柵時(shí)，用一定帶寬的脈沖準(zhǔn)分子激光器作為光源，光束經(jīng)由一系列反射鏡的反射，經(jīng)過一定的距離，到達(dá)制作光柵的位置，讓相干光照射在光纖上形成全息圖，通過控制落在光纖上的全息圖尺寸和拉制光纖時(shí)光纖的移動(dòng)速度，在極短的時(shí)間內(nèi)可以在同一光纖上寫入多個(gè)光柵。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出在一根光纖上寫入不同Bragg波長光柵的新技術(shù)，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)反射鏡的角度使兩束干涉光之間的夾角發(fā)生改變，從而得到不同Bragg波長的光柵。使用這種技術(shù)方便靈活，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長的控制，但是它對(duì)機(jī)械傳動(dòng)精度的要求極高。我們相信隨著新工藝、新方法的出現(xiàn)，光纖Bragg光柵將在未來得到更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 圖4 短周期光纖光柵(m為衍射級(jí)數(shù))圖5 長周期光纖光柵光纖光柵按常見的折射率分布大體可分為周期性光纖光柵和非周期性光纖光柵。這是加拿大通信研究中心的K。駐波干涉法制作光纖光柵的優(yōu)點(diǎn)是裝置較簡單，缺點(diǎn)是Bragg反射波長僅由寫入光波長決定，而且寫入效率低，光柵很長(Hill的實(shí)驗(yàn)中光柵長為1m)。將一小段摻鍺光敏裸光纖在兩束相干紫外光束交疊區(qū)域所形成的干涉場中曝光，引起纖芯折射率的周期性擾動(dòng)，從而形成光柵。這種方法是利用一點(diǎn)光源，沿光纖長度方向等間距地曝光，使光纖芯的折射率形成周期性分布而制成光纖光柵。4)相位母板復(fù)制法。缺點(diǎn)是母板制作成本較高，一塊母板只能制作一種固定周期的光纖光柵，但用光學(xué)系統(tǒng)放大或拉伸光纖的辦法也可制作周期稍有不同的光柵。因?yàn)殚L周期光纖光柵的周期一般為幾百微米，掩模板的制作很方便，而且精確度容易得到保證所以用這種方法制作的光柵，其一致性和光譜特性比較好。這樣逐點(diǎn)用相同的電流進(jìn)行加熱，在光纖上引入一個(gè)周期與石英槽周期相同的周期性微彎結(jié)構(gòu)。當(dāng)用火焰、電弧或高功率激光退火時(shí)，可以很容易地將芯徑內(nèi)殘余的應(yīng)力釋放掉，芯徑的折射率又可以恢復(fù)到原來的水平，此過程如圖9(a)所示。圖9 (a)殘余應(yīng)力釋放制作長周期光纖光柵原理示意圖及(b)傳輸譜特性圖10 (a)熔融拉錐方法制作長周期光纖光柵示意圖和(b)傳輸光譜 熔融拉錐法還有一種是利用制作耦合器的熔融拉錐工藝來制作長周期光纖光柵。 高頻CO2激光脈沖寫入法圖11為光柵制作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，將普通光纖的涂覆層剝掉50mm左右，水平放置在CO2激光器聚焦透鏡的焦平面上，由于光纖在CO2激光加熱過程中可能產(chǎn)生物理延長，因此，需要懸掛輕物使其保持恒定的軸向應(yīng)力，從而始終處于水平狀態(tài)。在制作過程中，預(yù)先在計(jì)算機(jī)中繪制光柵圖樣，之后由計(jì)算機(jī)根據(jù)此圖樣控制激光器的二維掃描振鏡，先使激光脈沖沿光纖橫向掃描，再按光柵圖樣要求沿光纖軸向移動(dòng)，依次逐點(diǎn)掃描。圖12光纖光柵譜圖 非周期性光纖光柵的制作方法非周期性光纖光柵又稱為啁啾光柵(chirpedgratings)，其反射帶寬比均勻周期的Bragg光柵寬很多，可用于光通信中超高速率色散補(bǔ)償、超短脈沖壓縮或光柵傳感器中。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用了制作均勻光柵的曝光光路，使得制作方法大大簡化。這種方法引入的Chirp量不能過大，否則柵齒傾斜，會(huì)引起導(dǎo)模耦合成包層模而造成附加損耗。也可先在錐形光纖上寫入均勻光柵，然后再施加應(yīng)力得到相同的效果。5)復(fù)合Chirp光柵法。此外，用相位母板法也可制作啁啾光柵，曝光時(shí)使光纖與相位母板之間成一傾斜角，從而使光纖光柵的周期沿光纖z軸方向變化，形成啁啾光柵。這種方法，柵距不能變，寫人效率很低，折射率調(diào)制深度小，F(xiàn)BG特性不好，因此使FBG得不到重視，并使這一技術(shù)發(fā)展很慢。圖13 用紫外光束制作FBG光柵兩束相干紫外光產(chǎn)生干涉場，形成正弦分布明暗相間的干涉條紋，光纖置于干涉場中。顯然，可以通過調(diào)節(jié)角度。若進(jìn)一步對(duì)光柵的折射率分布及其調(diào)制深度進(jìn)行調(diào)制，在四種光柵類型的基礎(chǔ)上可以分為多種衍射光纖光柵類型，即超結(jié)構(gòu)光纖光柵、多重寫入光纖光柵、相移光纖光柵、Moire光纖光柵和變跡光纖光柵等。該類光纖光柵在通信和傳感領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。（3） 反射率：0~99%。1994年，在垂直入射的固定寫入光束下，通過平移相位掩模和光敏光纖，寫入了15厘米長的光柵，%，帶寬為0,43nm。在低頻干涉圖樣寫入平面波導(dǎo)陣列的基礎(chǔ)上，利用高頻干涉圖樣以不同角度多次曝光可以在波導(dǎo)中寫入多重布喇格光柵，從而形成平面波導(dǎo)陣列多重布喇格光柵。根據(jù)全息存儲(chǔ)的角度復(fù)用特性，還可以在這種平面波導(dǎo)陣列中制作衍射不同波長的多重布喇格光柵，因此有可能用于波分復(fù)用系統(tǒng)。這種類型的光柵具有很好的應(yīng)用前景。(3)梳狀帶阻濾波器所制出的濾波器約有5個(gè)不同反射波長，反射率為3095%，每個(gè)反射峰帶寬約為0. 05nm，如圖3所示。km有19ps/nm (6)偏振模式轉(zhuǎn)換器其性能已達(dá)到轉(zhuǎn)換效率89%，見圖6。與二極管激光器相比，光纖激光器具有較高的光輸出功率、較低的相對(duì)強(qiáng)度噪聲(RIN )，極窄的線寬以及較寬的調(diào)諧范圍。 側(cè)面拋光型布喇格光柵 這種布喇格光柵如下圖15所示。 ，在光纖上蝕刻光柵需要高的操作技術(shù)，因此又提出了另一種側(cè)面拋光型布喇格光柵，如圖16所示：置于拋光光纖上的金屬光柵圖16置于拋光光纖上的金屬光柵a，b 兩步得到側(cè)面拋光光纖后，用一市售的全息光柵直接置于石英襯底上，與迅逝場相互作用。最初它是用2束可見氮離子激光在摻鍺纖芯中反向傳輸形成駐波，產(chǎn)生雙光子吸收而制成的。其中紫外光源波長約為244nm，恰為摻鍺光纖的敏感波長。為了克服曝光時(shí)間長，對(duì)干涉計(jì)要求高，提出一種僅用20ns的單脈沖刻寫的方法，隨后又發(fā)展成為在光纖拉制時(shí)就進(jìn)行刻寫光柵的方法?！皻漭d”技術(shù)是將標(biāo)準(zhǔn)通信光纖置于低溫和高壓氫氣中10余天，能大大增強(qiáng)光纖的