光纤光栅理论
光纤光栅原理及应用
光纤光栅原理及应用光纤光栅是一种通过在光纤中引入周期性折射率变化的装置，利用折射率变化来调制和处理光信号。
光纤光栅的工作原理基于布拉格光栅的原理，它可以实现光的反射、衍射和干涉，具有许多重要的应用。
光纤光栅的工作原理可以分为两种类型：折射率周期变化型和几何尺寸周期变化型。
在折射率周期变化型中，光纤的折射率会周期性地改变，形成一定的折射率分布。
而在几何尺寸周期变化型中，光纤的尺寸周期性改变，例如通过在光纤表面制造微细结构。
光纤光栅的应用十分广泛。
以下是一些光纤光栅的常见应用：1.光纤通信系统中的滤波器：光纤光栅可以用作滤波器来选择性地过滤光纤通信信号，去除噪声和干扰，从而提高信号质量和传输效率。
2.光纤传感器：由于光纤光栅对于外界环境的敏感性，它可以用作各种类型的传感器，例如温度传感器、应变传感器和压力传感器等。
当外界环境发生变化时，光纤光栅会产生相应的光强、频率或相位变化，从而测量环境的变化量。
3.激光器输出功率控制：光纤光栅可以通过调整光纤中的折射率改变激光器的输出功率。
通过改变光纤光栅的特性，可以有效地控制激光器的输出光强，实现激光器的功率稳定控制。
4.光纤光栅传输线惯性测量：光纤光栅可以用作惯性传感器，测量力、加速度或角度的变化。
通过测量光纤光栅的变化，可以获得与物体的动态运动相关的信息。
5.光纤光栅激光器：光纤光栅可以用作可调谐激光器，通过改变光纤光栅的特性，可以实现激光器输出波长的调谐。
这对于光通信系统、光谱分析和光学成像等领域非常重要。
以上只是光纤光栅的一些常见应用，随着技术的不断发展，光纤光栅的应用领域还在不断扩展。
光纤光栅具有体积小、重量轻、高稳定性和高灵敏度等优点，因此在光学传感、通信和激光器等领域具有广泛应用前景。
光纤布拉格光栅理念原理与技术特征
光纤布拉格光栅理念原理与技术特征光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）是一种利用光纤中的布拉格光栅实现光波频率选择与调制的技术。
它在光通信、传感器等领域具有广泛的应用。
本文将从原理和技术特征两个方面来详细介绍光纤布拉格光栅技术。
光纤布拉格光栅的原理可追溯到布拉格散射理论。
布拉格散射是指当一束光波经过一个均匀光周期结构时，会在每个周期出现反射或透射，形成和入射光波相干的反射光波。
布拉格光栅是一种具有空间周期结构的光学元件，由一系列等距离的折射率变化组成。
光纤布拉格光栅则将布拉格光栅结构移植到了光纤中，形成了一种具有周期性折射率变化的光纤元件。
光纤布拉格光栅一般采用两种方法制备，即直写法和光干涉法。
直写法是指通过高能激光束直接照射在光纤的芯部，通过光纤材料的光学非线性效应和热效应来形成布拉格光栅结构。
光干涉法是指将两束光波通过干涉结构产生干涉现象，经过光纤芯部后，在折射率变化的作用下形成布拉格光栅。
1.高可靠性：光纤材料的插入损耗低，与光纤之间的耦合效率高，使得光纤布拉格光栅具有较高的传输效率，并且能够长时间保持稳定的性能。
2. 宽带性：光纤布拉格光栅的制备工艺已经趋于成熟，能够制备出能够覆盖整个光通信波段（1260~1650 nm）的宽带布拉格光栅。
3.稳定性：光纤布拉格光栅在光纤中的固定度较高，不易受到外界环境的干扰，能够长时间稳定地工作。
4.温度和应变传感：由于光纤布拉格光栅的折射率与温度和应变有关，因此可以通过测量布拉格光栅的中心波长偏移来实现温度和应变的传感。
这种传感技术具有高灵敏度、快速响应和长距离传输等优点，在工业和生物医学领域有广泛的应用前景。
5. 光互联和光波长多路复用：光纤布拉格光栅可以用作光纤互联中的微型光学件，实现在光纤网络中的信号调制、调整和复用等功能。
同时，光纤布拉格光栅也可以用于光波长多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）系统中，实现光路的选择和分离。
光纤光栅的理论研究
第1章 光纤光栅光学性质的研究光纤光栅是一种全光纤的滤波器件，它的光学性质决定了它的广泛应用。
研究光纤光栅光学性质的基本理论是耦合波理论。
基于耦合波理论的传输矩阵法是一种快速数值模拟非均匀光纤光栅光学特性的方法。
在本章，系统地总结了应用耦合波理论研究光纤光栅的光学性质的方法。
光栅反射带宽是其作为滤波器的主要性能指标，本章研究了光栅参数对光栅反射带宽的影响。
其它主要研究包括寻找传输矩阵法中分割段数的最优值，各种参数对线性啁啾光纤光栅光学性质的影响，包括反射谱和时延特性受光栅长度、光纤折射率微扰幅度、啁啾系数和光波从不同方向入射时的影响，以及各种切趾函数对光纤光栅的作用。
第一节 研究光纤光栅的基本理论：耦合波理论1 光纤光栅中的折射率分布光纤光栅中的折射率微扰是由制作时所用紫外光的场分布决定的。
一般全息曝光和相位图2.1-1几中典型光纤光栅的折射率微扰分布a uniform gratingb chirped gratingc Gauss gratingd phase shift gratinge Moire gratingf super structure grating掩模板法制作光纤光栅时的场分布具有余弦函数的形式，所以光栅的折射率微扰也具有余弦函数形式，一般可以写为：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡φ+Λπν+δ=δ)z (z 2cos )z (1)z (n )z (n eff eff(2.1-1))z (n eff δ是折射率微扰的平均值，可以看成一个光栅周期内折射率变化的直流部分，ν是光栅条纹的可见度，Λ是光栅的周期，φ(z)可以用来描述光栅的啁啾。
光纤光栅的光学性质就决定于上式中各个参数的选择，我们将它们统称为光栅参数。
光纤光栅的光学性质就由这些光栅参数决定，通过选择它们沿光纤方向不同的变化形式，可以得到适用于不同目的的光栅。
图2.1-1是几中常见的光纤光栅的折射率微扰的分布示意图：1. 均匀光纤光栅：各个光栅参数沿光纤方向是常量，这种光栅可以得到解析的理论分析结果，是耦合波理论分析光纤光栅光学性质的出发点。
光纤光栅理论基础及重构算法
光纤光栅理论与分析方法光纤是一种介质光波导，其特点是将光波限制在其纤芯或包层传输，理论上分析光波在光纤中传输的一些基本特性，最基本的方法是求解一定边界条件下的麦克斯韦方程组。
但在光纤中写入光栅后，直接从麦克斯韦方程组研究其特性比较困难，而利用耦合模理论则简单得多。
早在光纤光栅出现以前，耦合模理论已经用于分析平面波导光栅、波导间的耦合。
从耦合模理论可以得到耦合模方程，一般情况下的耦合模方程较为复杂，但在某些特殊情况下可以得到简化并精确求解，本章中的均匀光纤布拉格光栅就是耦合模方程精确求解的例子。
对于均匀光纤布拉格光栅的耦合模方程，能够求解出其解析解，然而，对于非均匀光纤布拉格光栅，求解耦合模方程将变的十分复杂和繁琐且不适合数值计算。
从耦合模方程得到的传输矩阵分析法弥补了这些缺点，利用传输矩阵，可以很方便的分析各种特殊结构的光纤光栅(如啁啾光纤光栅、相移光纤光栅、取样光纤光栅等)。
本章最后详细的分析了基于时间因果律的剥层算法，从频域上对光纤光栅进行重构设计。
利用剥层算法实现了任意光谱形状的光纤光栅重构，并设计了一种反射谱为理想矩形型的光纤光栅。
1.1耦合模理论利用麦克斯韦方程组研究光波导，直接求解较为困难，只有少数几种情况可以直接求解，如圆柱波导、矩形波导等。
在一些情况下，可以借助这些能够求解的光波导来研究一些无法直接求解的光波导，对于无法直接求解的光波导，可以看作是可求解光波导受到一些微扰形成的。
从而避开直接求解麦克斯韦方程组。
这一方法就是耦合模理论，耦合模理论是从麦克斯韦方程组推导得到的，其基本思想是利用可求解光波导的解，研究受到微扰的光波导，耦合模理论的理论基础在于规则光波导的模具有正交性。
由于本征模之间存在的正交关系，而且构成完备的正交集，因此可以将微扰光波导的解分解成本征模的线性叠加[]。
根据光的电磁理论，光波导中的电磁波用电场强度矢量E(x,y,z,t)和磁场强度矢量H (x, y,z,t)来描述，麦克斯韦方程组中E(x,y,z,t)和H (x, y,z,t)满足如下关系:(0-1) (0-2)其中J是介质中的传导电流密度。
光纤光栅的理论基础研究
高等光学论文光纤光栅的理论基础研究光纤光栅的理论基础研究光纤由于具有损耗低、带宽大、不受电磁干扰和对许多物理量具有敏感性等优点，已成为现代通信网络中的重要传输媒介和传感领域的重要器件。
光纤传感以其灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲、体积小、可埋入工程材料及进行分布式测量等优点受到了广泛重视。
光纤光栅是近十多年来得到迅速发展的一种光纤器件，其应用是随着写入技术的不断改进而发展起来的。
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。
当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。
第一部分光纤光栅的简介1 光纤光栅的发展1978年，加拿大通信研究中心的Hill等发现纤芯掺锗的光纤具有光敏性，并利用驻波干涉法制成了世界上第一根光纤光栅[1]。
1989年，美国东哈特福联合技术研究中心的Meltz等利用244nm的紫外光双光束全息曝光法成功地制成了光纤光栅[2]，用两束相干光相遇时所产生的干涉条纹使光敏光纤曝光，形成折射率的周期性永久改变，从而制成光栅。
这种光栅已达到实用阶段。
但这种方法有其缺点：一是对光源的相干性要求较高；二是对系统的稳定性要求高。
1993年，贝尔实验室的Lemaire等用光纤载氢技术增强了光纤的光敏性[3]，这种方法适用于任何掺锗的光纤。
通过光纤的载氢能够将在不增加掺锗浓度的情况下，使光纤的光敏性大大提高。
1993年，又提出了制作光纤Bragg光栅的相位掩模法[4,5]，是到目前为止最为实用化的一种方法，仍被普遍采用，但这种方法的主要缺点是制作掩模版，一种掩模版只对应一种波段的光纤光栅。
1996年，出现了长周期光纤光栅[6～8]，这种光栅的周期较长，可以在数十微米到几百微米之间。
光纤光栅模耦合理论
1 j0
2 t Emt ) j m ( z H mt ) j 0 n0 Emt
............ ........... ...........
光纤光栅耦合模理论
各本征模均遵从麦克斯韦方程
t (
1 j0
1
2 t Emt ) j m ( z H mt ) j 0 n0 Emt
问题9：布拉格反射
光纤光栅耦合模理论
对于稍偏离上述条件的光波，相邻格栅 平面产生的子波，彼此间有点失配。当 这种失配维持在一定范围内时，应该有 一定的入射光被“反射”，因此反射光 束由彼此相差不多的不同波长的光组成， 这样光谱应该有一定的波长宽度，通常 用带宽去衡量。
反射光谱
带宽通常是指峰值能量一半处对应光谱
i i 2 t [ t (aim Emt )] z (bim H mt ) j 0 n aim Emt j0 z i0 m i0 m i0 m i
dbim )( z H mt ) j 0 (n 2 n0 2 )aim Emt ] 0 dz i 0 m i daim bim 1 1 {[( jb )( z E ) [( )( H i m m mt t t mt )]} 0 2 2 dz j n n i 0 m 0 0
麦克斯韦方程： 1 Ht 2 Ht ( E ) z j n E t t t 0 t j0 z ( H )t t H z z j 0 n 2 Et z ( E ) z t Et j0 H z z：轴向的单位矢量 E a E
光纤光栅原理
光纤光栅原理
光纤光栅原理是基于光的干涉效应，通过在光纤中引入周期性的折射率变化来实现的。
光纤光栅中的周期性折射率变化可以通过不同的方式实现，其中一种常见的方式是通过在光纤中引入周期性的应变或温度变化。
这种变化会导致光纤的折射率发生变化，从而形成了光纤光栅。
当光信号传输到光纤光栅中时，会与光栅发生相互作用。
由于光纤光栅中存在周期性的折射率变化，光信号会被散射成不同的方向。
其中，散射角度与波长之间存在一定的关系，被称为布拉格条件。
根据布拉格条件，当光信号的波长等于光纤光栅中的布拉格波长时，散射角度达到最大值，此时信号被完全反射回原始的传输方向。
当光信号的波长与布拉格波长不完全匹配时，只有部分光信号会被反射回原始方向，其余的会被散射到其他方向。
基于以上原理，光纤光栅可用于实现光信号的滤波、衍射、分路、光谱分析等应用。
在光通信领域中，光纤光栅还用于实现波长选择性的光纤耦合器、滤波器、传感器等器件。
总的来说，光纤光栅通过引入周期性的折射率变化，利用光的干涉效应实现了对光信号的调控和处理。
它在光通信和光传感等领域具有广泛的应用前景。
光纤光栅的原理及应用
光纤光栅的原理及应用1. 引言光纤光栅是一种基于光纤的传感器，利用光纤中的光栅结构对外界的物理量进行测量和检测。
它具有体积小、响应速度快、测量范围广等优点，在许多领域中得到了广泛的应用。
本文将介绍光纤光栅的原理和一些常见的应用场景。
2. 光纤光栅的原理光纤光栅是通过在光纤中引入光栅结构来实现的。
光栅是一种具有周期性折射率变化的结构。
当光线穿过光栅时，会发生光的衍射现象，产生多个方向的散射光。
通过检测这些散射光的强度或频率，可以获得与外界物理量相关的信息。
在光纤光栅中，光纤的折射率会随着光栅的周期性变化而改变。
这种周期性变化可以通过多种方式来实现，例如使用光栅写入技术、光纤拉伸等。
变化的折射率将会对光的传播产生影响，使得传输的光线被限制在光纤的特定区域内。
3. 光纤光栅的应用3.1 光纤传感器光纤光栅可以用作光纤传感器来检测各种物理量，如压力、温度、应变等。
通过测量光纤光栅中的散射光的强度或频率变化，可以推断出被测量物理量的大小。
由于光纤光栅具有高灵敏度和快速响应的特点，因此在工业、医疗、航空等领域得到了广泛应用。
3.2 光纤通信光纤光栅也可以用于光纤通信系统中。
通过在光纤中引入光栅结构，可以实现滤波、增益控制、波长选取等功能。
光纤光栅可以对光信号进行调制和调控，提高光纤通信系统的性能和稳定性。
3.3 光纤激光器光纤光栅还可以用于光纤激光器的制作。
在光纤中引入光栅结构，可以形成一种反射镜，形成光纤激光腔。
通过调控光纤光栅的周期和折射率变化，可以调节激光器的输出功率和频率。
光纤激光器广泛应用于光通信、光谱分析等领域。
3.4 光纤传输系统光纤光栅也可以用于光纤传输系统中的信号调制和解调。
通过在传输光纤中引入光栅结构，可以实现波长选择、信号复用等功能。
光纤光栅可以对光信号进行调制，提高传输系统的带宽和传输距离。
3.5 光纤传感网络光纤光栅还可以用于构建光纤传感网络。
通过在光纤中布置多个光纤光栅传感器，可以实现对大范围区域的实时监测和测量。
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20091202
8.光纤光栅器件
(1). 光纤光栅定义与系统特性 (2). 光纤光栅种类 (3).光纤光栅理论分析方法:耦合波理论\光线理论 (4).光纤光栅制作:光敏性 (5).光纤光栅的应用
（1）、光纤光栅定义与系统特性
•光纤光栅的定义 光纤光栅是一小段光纤，它的芯层折射率沿
可得到反射率和透射率的关系式为：
R(, L)
2
a1 (0) a1 (0)
C 2 sin 2 (QL)
2 k 2 cos2 QL
其中，Q 2
2 C 2
由R 的表达式可以求得反射谱的半高全宽度(FWHM) 为：
FWHM
B
[(
n 2n
)2
(
)
2
]
1 2
L
图2 反射率与光栅长度的关系
图3 反射率与光栅长度的关系
• 光纤光栅的光学特性
光纤光栅是一种参数周期性变化的波导，其纵向折 射率的变化将引起不同光波模式之间的耦合，并且可以通过 将一个光纤模式的功率部分或完全地转移到另一个光纤模式 中去来改变入射光的频谱。在一根单模光纤中，纤芯中的入 射基模既可被耦合到反向传输模也可被耦合到前向包层模中， 这依赖于由光栅及不同传输常数决定的相位条件，即 ：
图4 反射率与光栅长度的关系
（2）有效长度 Lc 与折射率n 扰动的关系
取反射率R＝0.9时，光栅长度为有效长度 Lc ，
可得有效长度 Lc与 n的关系。
图5光栅有效长度和折射率扰动的关系 可见在反射率一定的情况下，折射率扰动越大，光栅的长 度可以做的越短。
图6 光栅有效长度和不同的折射率扰动的关系
沿着光纤方向进行扫描，此时，由计算机控制的光圈便使光纤周期性的曝 光。在这里，光圈的改变是靠移动平台的位置来触发的。光栅的最大长度 由移动平台移动的总长度决定，这个限制可通过平移光纤来克服。实验表
明，制作出长为11mm，周期为500μm的LPFG，经测试，实验值与模拟值吻
合，从而说明了这个简易方法的准确性。见图12：
此外还有Tapered光纤光栅，取样光纤光栅、Tophat光栅、 超结构光栅等。
根据光纤光栅的成栅机理来分可分为三种：Ⅰ型、ⅡA型和Ⅱ型：
①Ⅰ型光栅：即最常见的光栅，可成栅在任何类型的光敏光 纤上，其主要特点是其导波模的反射谱跟透射谱互补，几乎 没有吸收或包层耦合损耗；另一特点是容易被“擦除”，即 在较低温度（200℃左右）下光栅会变弱或消失。
分光镜
UV 光
光源
反射镜 柱状透镜
反射镜
柱状透镜
光谱分析仪
图6 布全息干涉法制作光纤光栅
（3） 分波前干涉法
利用此技术制作FBG的干涉装置可以用棱镜或 者洛埃镜。如图7示，使用棱镜干涉法制作FBG的示意 图。在这个装置中，UV光束在棱镜的输入面上通过折 射而横向展宽。展宽的光束一分为二，一半光束在棱 镜表面上发生全内反射，然后，与另一半光束在棱镜 的输出面上产生干涉。放在此装置之前的柱状透镜有 助于沿着纤芯所形成的干涉图样在一条直线上。
(3).光纤光栅理论分析方法:耦合波理论\光线理论
耦合波理论
耦合波理论是分析光纤光栅的最基本方法，耦合 波理论用于光纤光栅时，把光栅区域折射率的变化看作微 扰，它们的作用不改变原阶跃折射率光纤中各模式的分布， 只是引起模式间的相互作用和能量交换，改变各模式的幅 度。当光纤光栅具有均匀周期结构时，通过推导藕合模方 程可得到解析解，但对于非均匀光栅(如啁啾光栅、相移光 栅、取样光栅等)，利用耦合模方程的分析过程变得十分繁 琐，而传输矩阵分析方法由于具有清晰、快捷和精确的特 点，特别适宜于这类光纤光栅的分析。
K 1 2 2 /
若要将正向传播导波模式耦合到反向传播导波模式，从前面 给的相位匹配条件可得：
2 / 1 2 01 (01 ) 201
• 光纤光栅的系统特性 （1）反射率与光纤长度的关系 这里，令：C n
1 1
V2
2n /
，其中V为光栅的结构常数
1 1 为传播常数
向一致。此类光栅在光纤激光器、光纤传感器、光纤波 分复用/解复用等领域有重要应用价值。
②啁啾光栅：栅格间距不等的光栅。有线性啁啾和分段啁 啾光栅，主要用来做色散补偿和光纤放大器的增益平坦。
③闪耀光栅：当光栅制作时，紫外侧写光束与光纤轴不 垂直时，造成其折射率的空间分布与光纤轴有一个小角 度，形成闪耀光栅。
特制锗掺杂光纤光 中单模氩进离子行激光，要求锗含量很光高，芯径很小，
因此，其实用性电 探 受到限制。
电 探
测
光纤光栅
测
器
器
1
吸收材料
2
图5 布拉格光纤光栅的制作
（2） 全息干涉法
全息干涉法又称外侧写入法，如图6示，用准 分子激光干涉的方法，Meltz等人首次制作了横向侧面 曝光的光纤光栅。用两束相干紫外光束在掺锗光纤的侧 面相互干涉，利用光纤材料的光敏性形成光纤光栅。可 见，通过改变入射光波长或两相干光束之间的夹角，可 以改变光栅常数，获得所需的光纤光栅。这种光栅制造 方法采用多脉冲重复曝光技术，光栅性质可以精确控制， 但是容易受机械震动和温度漂移的影响，并且不易制作 具有复杂截面的光纤光栅。
UV 光
柱状透镜
棱镜
宽带光源
光纤
干涉图样
光谱分析仪
图7 分波前干涉法制作光纤光栅
（4） 相位掩模法
相位掩模板（Phase Mask）是衍射光学元件，用以将入射 光束一分为二+1级和-1级衍射光束，它们的光功率电平相等，两束 激光相干涉并形成明暗相间条纹，在相应的光强作用下纤芯折射率 受到调制。相位掩模板是一个在石英衬底上刻制的相位光栅，它可 以用全息曝光或电子束蚀刻结合反应离子束蚀刻技术制作。它具有 抑制零级，增强一级衍射的功能。因此，对光源的相干性要求不高， 简化了光纤光栅的制造系统，其主要缺点是不同Bragg波长要求不 同的相位掩模板，并且，相位掩模板的价钱较贵。该方法大大简化 了光纤光栅的制作过程，是目前写入光栅常用的一种方法。
宽带光源
刻有 V 形槽的光纤
光谱分析仪
H2 火焰
图11 熔融拉锥法制作长周期光纤光栅
（3）扫描法
这种方法延伸了点-点写入技术，而且不需要额外的费用就可写入任 意形式的LPFG。实验装置如图示，UV光束通过显微镜物镜照射到光纤上，
显微镜物镜的作用是使光束聚焦后尺寸小于30μm。微控移动平台使UV光束
光线理论
光线理论是我们之前所学到的几何光学常用分析方 法，是将光束看成一条条理想化的直的光线，然后综合运用 光的直线传播定理，光的独立传播定理，反射定理，折射定 理，光的全反射定理，菲涅尔定理等，进而分析光的反射谱， 光的透射谱。
运用光线理论也可以进行光纤光栅分析，运用该方法 首先要对光线进行假设，从而得到各个参数。
a 掺入光敏性杂质散处理。 d 剧火。
（1）内部写入法
内布部拉写格入光法纤又光称栅驻的波制法作。Hill早在1978年，用图5所示 的实验装置制作了历史上第一个布拉格光纤光栅。 将
波长488nm的单模氩离子激光从一个端面耦合输入到锗
纵向发生周期性的改变。下面是光纤光栅中最简单的一 种——均匀光栅，见图1：
图1 均匀光纤光栅
• 均匀光纤光栅的折射率分布
均匀光纤光栅（如图1）的折射率分布可假设为：
n(r, z) n2n1[1
f
(z)
0
1
f
(z)ncosz] r a
r a
z
0, z
L
0 z L
其中， 2 , 称为光栅周期
（3）谱线宽度
图7 线宽与折射率的关系
图8 线宽与光栅长度的关系
（4）光纤光栅反射光谱特性
图9 光栅反射光谱特性曲线
(2). 光纤光栅种类
• 光纤光栅按其空间周期和折射率系数分布特性可 分为：
①均匀周期光纤布拉格光栅：通常称为布拉格光栅，是最 早发展起来的一种光栅，也是应用最广的一种光栅。折射 率调制深度和栅格周期均为常数，光栅波矢方向跟光纤轴
掺杂光纤中。从光纤中返回的光经过分光器，由光电探
测器1监测,而透射光则由光电探测器2接收。经过光纤
另一端面反射镜的反射，使光纤中的入射和反射激光相
干涉形成驻波。由于纤芯材料具有光敏性，其折射率发
生相应的周期性变化，于是形成了与干涉周期一样的立
体折射率光栅。已测得其反射率可达90％以上，反射带
宽小于200MHz。此方法是早期使用的。由于实验要求在
④长周期光栅：栅格周期远大于一般的光纤光栅，与普 通光栅不同，它不是将某个波长的光反射，而是耦合到 包层中去，主要用于EDFA的增益平坦和光纤传感。
⑤相移光栅：在普通光栅的某些点上，光栅折射率空间 分布不连续而得到的。它可以看作是两个光栅的不连续 连接。它能够在周期性光栅光谱阻带内打开一个透射窗 口，使得光栅对某一波长有更高的选择度。可以用来构 造多通道滤波器件。
PM h
UV 光
Phase Mask
光纤 -1 级
0 级光束
+1 级
图8 相位掩膜法制作光纤光栅
2.长周期光纤光栅的制作 （1）振幅掩模法
PC 宽带光源
KrF 准分子激光器 AM
光纤 光谱仪
离 子
掩模板
光纤
图10 振幅掩模法制作长周期光纤光栅
（2） 熔融拉锥法
利用制作耦合器的熔融拉锥工艺来制作长周期光纤光栅。在用高功率激光、 电弧或火焰对光纤进行局部加热的同时，对光纤施加一定的应力，使得光 纤芯径发生周期性变化，从而形成光栅。 可用精密切割机在光纤表面上刻周期性的v型槽，v型槽的周期数和间距决 定所需滤波器的共振波长和带宽等。v型槽的深度及形状将影响光纤光栅的 折射率分布轮廓，从而决定光栅的效率。如图6示，把刻好周期性v型槽的 光纤置于光纤拉锥机上，光纤一端与光源连接，另一端连接光学光谱分析 仪（OSA）进行监测，用氢气火焰对光纤V型槽区域进行拉伸退火，由于受 熔融玻璃表面应力影响被刻v型槽一边光纤纤芯的不平衡等因素，而使得纤 芯产生周期性畸变，导致纤芯折射率的周期性变化。