資源描述：
《光纖bragg光柵(fbg)設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、JIANGSUUNIVERSITY光纖Bragg光柵（FBG）設(shè)計學(xué)院名稱：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)班級：光信息學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)教師：陳明陽18目錄一、光柵定義和發(fā)展歷程21.1、光柵的定義21.2、光纖Bragg光柵的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展2二、光纖Bragg光柵特點(diǎn)及工作原理32.1光纖Bragg光柵的特點(diǎn)32.2光纖Bragg光柵的工作原理4三、光纖Bragg光柵的制作方法43.1光敏光纖的制備4四、光纖Bragg光柵在光纖激光器里的應(yīng)用54.1光纖激光器簡介54.2在光纖激光器里的工作原理64.3光纖Bragg
2、光柵的設(shè)計要求74.3.1設(shè)計的基本參數(shù)要求84.3.2設(shè)計的基本步驟9五、設(shè)計結(jié)論及應(yīng)用前景155.1結(jié)論及計算結(jié)果155.2應(yīng)用前景16參考文獻(xiàn)17附程序1818一、光柵定義和發(fā)展歷程1.1、光柵的定義自從19世紀(jì)末HenryRowland發(fā)明衍射光柵刻劃機(jī)和凹面光柵分光裝置以來，光柵分光儀器就已成為光譜分析領(lǐng)域的主角。光柵是光譜分析研究中的重要色散元件，其作用與棱鏡相似，但在許多方面光柵的性能更好，并且使用方便。在許多光譜儀器中，光柵成本僅占總成本的很小部分，但衍射光柵的質(zhì)量卻從根本上決定了整個系統(tǒng)所
3、能達(dá)到的光譜性能。衍射光柵是能對入射光波的振幅和相位或者二者之一進(jìn)行空間周期性調(diào)制的一種光學(xué)元件。通常講的衍射光柵都是基于夫瑯禾費(fèi)多縫衍射效應(yīng)進(jìn)行工作的。1.2、光纖Bragg光柵的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展光纖布拉格光柵（簡稱FBG）是在單模光纖的纖芯內(nèi)通過某種方式對其折射率產(chǎn)生周期性的調(diào)制而形成的一種全光纖器件，如圖1所示。圖1FBG的基本結(jié)構(gòu)181978年，加拿大Hill等人使用如圖2所示的實驗裝置將488nm的氬離子激光注入到摻鍺光纖中，首次觀察到入射光與反射光在光纖纖芯內(nèi)形成的干涉條紋場而導(dǎo)致的纖芯折射率沿光纖軸
4、向的周期性調(diào)制，從而發(fā)現(xiàn)了光纖的光敏特性，并制成了世界上第一個光纖布拉格光柵。二、光纖Bragg光柵特點(diǎn)及工作原理2.1光纖Bragg光柵的特點(diǎn)光纖Bragg光柵具有體積小、波長選擇性好、不受非線性效應(yīng)影響、極化不敏感、易于與光纖系統(tǒng)連接、便于使用和維護(hù)、帶寬范圍大、附加損耗小、器件微型化、耦合性好、可與其他光纖器件融成一體等特性，而且光纖光柵制作工藝比較成熟，易于形成規(guī)模生產(chǎn)，成本低，因此它具有良好的實用性，其優(yōu)越性是其他許多器件無法替代的。這使得光纖Bragg光柵以及基于光纖光柵的器件成為全光網(wǎng)中理想的
5、關(guān)鍵器件。FBG是在光纖纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，通過光柵前向傳輸?shù)睦w芯模式與后向傳輸?shù)睦w芯模式之間發(fā)生耦合，而使前向傳輸?shù)睦w芯模式的能量傳遞給后向傳輸?shù)睦w芯模式，形成對入射波的反射。其反射波長即布拉格波長為λB=2neffΛ，其中，Λ為光柵周期，neff為纖芯等效折射率。182.2光纖Bragg光柵的工作原理光纖Bragg光柵軸向折射率周期性變化將引起不同光波模式之間的耦合，可以將特定波長的正向傳輸模的功率部分或者全部轉(zhuǎn)移到反向傳輸模，從而改變?nèi)肷涔獾墓庾V。如圖所示，其基本光學(xué)特性表現(xiàn)為一個反射式的光學(xué)濾
6、波器，只有Bragg波長附近的光能夠被反射。從而利用FBG的波長選擇性可用作光纖激光器的腔鏡，實現(xiàn)模式選擇和窄帶反饋的單頻激光器。圖2光纖布拉格光柵的工作原理三、光纖Bragg光柵的制作方法3.1光敏光纖的制備采用適當(dāng)?shù)墓庠春凸饫w增敏技術(shù)，可以在幾乎所有種類的光纖上不同程度的寫入光柵。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(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)的變化，如這種折射率變化呈現(xiàn)周期性分布，并被保存下來，就成為光纖光柵。18光纖中的折射率改變量與許多參數(shù)有關(guān)，如照射波長、光纖類型、摻雜水平等。如
7、果不進(jìn)行其它處理，直接用紫外光照射光纖，折射率增加僅為（10-4）數(shù)量級便已經(jīng)飽和，為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幾種：摻入光敏性雜質(zhì)，如：鍺、錫等、多種摻雜(主要是B／Ge共摻)、高壓低溫氫氣擴(kuò)散處理、劇火。四、光纖Bragg光柵在光纖激光器里的應(yīng)用4.1光纖激光器簡介利用光纖Bragg光柵的波長選擇性可用作光纖激光器的腔鏡，實現(xiàn)模式選擇和窄帶反饋的單頻光纖激光器。與半導(dǎo)體激光器相比，光纖激光器具有波長連續(xù)可調(diào)，調(diào)諧范圍大、線寬窄、輸出功率高和相對噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)
8、DWDW系統(tǒng)使用工作波長可固定和調(diào)諧的低噪聲激光器陣列的要求?；诠饫wBragg光柵的光纖激光器不僅成為高速大容量秘籍波分復(fù)用(DWDM)光纖通信系統(tǒng)的理想信號載體，而且成為光纖光柵傳感系統(tǒng)中理想的傳感檢測光源。光纖激光器以其卓越的性價比，以及抗電磁干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換效率高、線寬窄、輸出光束質(zhì)量好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在光纖通信、激光加工、激光醫(yī)療、激光雷達(dá)、結(jié)構(gòu)測距、光纖傳感等方面日益廣泛的應(yīng)用。18圖3基于FBG的
