光纤光栅技术在光纤通信产品中的应用

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1、光纤光栅技术在光纤通信产品中的应用～教育资源库　　光纤光栅的三大用途包括对光线的控制、合成和路由，在光纤技术、光纤通信及光纤传感等高技术领域中极其广泛的应用。光纤光栅的一个重要应用是使各种全光纤器件，如光纤激光器、光纤调制器、光纤滤波器、光纤波复用和解复用器、光纤光栅色散补偿器件等的研制成为可能，同时将各种全光纤器件集成在一段光纤里，形成诸多集成型光纤通信系统也成为可能。将来光通信系统中如果没有光纤光栅就如同电子回路中没有电子器件一样。所以普遍认为，光纤光栅的研制成功是继掺铒光纤放大器（EDFA）之后在光纤领域中的又一次重大技术突破。　

2、　光纤光栅是利用光纤中的光敏性而制成的.所谓光敏性,是指强激光通过掺杂光纤时,光的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化,变化的大小与光强成线性关系.如用特定滤的激光干涉条纹(全息照相)侧面辐照掺锗光纤,就会使其内部折射率呈现周期性分布,并保存下来为光纤光栅.这种光栅在大约500℃以下稳定不变,但用500℃以上的高加热就可擦除，一般可选用光敏光纤或载氢光纤作为光纤光栅的制作料。光纤光栅制作简单、性能稳定可靠、体积小、器件微型化、易集成电，因为它本身就是一段光纤，所以与其它光纤器件、系统易于接，耦合损耗小。　　光纤布拉格光栅是一小段光纤,

3、一般几毫米长,其纤芯折射率经两束相互干涉的紫外光照射后产生周期性地调制,干涉条纹周期由两光束之间的夹角决定,大多数光纤的纤芯对于紫外光来说是光敏的,这就意味着将纤芯直接曝光于紫外光下将导致芯折射率永久性变化.这种光布拉格光栅的基本特性就是以共振波长为中心的一个窄带光学滤波器.该共振波长称为布拉格波长λB=2neff∧,neff为光纤的有效折射率.布拉格光栅的另一个特性是其色散特性,利用该特性可对光纤色散进行有效地补偿.光纤布拉格光栅的反射、透射和色散特性可以根据需要，制作成各种各样的形式，如表2.8所示[36].反

4、射谱的边模可以通过调制强度的渐变得到抑制,线性调频光栅可以增加带宽并获得大的色散,波动光栅可以在光谱的中心产生凹陷,从而制成光纤光栅带通滤波器光纤光栅在光纤通信中的应用。　　1.波分复用/解复用器　　光纤光栅的一个基本特性就是以共振波长为中心的一个窄带光学滤波　　器,它具有很好的选频作用,所以它可以被用作密集波分复用系统的解复用器,光纤光栅波分复用/解复用器由在光纤马赫-曾德干涉仪的两个干涉臂上具有两个完全相同的布拉格光纤光栅组成.经波分复用后若干个波长的信息流(假设为λ1、λ2λ7)从端口1输

5、入,若光栅的共振波长为λ4,则λ4的光将在端口2出现,而其余的光将在端口4输出.理想情况下,干涉仪的两个臂完全平衡,则端口3不会有光输出.由于复用和解复用的固有对称性,出可以使用这种器件作为波分复用器，此时,λ4波长的光从端口3输入,与从端口1输入的已复用的其他波长的光复用,从端口4输出.如果放置具有不同共振频率的成对光机于干涉臂上,则可以同时插入或解出多个不同的波长的信道。光纤光栅的波分复用解复用器有较低的插损,现在欧美有些厂商可提供50GHZ，100GHZ的8－120通道的光纤光栅波分复用器

6、，插损指标远低于同类A光纤放大器32通道及以上，目前除ThinFil技术，光纤光栅也是较好的选择方案之一，slanted和chirped的光栅技术GFF产品已在市场上推广，但真正解决温度，湿度的长时间的稳定可靠性能，将是系统厂商能否大批使用的关键所在。　　3.色散补偿器　　对于普通单模光纤,在1550nm处色散值为正,处在反常色散区,?2＜0,兰移分量较红称分量传播得快.光纤chirp光栅能对色散补偿的原理是,当这种光脉冲通过线性chirp光栅后,兰移分量的时延比红移分量的时延长,正好起到了色散均衡作用,从而实现了色散补偿,如图2.41

7、所示.色散补偿的机理可以进一步理解为,线性chirp光纤光栅在光栅的每一点都可视为有一个本地布拉格波长的通带和阴带.若使光栅周期大的一端在前,使红移分量在光栅前端反射,而兰移分量在光栅末端反射,因此兰移分量比红移分量多走了2L距离(L为光栅长度),这样便在红兰移分量间的时延差为t=2L/Ug式中为有效群速度.经过光栅以后,滞后的红移分量便会赶上兰移分量,从面起到色散补偿的作用.光栅的色散补偿量可以写成D=t/B式中B为反射带宽，色散补偿光栅的最小由经验公式给出：Lmin(cm)=0.18(cm)d(km)Dl(nm)众所周知，色散是限制

8、超高速光通信容量的主要因素，虽已有不少色散补偿的方法，但光纤布拉格光栅色散补偿器与它们相比，具有全光纤型、损耗低、体积小、重量轻、成本低和灵活方便等优点。采用10cm长的线性调制光纤布拉格光栅，可对10Gb