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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。
光纤光栅传感器原理及应用（武汉理工大学）1光纤光栅传感原理光纤光栅就是利用紫外光曝光技术，在光纤中产生折射率的周期分布，这种光纤内部折射率分布的周期性结构就是光纤光栅。
光纤布喇格光栅（Fiber Bragg grating ，FBG ）在目前的应用和研究中最为广泛。
光纤布喇格光栅，周期0.1微米数量级。
FBG 是通过改变光纤芯区折射率，周期的折射率扰动仅会对很窄的一小段光谱产生影响，因此，如果宽带光波在光栅中传输时，入射光将在相应的波长上被反射回来，其余的透射光则不受影响，这样光纤光栅就起到了波长选择的作用，如图1。
图1 FBG 结构及其波长选择原理图在外力作用下，光弹效应导致折射率变化，形变则使光栅常数发生变化；温度变化时，热光效应导致折射率变化，而热膨胀系数则使光栅常数发生变化。
（1）光纤光栅应变传感原理光纤光栅反射光中心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况，在外力作用下，光弹效应导致光纤光栅折射率变化，形变则使光栅栅格发生变化，同时弹光效应还使得介质折射率发生改变，光纤光栅波长为1300nm ，则每个με将导致1.01pm 的波长改变量。
（2）光纤光栅温度传感原理光温度变化时，热光效应导致光纤光栅折射率变化，而热膨胀系数则使光栅栅格发生变化。
光纤光栅中心波长为1300nm ，当温度变化1摄氏度时，波长改变量为9.1pm 。
反射光谱入射光谱投射光谱入射光反射光投射光包层纤芯光栅光栅周期2光纤光栅传感器特点利用光敏元件或材料，将被测参量转换为相应光信号的新一代传感技术，最大特点就是一根光纤上能够刻多个光纤光栅，如图2所示。
光纤光栅传感器可测物理量：温度、应力/应变、压力、流量、位移等。
图2 光纤光栅传感器分布式测量原理光纤光栅的特点： ● 本质安全，抗电磁干扰● 一纤多点（20-30个点），动态多场：分布式、组网测量、远程监测 ● 尺寸小、重量轻； ● 寿命长: 寿命 20 年以上3目前我校已经开展的工作（部分）3.1 基于光纤光栅传感的旋转传动机械动态实时在线监测技术与系统利用光纤光栅传感技术的特性，实现转子运行状态的非接触直接测量。
光纤布拉格光栅(fbg)反射中心波长下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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光学中的光的色散与光谱特性光学是研究光的性质和光与物质相互作用的一门学科，其中光的色散与光谱特性是光学研究中非常重要的内容。
本文将介绍光的色散原理、色散类型以及光谱特性的相关知识。
一、光的色散原理色散指的是光通过介质传播时，不同频率的光波传播速度不同，导致光经过折射或者反射后，发生频率的分离现象。
光的色散原理可以通过折射角和入射角之间的关系来描述。
根据斯涅尔定律，光在两个介质之间传播时，入射角和折射角之间满足$n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2$，其中$n_1$和$n_2$分别为两个介质的折射率，$\theta_1$和$\theta_2$分别为入射角和折射角。
二、色散类型1. 弥散色散弥散色散是指介质的折射率在整个可见光波段内都随光的频率而变化，导致不同频率的光波在通过介质时发生不同程度的折射。
常见的弥散色散现象可以观察到彩虹的形成，当光通过水滴或者玻璃棱镜等介质时，不同频率的光波被分散成不同颜色的光谱。
2. 分散色散分散色散是指材料对于不同频率的光波的折射率不同，导致光的不同频率分离出来。
分散色散可以分为正常色散和反常色散。
正常色散指的是折射率随着频率的增加而逐渐减小，常见于波长较长的红光。
反常色散则是折射率随着频率的增加而增大，常见于波长较短的紫光。
分散色散现象的应用非常广泛，例如光纤通信中利用分散特性来增加传输带宽。
三、光谱特性光谱是将光波按照频率或者波长进行排序的结果。
光谱可以分为连续光谱和线状光谱两种。
1. 连续光谱连续光谱指的是光波中包含了所有频率或者波长的光，没有明显的间断或者峰值。
连续光谱可以通过将光传入一个分光仪中，经过光栅或者棱镜的分散作用后，观察到连续的光谱。
2. 线状光谱线状光谱指的是光波在某些频率或者波长处产生了明显的亮度峰值或者暗度谷值。
线状光谱可以通过光通过气体、固体或者液体等介质时的吸收、发射或者散射现象产生。
通过观察线状光谱的位置、强度和形状等特征，可以得到物质的成分、结构和性质等重要信息。
涂覆层对地质用光纤光栅应力特性影响研究光纤布拉格光栅（FBG）刻制后，表面会进行二次涂覆来抵抗外界干扰。
但是涂覆层会对其应变传感造成干扰，使传感结果失真。
为了研究应力传感变化规律，建立对比试验，研究有无涂覆层的FBG中心波长随应力变化的规律。
可以得到无涂覆层的FBG相对于有涂覆层的FBG的应变灵敏度发生了变化，应变灵敏度降低，FBG应用到传感器之前需要对应变灵敏度进行重新检测或是补偿。
标签：涂覆层；光纤布拉格光栅；影响1 概述光纤布拉格光栅（FBG）由于其远距离传输、长时间监测、响应速度快以及传感精度高的优点，适用于地质监测以及传感领域。
与此同时，FBG应力传感还可以进行地震监测、矿产勘探、油田监测等方面应用。
FBG表面涂覆有聚酰亚胺等材料抵抗外界环境干扰，但是由于材料性质不同会导致光纤表面与涂覆层之间存在微小应力，导致传感精度降低。
与此同时，目前FBG传感器多是表面粘贴式安装在被测物体表面，也就是说，FBG传感结构是由FBG、涂覆层、传感器结构、被测表面形成的。
涂覆层产生的微小应力会对FBG传感产生影响。
本文通过建立对比试验，以有涂覆层的FBG以及无涂覆层的FBG为对比材料，研究FBG应力传感规律变化。
2 实验原理2.1 FBG的制作实验选出预备光纤，即可以穩定应力传感的普通光纤，中心波长为1545nm。
随后将光纤放入载氢压力罐中进行10MPa，240小时的载氢测试，增加光敏性来方便刻制光栅。
载氢之后，进行剥除约15-20mm涂覆层，预留照栅位置。
如图1所示，。
在实验室现有光纤光栅的制作工艺基础上，完成光纤光栅运用准分子激光器进行光纤光栅的刻制的刻制。
通过相位掩模技术，用紫外激光通过掩模板的±1级衍射光形成的干涉光照射光纤裸纤，同时用光谱仪监测其反射光谱技术参数。
2.2 FBG的二次涂覆如图2所示，根据FBG的长度以及厚度设定三维工作平台的参数，保证FBG 二次涂覆快速均匀。
随后将预留的光纤两端装卡在卡具上，调整应力装置为0N，保证涂覆过程中FBG处于零应力非张紧的状态。
光纤光栅传感器的温度灵敏度研究一、光纤光栅传感器概述光纤光栅传感器是一种利用光纤光栅的特性来检测物理量变化的传感器。
与传统的传感器相比，光纤光栅传感器具有抗电磁干扰能力强、尺寸小、重量轻、可实现分布式测量等优点。
光纤光栅传感器通过在光纤中写入周期性的折射率变化来形成光栅，当外部环境发生变化时，光栅的周期或折射率也会随之变化，从而引起反射或透射光的波长发生变化，通过测量这些变化可以检测出温度、压力、应力等物理量。
1.1 光纤光栅传感器的工作原理光纤光栅传感器的工作原理基于光的干涉和衍射现象。
当光波在光纤中传播时，遇到光栅结构会发生衍射，产生多个衍射级。
这些衍射级相互干涉，形成特定的反射和透射光谱。
当光栅的周期或折射率发生变化时，衍射光谱也会相应地移动，通过测量光谱的移动量，可以推算出外部环境的变化。
1.2 光纤光栅传感器的分类根据光栅的类型，光纤光栅传感器可以分为布拉格光栅传感器、长周期光栅传感器和光纤布拉格光栅传感器等。
根据测量的物理量，又可以分为温度传感器、压力传感器、应力传感器等。
每种类型的传感器都有其独特的优势和应用场景。
二、光纤光栅传感器的温度灵敏度研究温度是光纤光栅传感器中最常见的测量对象之一。
温度的变化会影响光纤的折射率，进而影响光栅的周期和反射光谱的位置。
因此，研究光纤光栅传感器的温度灵敏度对于提高测量精度和应用范围具有重要意义。
2.1 温度对光纤光栅传感器的影响温度的变化会引起光纤材料的热膨胀和折射率的变化，从而影响光栅的周期和波长。
这种影响可以通过温度系数来量化。
不同的光纤材料具有不同的温度系数，选择合适的材料可以提高传感器的温度灵敏度。
2.2 提高温度灵敏度的方法为了提高光纤光栅传感器的温度灵敏度，研究者们提出了多种方法，包括优化光栅的参数、使用特殊的光纤材料、采用复合光栅结构等。
这些方法可以有效地提高传感器对温度变化的响应速度和精度。
2.3 温度灵敏度的测量与标定温度灵敏度的测量通常采用实验方法，通过将传感器暴露在不同温度下，测量反射光谱的变化，从而计算出温度灵敏度。
光纤光栅和分布式光纤一、光纤光栅技术光纤光栅是一种通过在光纤中引入周期性的折射率变化或反射率变化而产生的光学元件，具有很好的传感性能和调制特性。
光纤光栅可以分为两种类型：反射型和透射型。
反射型光栅和透射型光栅的基本原理如下：1. 反射型光栅反射型光栅是通过在光纤的芯片中引入周期性的折射率变化来实现的。
当光信号通过光纤光栅时，会被反射并发射出去。
反射型光栅的工作原理是利用入射光与光栅的折射率变化的相互作用来实现光的反射和传输。
通过调节折射率变化的周期、幅值和相位等参数，可以实现对入射光信号的调制和控制。
2. 透射型光栅透射型光栅是通过在光纤的芯片中引入周期性的反射率变化来实现的。
当光信号通过光纤光栅时，会被反射或透射。
透射型光栅的工作原理是利用入射光与光栅的反射率变化的相互作用来实现光的透射和传输。
通过调节反射率变化的周期、幅值和相位等参数，可以实现对入射光信号的调制和控制。
光纤光栅技术具有很好的传感性能和调制特性，被广泛应用于光通信、光传感、光学成像等领域。
其中，光纤光栅传感技术可以实现对光信号的高精度测量和控制，广泛应用于温度、压力、应变、光谱等物理量的测量。
二、分布式光纤技术分布式光纤技术是一种通过在光纤中引入周期性的光反射点或光散射点来实现的光学传感技术，可以实现对光信号沿光纤长度的实时监测和控制。
分布式光纤技术主要有两种类型：光时间域反射分布式光纤传感技术（OTDR）和分布式光栅传感技术。
它们的基本原理如下：1. 光时间域反射分布式光纤传感技术（OTDR）OTDR技术是利用脉冲光激发光纤中的散射光信号，通过检测和分析光信号的时间延迟和强度变化来实现对光纤中的事件的实时监测和定位。
通过调节光脉冲的时间宽度和波长等参数，可以实现对光信号的高分辨率测量和控制。
2. 分布式光栅传感技术分布式光栅技术是利用在光纤中引入周期性的折射率变化或反射率变化来实现对光信号的实时监测和控制。
分布式光栅传感技术可以实现对光信号的空间分布信息的高分辨率测量和控制，被广泛应用于地震监测、管道漏洞检测、离子辐射检测等领域。
光纤光栅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。
定义光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化），在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成（利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性）一个窄带的（投射或反射）滤光器或反射镜。
主要特点光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于形成规模生产，成本低，因此它具有良好的实用性，其优越性是其他许多器件无法替代的。
这使得光纤光栅以及基于光纤光栅的器件成为全光网中理想的关键器件。
1978年K.O.Hill等人首先在掺锗光纤中采用驻波写入法制成第一只光纤光栅，经过二十多年来的发展，在光纤通信、光纤传感等领域均有广阔的应用前景。
随着光纤光栅制造技术的不断完善，光纤光敏性逐渐提高；各种特种光栅相继问世，光纤光栅某些应用已达到商用化程度。
应用成果日益增多，使得光纤光栅成为最有发展前途、最具代表性和发展最为迅速的光纤无源器件之一。
分类随着光纤光栅应用范围的日益扩大，光纤光栅的种类也日趋增多。
根据折射率沿光栅轴向分布的形式，可将紫外写入的光纤光栅分为均匀光纤光栅和非均匀光纤光栅。
其中均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度和折射率变化的周期(也称光纤光栅的周期)均沿光纤轴向保持不变的光纤光栅，如均匀光纤Brag光栅(折射率变化的周期一般为0.1um量级)和均匀长周期光纤光栅(折射率变化的周期一般为100um量级);非均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度或折射率变化的周期沿光纤轴向变化的光纤光栅，如chirped 光纤光栅(其周期一般与光纤Bragg光栅周期处同一量级)、切趾光纤光栅、相移光纤光栅和取样光纤光栅等。
光纤光栅作用光纤光栅是一种利用光纤中的光栅结构来实现光学信号处理的器件。
它可以将光信号转换为电信号，也可以将电信号转换为光信号。
光纤光栅的应用范围非常广泛，包括通信、传感、光学测量等领域。
光纤光栅的基本原理是利用光纤中的光栅结构来实现光的衍射。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它可以将入射光分成不同的衍射光束。
光纤光栅是将光栅结构集成到光纤中，使得光纤具有了光栅的功能。
光纤光栅的制作方法有很多种，其中比较常用的是光纤拉制法和光纤腐蚀法。
光纤拉制法是将两根光纤拉制在一起，然后用紫外线照射使得两根光纤在接触处形成光栅结构。
光纤腐蚀法是将光纤放入一种腐蚀液中，使得光纤表面形成光栅结构。
光纤光栅的应用非常广泛，其中最重要的应用之一是光纤传感。
光纤传感是利用光纤中的光学特性来实现物理量的测量。
光纤光栅可以用来制作各种传感器，如温度传感器、压力传感器、应变传感器等。
这些传感器可以用来测量各种物理量，如温度、压力、应变等。
光纤光栅还可以用来制作光纤滤波器。
光纤滤波器是一种利用光纤中的光学特性来实现光信号的滤波器。
光纤光栅可以用来制作各种滤波器，如带通滤波器、带阻滤波器等。
这些滤波器可以用来滤除光信号中的噪声，提高光信号的质量。
光纤光栅还可以用来制作光纤光谱仪。
光纤光谱仪是一种利用光纤中的光学特性来实现光谱分析的仪器。
光纤光栅可以用来制作各种光谱仪，如拉曼光谱仪、荧光光谱仪等。
这些光谱仪可以用来分析各种物质的光谱特性，如分子结构、化学成分等。
光纤光栅是一种非常重要的光学器件，它可以用来实现光学信号的处理和传输。
光纤光栅的应用范围非常广泛，包括通信、传感、光学测量等领域。
随着科技的不断发展，光纤光栅的应用前景将会越来越广阔。
长周期光纤光栅传感器的研究Research of Long-term Optical Fiber Grating Sensors王琦东华大学应用物理系摘要：介绍了长周期光纤光栅的原理、发展历史和现状，重点介绍了长周期光纤光栅的传感原理和技术。
详细分析了浓度的变化对透射光谱的影响，以及不同弯曲曲率下，谱形和中心波长的变化，提出并分析了一种新的长周期光纤光栅传感系统。
Abstract:The main principle, developing pand present status of long-term optical fiber grating are introduced.. Long-period fiber grating sensing principles and techniques have been analyzed.The impact on the transmission spectra by change of Concentration of Solution has been analyzed and change of transmission spectra and Center Wavelength of different bending curvatures detailedly, especially for cross-sensitivity of strain and other parameter. The discrimination technologies for cross-sensitivity of strain and temperature have been mainly discussed. The principal solutions of multi-parameter sensing head configurations involving fiber-grating devices have been overviewed and sorted. The multi-functional fiber grating sensing system has been proposed and analyzed.关键词：长周期光纤光栅，传感，透射光谱，弯曲曲率Key words: long period fiber grating, sensing, transmission spectra,bending curvature 一．介绍光纤光栅是一种新型光学器件,它是基于光纤材料的光敏特性,在纤芯内形成的空间相位光栅。
光纤光栅光谱特性研究 I / 21 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 课程设计
题目：光纤光栅光谱特性研究 所属课程：应用光学
学 院： 理学院 专 业： 光电信息科学与工程 学生姓名： 卢远
学 号： 指导教师： 郭立萍
2015 年 6 月 光纤光栅光谱特性研究 光纤光栅光谱特性研究
摘要 光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。 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。 随着信息业务量快速增长，语音、数据和图像等业务综合在一起传输， 从而对通 信带宽容量提出了更高要求。全光通信是解决“电子瓶颈”最根本的途径，全光网通信可 以极大地提高节点的吞吐容量，适应未来高速宽带通信的要求。基于光纤的光敏特性制作成的光纤光栅已成为光通信系统和光纤传感器中的关键器件。它有许多突出的优点， 优良的性质，这使得它成为目前研究的热点。本文主要论述了光纤光栅的基本原理及其 制作的方法，利用耦合理论分析光纤光栅光谱特性。本文中讨论了现在光纤光栅在各个 领域的利用，并且探讨了光纤光栅现状的利用和未来的发展方向。本文利用matlab仿真，画出不同光栅的光谱图，观察各种参数的变化对光栅光谱特性的影响，并分析光纤光栅光谱图。
关键词:光纤光栅;耦合模理论;光谱特性 光纤光栅光谱特性研究
II / 21 目录
摘要 .............................................................. I 第1章 绪论 ....................................................... 1 1.1 光纤光栅的基本概念 ............................................ 1 1.2 光纤光栅的现状与应用 .......................................... 1 1.2.1光纤光栅的现状............................................. 1 1.2.2光纤光栅的应用............................................. 2 1.3光纤光栅的近期研究进展 ........................................ 3 1.4研究光纤光栅的光谱特性的目的 .................................. 4
第2章 光纤光栅理论分析 .......................................... 6 2.1 光纤光栅的光谱特性及其数值模拟 ................................ 6 2.1.1 均匀光纤光栅 .............................................. 7 2.1.2 线性啁啾光纤光栅 .......................................... 8
第3章 结果与讨论 ............................................... 11 3.1 均匀光纤光栅 ................................................. 11 3.2线性啁啾光纤光栅 ............................................. 16
结论 ............................................................. 17 光纤光栅光谱特性研究 第1章 绪论
1.1 光纤光栅的基本概念 光纤光栅是用光纤材料光敏特性而制作的。光敏性, 就是指当材料被外部光照射时, 进而引起该材料物理或化学特性的暂时或永久性变化的特性。当特定波长光辐射掺锗光纤时, 这个光纤的一些物理特性就发生了永久性的改变,比如折射率、吸收谱、内应力密度等。在外部光源照射时,光纤的折射率也随光强的空间分布发生相对应的变化,变化的大小与光强成线性关系并可以保留下来,从而形成光纤光栅。光纤光栅的折射率沿光纤的轴方向并呈现周期性的分布, 是典型的折射率型衍射光栅。根据衍射理论,以角1入射的光将以角2 衍射, 且满足布拉格衍射方程[1]。 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性(外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化)，在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成(利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性)一个窄带的(投射或反射)滤光器或反射镜。
1.2 光纤光栅的现状与应用
1.2.1光纤光栅的现状 自从1978年KO Hill 等人首先在掺锗光纤中采用驻波写入法制成世界第一个光纤光 栅后。因为光纤光栅所具有许多独特的优点，所以在光纤通信、光纤传感等领域均有广泛的应用前景。伴随着光纤光栅制造技术地不断完善，光栅应用成果的日益增多，而使得光纤光栅变成为目前最有前途、最具有代表性的光纤无源器件。光纤光栅成为近几年 发展迅速的光纤无源器件之一，光栅的问世被认为是继掺铒光纤放大器[2]之后光纤通信领域又一个具有里程碑意义的革新。光纤光栅不仅仅在光纤通信领域有着广泛的应用，并且在光纤传感领域也有非常大的应用。就目前来说，光纤光栅已经在滤波器、激光器、波分复用器、放大器、光纤光栅光谱特性研究 2 / 21 色散补偿器、波长转换器、光纤传感器等许多方面展示出非常重 要的应用前景。基于光纤光栅的部分器件已经实现了商品化的生产与应用。尽管如此，光纤光栅仍然留给人们大量尚待研究探索的工作。比如，在光敏性方面，人类需要进一 步揭示光纤光栅光敏性的内在原理，制造出更加稳定可靠的光纤光栅;在应用方面，光纤光栅还有许多潜在应用价值未被发现，并且许多已有的应用方案还待进一步成熟与优化。
1.2.2光纤光栅的应用
(1) 传感器方面的应用[3~5] 光纤传感器是利用将待测事物的物理参数的变化转化为信号光在波长、强度或相位 上的变化，从而对待测事物的物理参数进行监控的器件。光纤传感器有着众多种类，并且都具有抗磁、抗腐蚀、体积小、重量轻、易于集成、分辨率高、精度高等许多特点。和传统的强度调制型或相位调制型光纤传感器相比较，波长调制型的光纤光栅传感器具有许多独特的优点，比如，抗干扰能力强，测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等多种因素的影响;传感头结构简单、尺寸小，方便埋入复合材料 结构和大型建筑物内部，并且也便于传感器的集成;使用波分复用技术可制成光纤传感网络，然后进行大面积的多点测量与监控。 (2)激光器方面的应用 光纤光栅的光纤激光器在光纤通信系统中是有着非常大前途的光源，这种光源的优 点主要体现在:稀土掺杂光纤激光器利用光纤光栅能十分准确的确定波长，并且成本低; 用作增益介质的稀土掺杂光纤生产工艺比较成熟，掺杂过程较简单，光纤损耗小，而且插入损耗低;有着较高的功率密度，光纤结构具有很高的面积体积比，并且散热效果好; 与现在标准通信光纤的兼容性好，可以采用多种光纤元件，减少了对块状光学元件的需 求和光路机械调谐的不便，大大的简化了光纤光栅激光器的设计及制作。宽带是现代光纤通信的主要发展趋势之一，而光纤光栅激光器可以通过掺杂了不同的稀土离子，在的宽带范围内实现激光输出，波长容易选择并且可调谐。近年来，因为光纤的制造工艺进步，紫外光光纤光纤光栅光谱特性研究 3 / 21 光栅写入技术等的日益成熟和各类激光器，特别是半导体激光器技术的近期发展，光纤光栅激光器和的研究工作进展非常快。现在已研制出多种光纤光栅激光 器，主要可分为单波长光纤光栅激光器和多波长光纤光栅激光器。 (3) 色散补偿方面的应用 伴随着光纤通信系统速率的提高，色散已经成为影响通信质量的直接原因，因此采 用色散补偿技术显得十分重要。在光通信中通常采用色散位移光纤(DSF)或者色散补 偿光纤(DCF)对光纤通信中的色散进行补偿。近几年来有用光纤光栅作为色散补偿器件。目前，通信系统中主要利用的光纤光栅有啁啾光纤光栅，长周期光纤光栅，均匀周 期光纤光栅，取样光纤光栅和切趾啁啾光纤光栅，不同类型的光纤光栅可以补偿不同的 色散。无论用什么方法，其基本原理都是相似的，都是在通信系统中插入具有负色散系数的光纤光栅，平衡系统中积累的正色散，或者用脉冲压缩的方法将被展宽的脉冲压窄等。 (4)增益控制和增益平坦方面的应用 在光通信系统中，光器件微小的偏振敏感所产生的积累效应都会引起信号的偏振漂 移，从而造成信号光功率的波动，由于EDFA通常都工作在饱和状态，信道数增加或减少时，会使其增益会相应降低或增大，进而导致光纤的非线性效应增大，所以EDFA 的 增益控制在光通信网络中十分重要。目前我们常用光纤光栅进行增益控制，其原理就是 利用光纤光栅反射EDFA的ASE光或者双光栅谐振光作为增益的控制光，从而实现信号的增益均衡。 EDFA 几乎是WDM系统中理想光的放大器，由于其增益与波长有关，导致EDFA 增益谱的不平坦，因此必需采用增益平坦技术。目前比较广泛采用的是利用长周期光纤光栅进行增益平坦，其原理是将不同的长周期光纤光栅组合，使其光谱特性设计成与增益谱相反的波形，最终获得很好的增益平坦度。
1.3光纤光栅的近期研究进展
从 1978 年 Hill 及其同事在掺锗光纤中制造出全息光栅以后，光纤光栅的研究就引 起了人们非常大的兴趣。1989 年，美国联合技术研究中心G.Meltz 等人最终实现了光纤 Bragg 光栅的UV 激光侧面的写入技术，使光纤光栅的制作
