光钎通信器件第四章光纤光栅原理及应用

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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

光纤光栅

0 1.5506
0 1.5495
1.55
1.5505
0 1.551
折射率调制比较深的情况
均匀光纤光栅的反射谱实验图
均匀光纤光栅的时延特性 2 phase ( ) d d 2 d 2 c d d 2c d D 2 2 d d
时延 /ps
D
2
ˆ2 k2 R 0

2 R ( z ) c exp 2 ˆ z 1 ˆ2z c2 exp 2 待定系数 ˆ 2 i ˆ2 2 ˆ2z S ( z ) c1 exp 2 i 2 ˆ 2 i ˆ2 ˆ2z c2 exp 2 i
光栅的相位变化即chirp
2 neff ( z) neff ( z)1 v cos z ( z) * f ( z)
一个周期的光栅折射率改变的平均
n( z ) n0 neff ( z )
折射率改变的条纹对比度
切趾函数 Apodization
反射因子 S ( L / 2) / R ( L / 2)
def
边界条件

ˆ sinh 2 ˆ 2 L j 2 ˆ 2 cosh 2 ˆ2L

ˆ2L sinh 2

光栅衍射的原理及应用

原理

光栅衍射是一种光的波动现象，当光通过具有周期性结构的光栅时，会产生衍

射现象。光栅是由一系列平行且等间距的透明或不透明线条构成的光学元件。根据光波的干涉理论，当光通过光栅时，每个光栅的线条都会成为光波的次级波源，这些次级波源将会发生干涉。

根据光波的相位差，光栅衍射可以分为两类：振幅衍射和相位衍射。振幅衍射

是指光栅上的线条会使到达观察点的光波的振幅发生变化，从而产生明暗条纹。相位衍射是指光栅上的线条会改变到达观察点的光波的相位，从而产生干涉条纹。

光栅衍射的强度分布可以通过衍射方程来描述。衍射方程是根据透射或反射光

栅产生的光强分布与入射光波的波长、入射角度、光栅常数及条纹次序之间的关系。

应用

1. 光谱分析

光栅衍射广泛应用于光谱仪中。光通过光栅后，会被分解成不同波长的成分，

从而形成光谱。光栅衍射的特点是可以同时处理多个波长的光信号，并且可以提供高分辨率的光谱。

2. 显微镜中的分辨率提升

在显微镜中，光栅衍射可以用来提高图像的分辨率。通过在物镜前面添加一个

光栅，可以在样品的背景中生成干涉条纹，从而提高图像的清晰度和细节。

3. 光学编码器

光栅衍射在光学编码器中起着重要作用。光学编码器是一种用于测量位置、速

度和角度的设备，利用光栅衍射原理来实现高精度的测量。通过检测光栅上的干涉条纹，可以确定位置或移动方式。

4. 光栅显示技术

光栅显示技术被广泛应用于现代平板显示器和投影仪中。光栅衍射器件通过控

制不同光栅的亮度，可以产生高分辨率的图像。光栅显示技术具有显示效果好、图像清晰且节约能源的特点。

精品课件-光纤通信(第二版)(张宝富)-第4章无源光器件

第4章无源光器件
第4章无源光器件
4.1 光纤连接器 4.2 光纤耦合器 4.3 光开关 4.4 光纤光栅 4.5 光滤波器 4.6 WDM合波/分波器 4.7 光隔离器与光环形器 4.8 光锁相环与非线性光环镜NLOM 习题四
第4章无源光器件
4.1 光纤连接器
对于任何一个光纤线路，必须考虑的一个重要问题是光纤之间的低损耗连接方法。这些连接存在于光源与光纤，光纤与光纤以及光纤与光检测器之间。光纤连接需要采用何种技术，取决于光纤是永久连接还是可拆卸的连接。一个永久性的连接通常指的是一个接头，而一个易拆卸的连接则称为连接器。接头一般常见于线路中间两根光缆中的光纤之间的连接，连接器常位于光缆终端处，用于将光源或光检测器与光缆中的光纤连接起来。
对接类型的连接器采用金属、陶瓷或模制塑料的套圈，这些套圈可以很好地适配每根光纤和精密套管。将光纤涂上环氧树脂后插入套圈内的精密孔中。套圈连接器对机械结构的要求包括小孔直径尺寸以及小孔相对于套圈外表面的位置。
第4章无源光器件
图4.2 (a) D2>Ｄ1; (b) NA1>NA2; (c) MFD1>MFD2
第4章无源光器件
4.1.2 光纤连接方法光纤连接是指两根光纤之间的永久或半永久
连接，它的典型应用在于建立一个很长的光链路，或者用在不需要经常连接和断开光纤的情况中。为了实施和计算这样的连接，必须考虑的因素有两根光纤的几何差异、光纤在接点时的对准误差和接头的机械强度。这里介绍光纤通信中常用的连接方法。

光纤光栅在各领域的应用

随着紫外写入光纤光栅制作技术的日趋成熟，人们逐渐认识到从光纤通信、光纤传感到光计算和光学信息处理的整个光纤领域都将由于光纤材料这种感光特性的发现而发生革命性的变化。尤其是在光纤通信方面，光纤光栅将影响到从光发送、光放大、光纤色散补偿到光接收的几乎每个方面。光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（外界入射光子与纤芯离子相互作用引起的折射率的洋机永久性变化）在纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜，利用这种特性可以构成许多独特性能的光纤无源器件。由光纤光栅提供选择性反馈的光纤激光器和半导体激光器已可实现线宽只有kHz量级的单纵模激光输出。在EDFA中使用光纤光栅，可以在整个放大器带宽内实现平坦的增益并有效地抑制放大器的自发辐射噪声(ASE)，同时极大地提高泵浦效率，从而对光信号实现接近理想水平的低噪声放大。采用光纤光栅可以制成结构简单、性能优良的全光纤波分复用器，用单个器件即可同时实现上下话路的功能。此外，适当设计的周期渐变(Chirp)光纤光栅在理论和实验上均被证明具有很强的色散补偿能力，它可以在很大程度上消除光纤色散对系统通信速率的限制。

除了其独特的光谱特征外，光纤光栅还具有体积小、插入损耗低以及与普通通信光纤良好匹配的优点。利用光纤光栅对波长的良好选择性和上述基于光纤光栅的各种器件和技术，可以很方便地在光纤线路上实现超高速数据的波分复用和全光解复用。因此，光纤光栅将是下一代超高速光纤通信系统中不可缺少的重要光纤器件。

1.光纤光栅在激光器中的应用

在光纤通信系统中，能够进行高速调制的窄线宽单频激光器对于高速率光纤通信系统的建立具有十分重要的意义。目前这种光源主要采用DFB或DBR结构的半导体激光器实现。但是这种半导体单纵模激光器的芯片制作工艺复杂，成本高，不利于高速调制，并且难于实现激射波长在0.1nm精度上的严格控制。光纤光栅的出现，在很大程度上使上述问题得到了解决。

光纤光栅在光通信领域中的应用

光纤光栅具有附加损耗小、体积小、能与光纤很好地耦合、可与其她光纤器件融成一体等特性,就是全光网中的关键技术器件。光纤光栅技术可以为全光通信系统中光源、光放大、色散补偿、光终端复接器(OTM) 、光交叉连接(OXC)等关键部件提供解决方案。本文介绍了光纤光栅在全光网络中所发挥的作用,阐述了光纤光栅的特点,对光纤光栅进行了分类,着重分析了光纤光栅在光通信系统中的典型应用,并对其发展前景作出了展望。

关键词:光纤光栅全光网络光纤无源器件

前言

随着信息业务量快速增长,语音、数据与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。由于无线电频谱与电缆带宽非常有限,其极限速率只有20Gb/s左右,即所谓的“电子瓶颈”。尽管人们引入了光通信,光作为信息传输的载体带宽达30THz以上,但就是由于量子效应导致光纤线路中各种复用/解复用与光电/电光转换器件处理电信号时仍存在着速率“瓶颈”,限制了信息的传输速率。进入20世纪90年代,以时分复用(TDM)为基础的电传送网难以适应需要,这使得人们再次意识到要突破电信号处理速率“瓶颈”就必须引入光信号处理方法,包括光信号的直接处理(即避免光电与电光转换,需要电信号时除外)及交叉连接等,这就导致以光波分复用(WDM)为基础的全光通信网(AON)成为人们研究的热点。

全光通信就是解决“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。全光通信网也就是目前国际上发展最快的领域,全光通信意味着在通信过程的各个环节都用光波来完成,中间无需任何光－电－光变换。全光通信的发展完全取决于网络中光放大、光补偿、光交换以及光处理等关键技术的发展。

光纤光栅

• 如果光纤纤芯对光子敏感, 光纤芯中的折射率就被永久地改变了, 尤其是在干涉区中光强强的位置要比光强弱的位置改变得多。于是，折射率扰动(折射率光栅) 就形成了, 且其光栅周期与干涉光场的空间周期相同。
• 这种折射率光栅起到了一个分布布拉格反射器的作用, 它可将前向传输光耦合到反向传输光束中。
• 对比式( 5. 16) 和式( 5. 17) 可以看出, 要对同一波长发生谐振, 透射式光栅的周期要远远大于反射式光栅。
• 透射式光栅又被称为长周期光纤光栅, 反射式光栅又被称为短周期光纤光栅。
5.5.3 光纤光栅的基本分类
• 光纤光栅按照不同的标准来划分, 就有不同的分类。
• 按照周期划分, 光纤光栅可以分为两类: • 一类是布拉格光栅, 也称为反射光栅和短周
neff1 neff 2
5.15
5.16
式中, neff1 为入射模式有效折射率, neff2 为衍射模式有效折射率。
• 对于反射式光纤光栅, 衍射模和入射模的传播方向相反, 如果两模式是相同的, 则有 θ2 = - θ 1 , 式( 5. 15) 可以改写为
2neff 2n
• 折射率调制深度越强, 光栅的反射率就越高、带宽就越宽。光栅的长度越长反射率就越高, 而带宽就越窄。
• 谐振峰两边的旁瓣分散了光能量, 不利于光纤光栅的应用, 所以均匀光纤光栅的边模 (旁瓣)抑制比是表征其性能的主要指标之一。

光纤光栅原理及应用

光纤光栅是一种能够利用光波与光波之间的相互作用来改变光传输特

性的设备。它由光纤材料构成，其中包含了周期性的折射率变化结构。光

纤光栅可以通过改变光纤中折射率的周期性分布来控制光波的传输和分散

特性。光波在光纤光栅中传输时，会与光栅结构发生相互作用，导致光波

的部分传播方向改变，从而实现光的分散和耦合。

光纤光栅的原理可以分为两个方面：折射率的周期性变化和布拉格条件。在光纤中引入折射率的周期性变化可以通过多种方式实现，例如通过

分子扩散法、电子束曝光法和激光干涉法等。当光波射入具有这种周期性

折射率变化的光纤中时，它会受到布拉格条件的限制。布拉格条件是指光

波在光纤中的传播距离等于光栅周期的整数倍，这样才能出现相长干涉的

现象。当满足布拉格条件时，入射光波会被反射或透射，而不满足布拉格

条件的光波会被耗散。

光纤光栅具有很多应用，以下是几个典型应用的介绍。

1.光纤传感

光纤光栅可以用于构建高灵敏度的光纤传感器。通过光栅的周期性变化，可以控制光波在光纤中的传播特性，从而实现对外界环境的测量。例如，通过测量光栅传感区域中光波的透射光强，可以实现温度、压力、应

力等物理量的测量。

2.光纤通信

光纤光栅在光纤通信中也有重要的应用。通过在光纤中引入光纤光栅，可以实现在光纤中选择性耦合和过滤光波的功能。光纤光栅可以用于实现

光纤放大器和光纤滤波器等光学器件，从而提高光纤通信系统的性能和功能。

3.光纤激光器

光纤光栅还可以用于光纤激光器的制备。通过在光纤中引入光纤光栅，可以实现光纤内部的反射和增益介质的选择性放大，从而实现光纤激光器

光栅的结构及工作原理

光栅是一种光学元件，它具有特殊的结构和工作原理，广泛应用于光谱仪、激光器、光纤通信等领域。本文将详细介绍光栅的结构和工作原理。

一、光栅的结构

光栅通常由一系列平行的凹槽或者凸槽组成，这些凹槽或者凸槽被等间距地刻在透明或者反射的基底上。光栅的结构可以分为两种类型：反射光栅和透射光栅。

1. 反射光栅

反射光栅的基底材料通常是金属或者玻璃，凹槽是通过机械刻蚀或者光刻技术创造的。光线照射到反射光栅上时，一部份光线被反射，一部份光线被衍射。

2. 透射光栅

透射光栅的基底材料通常是玻璃或者光纤，凸槽是通过机械刻蚀或者光刻技术创造的。光线照射到透射光栅上时，一部份光线被透射，一部份光线被衍射。二、光栅的工作原理

光栅的工作原理基于衍射现象，当入射光线照射到光栅上时，光线会发生衍射现象，即光线会沿着不同的角度传播。

1. 衍射定律

根据衍射定律，入射光线的角度和衍射角度之间存在关系。对于反射光栅，衍射角度可以通过入射角度和光栅的刻线间距计算得出。对于透射光栅，衍射角度还受到光栅的折射率和光线波长的影响。

2. 光栅方程

光栅方程描述了入射光线的角度、衍射角度和光栅的特性之间的关系。根据光栅方程，可以计算出光栅的衍射效果，包括衍射角度、衍射级数和衍射强度。

3. 光栅的应用

光栅的衍射效果可以用于光谱仪、激光器和光纤通信等领域。在光谱仪中，光栅可以将不同波长的光线分离出来，实现光谱分析。在激光器中，光栅可以用作输出耦合器，将激光光束耦合到光纤中。在光纤通信中，光栅可以用于波分复用和波长选择器。

总结：

光栅的工作原理及应用方法

1. 引言

光栅是光学中常用的一种光学元件，它利用光的干涉原理实现光的分光衍射。本文将介绍光栅的工作原理和常见的应用方法，帮助读者更好地理解和应用光栅。

2. 光栅的工作原理

光栅是由许多平行、等间隔分布的透明或不透明线条组成的光学元件。当通过光栅的时候，光线会发生衍射现象。光栅的工作原理可以归结为两个重要的现象：衍射和干涉。

•衍射：当光线通过光栅时，栅线会对光线进行衍射，使光线发生偏折。不同衍射角度的光线会形成不同的波长光束。

•干涉：当通过光栅的光线在焦点处交汇时，光线会相互干涉，形成干涉花纹。这种干涉花纹可以被用来分析光的波长和光的强度等信息。

3. 光栅的应用方法

光栅由于具有较高的光谱分辨率和较小的尺寸，被广泛应用于光学领域中的多种实际应用中。下面介绍几种常见的应用方法。

3.1 光谱仪

光谱仪是光栅应用的一种重要方法。通过将光线通过光栅，可以将光线分成不同波长的光束，然后使用相应的光电探测器来测量不同波长的光的强度。通过分析光束的强度，可以获得光的光谱信息，进而研究物质的成分和性质。

3.2 光存储

光栅在光存储中的应用也非常广泛。通过使用激光束写入光栅，可以将光栅存储的信息编码到光栅中。然后，使用激光束读取光栅，可以重新获取到存储在光栅中的信息。

3.3 光通信

光栅还可以用于光通信中。例如，光纤通信中的光栅会被用作滤波器。通过光栅，可以将特定波长的光信号分离出来，提高光通信系统的传输效率和可靠性。

3.4 光刻

光刻是微电子制造过程中的一种重要技术。光栅在光刻中被用作模板，通过将光线通过光栅，可以将光栅上的图案投射到光敏感材料上，从而在材料上形成所需的细微图案。光刻技术广泛应用于集成电路的制造中。

光纤光栅的应用及原理图

1. 光纤光栅的概述

光纤光栅（Fiber Bragg Grating）是一种利用光纤的光栅结构对特定波长的光

信号进行选择性反射的光学元件。它具有许多优点，如光栅周期可调、紧凑、低损耗、可靠性高等，因此在光通信、光传感、激光器和光纤传感等领域有广泛的应用。

2. 光纤光栅的应用领域

光纤光栅在多个领域中得到广泛应用，下面将介绍其中的一些主要领域。

2.1 光纤通信

光纤光栅在光纤通信领域中起到重要的作用。通过光纤光栅可以实现光信号的

滤波、波长选择，提高光纤通信系统的传输性能和稳定性。光纤光栅还可以用于光纤传感和信号调制等应用。

2.2 光纤传感

光纤光栅可用于各种光纤传感应用，如温度传感、压力传感、应变传感等。通

过测量光纤光栅中反射的光信号的波长或强度变化，可以实现对环境参数的监测和测量。

2.3 激光器

光纤光栅在激光器中广泛应用。通过光纤光栅可以实现激光器的波长选择和模

式控制，提高激光器的性能和稳定性。光纤光栅还可以用于激光器的频率锁定和频率稳定等应用。

2.4 生物医学

光纤光栅在生物医学领域中有重要的应用。它可以用于生物体内的光纤传感，

如检测血压、心率等生理参数。光纤光栅还可以用于光学成像和光学治疗等应用。

3. 光纤光栅的工作原理

光纤光栅的工作原理基于光的干涉效应和衍射效应。当光信号传输到光纤光栅

中时，部分光信号会被光栅的周期结构反射或透射。光纤光栅的周期性折射率变化会引起光信号的光程差，从而产生干涉现象。通过调节光纤光栅的周期，可以选择性地反射或透射特定波长的光信号。

4. 光纤光栅的原理图

光纤光栅传感网络技术研究与应用

光纤光栅传感网络技术研究与应用
01 引言
03 研究现状
目录
02 关键技术介绍 04 应用场景
05 未来展望
07 参考内容
目录
06 结论
引言
随着科学技术的发展，传感器在各个领域的应用越来越广泛。其中，光纤光栅传感网络技术作为一种先进的传感器技术，具有高灵敏度、抗干扰能力强、传输距离远等优点，在工业生产、医疗卫生、建筑设施等领域得到了广泛应用。本次演示将详细介绍光纤光栅传感网络技术的现状、研究方法及其应用，并展望未来的发展趋势。
3、多功能化：研发多参数、多维度的光纤光栅传感器，实现对多种物理量的同步监测，拓展其应用范围，提高其实用价值。
4、市场化：加强光纤光栅传感器产品的市场推广和产业化，降低生产成本，提高市场竞争力，推动光纤光栅传感器在各领域的广泛应用。
结论
光纤光栅传感产业化技术作为光学传感领域的重要分支，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。本次演示介绍了光纤光栅传感器的制作原理、工艺流程、应用领域及未来发展趋势，分析了国内外研究现状及专利申请趋势，并列举了其在各个领域的应用场景。随着科学技术的不断进步和市场需求的增加，光纤光栅传感器将迎来更为广阔的发展空间，有望在未来的智能化和多功能化方面取得更多突破性成果。
引言
光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅原理而制成的传感器，具有灵敏度高、抗干扰能力强、传输距离远等优点。自20世纪90年代问世以来，光纤光栅传感器已经成为光学传感领域的重要分支，其应用范围涵盖了多个领域，如工业生产、医学检测、建筑设施、军事领域等。本次演示将围绕光纤光栅传感产业化技术展开详细论述，介绍其关键技术、研究现状、应用场景及未来发展趋势。

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。

光纤光栅原理及其应用

信息显示与光电技术B61114075 方华杰

光纤光栅原理及其主要应用

光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应变化的特性。而在纤芯内形成的空间相位光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。光纤光栅的种类很多，主要分两大类：一是Bragg 光栅（也称为反射或短周期光栅）；二是透射光栅（也称为长周期光栅）。光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅（chirp光栅）。目前光纤光栅的应用主要集中在光纤通信领域和光纤传感器领域。

在光纤传感器领域，光纤光栅传感器的应用前景十分广阔。由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、尺寸小（标准裸光纤为125μm）、重量轻、耐温性好（工作温度上限可达400℃~600℃）、复用能力强、传输距离远（传感器到解调端可达几公里）、耐腐蚀、高灵敏度、无源器件、易形变等优点，早在1988 年就成功地在航空、航天领域中作为有效的无损检测技术，同时光纤光栅传感器还可应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿等各个领域，还在土木工程领域（如建筑物、桥梁、水坝、管线、隧道、容器、高速公路、机场跑

道等）的混凝土组件和结构中，测定其结构的完整性和内部应变状态，从而建立灵巧结构，并进一步实现智能建筑。本文对光纤光栅传感器的原理及应用作简单介绍。

光纤光栅传感器技术及其应用

概述光纤光栅传感器的基本原理及实际应用，介绍了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学、和化学传感中的应用。

一、前言

1978年加拿大渥太华通信研究中心的K.O.Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应，并采用驻波写入法制成世界上第一根光纤光栅。1989年，美国联合技术研究中心的G.Meltz等人实现了光纤Bragg光栅（FBG）的UV激光侧面写入技术，使光纤光栅的制作技术实现了突破性进展。随着光纤光栅制造技术的不断完善，其应用的成果日益增多，从光纤通信、光纤传感到光计算和光信息处理的整个领域都将由于光纤光栅的实用化而发生革命性的变化，光纤光栅技术是光纤技术中继掺铒光纤放大器（EDFA）技术之后的又一重大技术突破。

光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应变化的特性。而在纤芯内形成的空间相位光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。光纤光栅的种类很多，主要分两大类：一是Bragg光栅（也称为反射或短周期光栅）；二是透射光栅（也称为长周期光栅）。光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅（chirp光栅）。目前光纤光栅的应用主要集中在光纤通信领域和光纤传感器领域。

光纤光栅特性及其在光通信中的应用

输出
（ＡＭＯＤ）、光滤波器、色散补偿器等光通信关键元件中有着重要的应用［— １６，在光通信发展中同样起着重要的作用。］１光纤光曩的光学特性光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（界入射光子和纤芯内锗离子相外互作用引起折射率的永久性变化），在纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在纤心内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。光纤光栅的Ｂａｇｒｇ反射波长可表示为：日＝２。人。五ｎ其中ｎｆ为光纤的有效折射率；Ａ为光纤光栅周期。如果折射率按正ｅ弦规律变化，反射频谱的带宽 △ 可以表示为
图２２定向耦合器型光纤光栅滤波器 ×２
输出
基于２定向耦合器型光纤光栅滤波器原理：当入射波长远时， ×２该滤波器与普通２定向耦合器一样，即将光纤１ ×２中的光波耦合到光纤２、
３ｈｈ传输，然后从其输出端输出；当入射波长接近时，入射光从光纤１耦
【高新技术产业发展】
鹱一
光纤光栅特性及其在光通信中的应用

光钎通信器件第四章光纤光栅原理及应用

光纤光栅原理及应用

光纤光栅

光栅衍射的原理及应用

精品课件-光纤通信(第二版)(张宝富)-第4章 无源光器件

光纤光栅在各领域的应用

光纤光栅在光通信领域中的应用

光纤光栅

光纤光栅原理及应用

光栅的结构及工作原理

光栅的工作原理及应用方法

光纤光栅的应用及原理图

光纤光栅传感网络技术研究与应用

光纤光栅的原理及应用

光纤光栅原理及其应用

光纤光栅传感器技术及其应用

光纤光栅特性及其在光通信中的应用

精品课件-光纤通信(第二版)(张宝富)-第4章无源光器件