摘要：文中闡述了光纖光柵技術(shù)在光纖通信產(chǎn)品中的應(yīng)用, 拉曼光纖放大器結(jié)合EDFA等稀土摻雜光纖放大器必將成為未來寬帶、高速、長距離光通信傳輸實現(xiàn)光放大的理想方案。

    關(guān)鍵詞：光柵技術(shù) 拉曼光纖放大器 應(yīng)用展望

    1.概述

    光纖光柵的三大用途包括對光線的控制、合成和路由，在光纖技術(shù)、光纖通信及光纖傳感等高技術(shù)領(lǐng)域中極其廣泛的應(yīng)用。光纖光柵的一個重要應(yīng)用是使各種全光纖器件，如光纖激光器、光纖調(diào)制器、光纖濾波器、光纖波復(fù)用和解復(fù)用器、光纖光柵色散補償器件等的研制成為可能，同時將各種全光纖器件集成在一段光纖里，形成諸多集成型光纖通信系統(tǒng)也成為可能。將來光通信系統(tǒng)中如果沒有光纖光柵就如同電子回路中沒有電子器件一樣。所以普遍認為，光纖光柵的研制成功是繼摻鉺光纖放大器（EDFA）之后在光纖領(lǐng)域中的又一次重大技術(shù)突破。光纖光柵是利用光纖中的光敏性而制成的。所謂光敏性,是指強激光通過摻雜光纖時,光的折射率將隨光強的空間分布發(fā)生相應(yīng)的變化,變化的大小與光強成線性關(guān)系。如用特定濾的激光干涉條紋(全息照相)從側(cè)面輻照摻鍺光纖,就會使其內(nèi)部折射率呈現(xiàn)周期性分布,并保存下來,成為光纖光柵。這種光柵在大約500℃以下穩(wěn)定不變,但用500℃以上的高溫加熱就可擦除，一般可選用光敏光纖或載氫光纖作為光纖光柵的制作原料。光纖光柵制作簡單、性能穩(wěn)定可靠、體積小、器件微型化、易于集成電，因為它本身就是一段光纖，所以與其它光纖器件、系統(tǒng)易于連接，耦合損耗小。光纖布拉格光柵是一小段光纖,一般幾毫米長,其纖芯折射率經(jīng)兩束相互干涉的紫外光照射后產(chǎn)生周期性地調(diào)制,干涉條紋周期由兩光束之間的夾角決定,大多數(shù)光纖的纖芯對于紫外光來說是光敏的,這就意味著將纖芯直接曝光于紫外光下將導(dǎo)致芯折射率永久性變化。這種光布拉格光柵的基本特性就是以共振波長為中心的一個窄帶光學濾波器。該共振波長稱為布拉格波長λB=2neff∧,neff為光纖的有效折射率。布拉格光柵的另一個特性 是其色散特性,利用該特性可對光纖色散進行有效地補償。光纖布拉格光柵的反射、透射和色散特性可以根據(jù)需要，制作成各種各樣的形式，反射譜的邊�？梢酝ㄟ^調(diào)制強度的漸變得到抑制,線性調(diào)頻光柵可以增加帶寬并獲得大的色散,波動光柵可以在光譜的中心產(chǎn)生凹陷,從而制成光纖光柵帶通濾波器光纖光柵在光纖通信中的應(yīng)用。

    2.光纖光柵在光纖通信中的應(yīng)用

    2.1波分復(fù)用/解復(fù)用器

    光纖光柵的一個基本特性就是以共振波長為中心的一個窄帶光學濾波器, 它具有很好的選頻作用,所以它可以被用作密集波分復(fù)用系統(tǒng)的解復(fù)用器, 光纖光柵波分復(fù)用/解復(fù)用器由在光纖馬赫-曾德干涉儀的兩個干涉臂上具有兩個完全相同的布拉格光纖光柵組成。經(jīng)波分復(fù)用后若干個波長的信息流(假設(shè)為λ1、λ2λ7)從端口1輸入,若光柵的共振波長為λ4,則λ4的光將在端口2出現(xiàn),而其余的光將在端口4輸出。理想情況下,干涉儀的兩個臂完全平衡,則端口3不會有光輸出。由于復(fù)用和解復(fù)用的固有對稱性,可以使用這種器件作為波分復(fù)用器，此時,λ4波長的光從端口3輸入,與從端口1輸入的已復(fù)用的其他波長的光復(fù)用,從端口4輸出。如果放置具有不同共振頻率的成對光機于干涉臂上,則可以同時插入或解出多個不同的波長的信道。 光纖光柵的波分復(fù)用解復(fù)用器有較低的插損,現(xiàn)在歐美有些廠商可提供50GHZ、100GHZ的8－120通道的光纖光柵波分復(fù)用器，插損指標遠低于同類 AWG產(chǎn) 品。

    2.2光纖濾波器

    利用光纖布拉格光柵反射布拉格共振波長附近光的特性,可以做成波長選擇分布式反射鏡或帶阻濾光器，如果在一個2×2光纖耦合器輸出側(cè)的兩根光纖上寫入同樣的布拉格光柵，利用這種原理也可以制成法布里---珀羅標準具型帶通濾波器。光柵的濾波特性可制作GFF（增益平坦濾波器），可廣泛應(yīng)用于DWDM 光纖 放大器32通道及以上，目前除Thin Fil技術(shù)，光纖光柵也是較好的選擇方案之一，slanted和chirped的光柵技術(shù)GFF產(chǎn)品已在市場上推廣，但真正解決溫度、濕度的長時間的穩(wěn)定可靠性能，將是系統(tǒng)廠商能否大批使用的關(guān)鍵所在。

    2.3色散補償器

    對于普通單模光纖,在1550nm處色散值為正,處在反常色散區(qū), 蘭移分量較紅移分量傳播得快。光纖chirp光柵能對色散補償?shù)脑硎?當這種光脈沖通過線性chirp光柵后,蘭移分量的時延比紅移分量的時延長,正好起到了色散均衡作用,從而實現(xiàn)了色散補償,色散補償?shù)臋C理可以進一步理解為,線性chirp光纖光柵在光柵的每一點都可視為有一個本地布拉格波長的通帶和陰帶。若使光柵周期大的一端在前,使紅移分量在光柵前端反射,而蘭移分量在光柵末端反射,因此蘭移分量比紅移