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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、可与其他光纤器 件融成一体等特性，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。由于无线电频谱和电缆带宽非常有限，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，但是由于量子效应导致光纤线路中各种 复用/解复用和光电/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 电和电 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。 　　光纤光栅的出现使许多复杂的全光网通信成为可能。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。利用光纤光栅这一特性可构成许多性能独特的光电子 器件。研究表明光纤光栅以及基于光纤光栅的器件已经能够解决全光通信系统中 许多关键技术。 　　光纤光栅的特点 　　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 纤光栅成为目前最有发展前途、最具代表性和发展最为迅速的光纤无源器件之一。 　　光纤光栅的分类 　　根据不同法分类标准，可以把光纤光栅分成不同的类别： 　　（1）光纤光栅按其空间周期和折射率系数分布特性可分为： 　　①均匀周期光纤布喇格光栅：通常称为布喇格光栅，是最早发展起来的 一种光栅，也是目前应用最广的一种光栅。折射率调制深度和栅格周期均为常数， 光栅波矢方向跟光纤轴向一致。此类光栅在光纤激光器、光纤传感器、光纤波分 复用/解复用等领域有重要应用价值。 　　②啁啾光栅：栅格间距不等的光栅。有线性啁啾和分段啁啾光栅，主要 用来做色散补偿和光纤放大器的增益平坦。 　　③闪耀光栅：当光栅制作时，紫外侧写光束与光纤轴不垂直时，造成其 折射率的空间分布与光纤轴有一个小角度，形成闪耀光栅。 　　④长周期光栅：栅格周期远大于一般的光纤光栅，与普通光栅不同，它 不是将某个波长的光反射，而是耦合到包层中去，目前主要用于 EDFA 的增益平 坦和光纤传感。 　　⑤相移光栅：在普通光栅的某些点上，光栅折射率空间分布不连续而得 到的。它可以看作是两个光栅的不连续连接。它能够在周期性光栅光谱阻带内打 开一