Skip to content

ICT百科

通信与信息领域内的知识性网站

Menu
  • 首页
  • AI与算力
  • 光纤
  • 无线移动
    • 3G
    • 5G
    • 4G
    • xRAN
  • 6G
  • 光通信
    • WDM
    • PON
  • 交换路由
  • 半导体
  • 光器件与模块
  • 核心网
  • 原理
  • 物联网
  • 云计算
  • 通信人物
  • 设计与工程
  • 科谱
  • 通信百科文库
  • 通信企业
Menu

光纤布拉格光栅是怎样的?

Posted on 2024-04-152024-04-15 by 李, 东霏

在上一篇文章中”介质薄膜滤波器TFF””,我们讨论了介质薄膜滤波器TFF在波分系统中的分合波功能,今天我们将深入探索另一种同样具有此类功能的重要器件——光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)

普通光纤的内部结构主要由纤芯和包层构成,其中纤芯的折射率稍大于包层,确保光在适当条件下沿纤芯内部全反射

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

我们知道,光能在光纤中传输,本质上是我们人为的构建纤芯与包层的折射率差,从而当光以一定的角度射入光纤时,发生全反射。事实上,不同波长的光在特定折射率比值下表现各异,部分光会发生折射进入包层,而非全部保持在纤芯内。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

这是原因光波长是一个范围值,在一定折射率比值下,有的波长发生折射,有的波长发生反射。

那么,我们是否可以设计一种光纤,让它能够选择性地反射特定波长的光,同时让其他波长的光透射(折射)出去呢??

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

当然是可以的,这就是光纤布拉格光栅,Fiber Bragg Grating, FBG。即通过周期性调制光纤纤芯的折射率,使得特定波长的光在光纤中发生反射,从而筛选出特定的光信号,并透射其他波长的光。这就引出了我们今天的主角——光纤布拉格光栅。

布拉格光栅长成如下这样的(示意图)。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

这里的光栅周期(相邻两个折射率调制单元之间的距离)是特定设计的,当光栅周期约为入射光波长的一半时,所有反射光相干组合成一束具有特定波长的强反射。用公式表达为:2n⋅Λ=λBragg其中,n 是其有效折射率;Λ 是光纤布拉格光栅的周期,即相邻两个折射率变化的间隔长度;λBragg 是反射光的波长,即布拉格波长。

为了直观的呈现,我们取上面示意图中布拉格光栅中的一截(一维),如下。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

我们可以用“光学筛子”来比喻光纤布拉格光栅,选择性地让特定波长(也就是“粒径”合适)的光“卡”在光栅结构上,实现反射或透射。光纤布拉格光栅滤波器就是利用这个原理,在DWDM波分系统中与环行器或其他隔离组件配合,用作分合波器或者波长上下路。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)
添加图片注释,不超过 140 字(可选)

此时光栅的周期Λ是均匀的。跟上一篇文章“介质薄膜滤波器TFF”制作的滤波器类似,但这两者存在显着差异。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

在薄膜中,滤光片的折射率的变化是不连续的。 而在布拉格光栅中,折射率的变化是连续的,而且要小得多。另一个跟介质薄膜用作滤波器时不太一样的地方:介质薄膜滤波器是反射所有波长,如下图,而光纤布拉格光栅是反射具有明显波长的波,透射除了其他波(如上上一个图)。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

在上面的滤波器,包括用光纤光缨制作成GFF时,它的光栅周期Λ是均匀的。当然,这个周期Λ的长度可以是均匀也可以是不均匀的,比如说布拉格光纤光栅用于色散补偿时,光栅周期是不同的间距。

另外,折射率 n 和光栅周期 Λ 也受温度和应变力的影响。因此,光纤布拉格光栅的一个重要用途是制作传感器,如:应变传感和温度传感。

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

具体来说,如上图,当FBG受到拉伸或者压缩时,光纤会随之发生形变,导致光栅周期 Λ 的长度发生改变(拉伸时增大,压缩时缩短)。这种周期长度的变化会影响布拉格波长(λBragg)。

Category: 光器件与模块, 光纤

发表回复

要发表评论,您必须先登录。

🚀 有问题就有答案,点击提问 →

博主
李东霏
【香农信息技术研究院】

标签

4G 5G 5G NR 5G前传 5G承载 6G 50G PON 400G 800G DWDM F5G FDD FlexE G.654E G.709 GPON ISI LTE MIMO MPLS ODN Open RAN OSNR OTN PON ROADM Segment Routing SPN SRv6 TDD WDM 光与技术 光模块 光纤 区块链 华为 参考信号 同步 天线增益 数据中心 波长 相干技术 空芯光纤 诺基亚 路由器
您尚未收到任何评论。

友情链接:通往ICT之路文库,大功率电源培训,

© 2025 ICT百科 | 蜀ICP备2020035321号-1
微信支付
请使用 微信 扫码支付