《宽带隙光纤光栅》课件

宽带隙光纤光栅宽带隙光纤光栅是一种重要的光学元件，在光通信、光纤传感、光FBG纤激光器等领域有着广泛的应用本课件将深入介绍的基本原理、结FBG构、制作方法、特性以及在各个领域的具体应用光纤光栅的基本原理原理概述光栅方程的基本原理是利用光纤芯层折射率的周期性变化，将特的反射波长由其光栅周期和光纤芯层的折射率决定，可FBG FBG定波长的光反射回来，形成光栅该原理与传统的衍射光栅类以通过以下公式来计算似，但由于光纤光栅是利用光纤芯层材料的折射率变化来实现的，因此具有更高的效率和精度光纤光栅的结构基本结构类型的基本结构包括光纤芯层、包层和光栅区域光栅区域主要分为两种类型周期性光纤光栅和啁啾光纤光栅FBG FBG是光纤芯层折射率周期性变化的区域，通常采用周期性光刻、周期性光纤光栅的光栅周期是恒定的，而啁啾光纤光栅的光栅激光诱导或紫外曝光等方法制作周期是随位置变化的，可以实现宽带反射光纤光栅的制作方法光刻法激光诱导法利用光刻技术在光纤芯层表面利用激光束照射光纤，使光纤制作周期性图案，然后通过蚀芯层的材料发生光化学反应，刻或扩散等工艺改变光纤芯层从而改变折射率的折射率紫外曝光法其他方法利用紫外光照射光纤，使光纤除了上述方法之外，还有氢载芯层的材料发生光聚合反应，荷法、热处理法等制作的FBG从而改变折射率方法光纤光栅的特性高反射率窄带滤波高精度环境稳定性的反射率可以达到具有非常窄的带宽，的中心反射波长精度具有良好的环境稳定FBG FBG FBG FBG以上，这使得它在光可以有效地滤除特定波长的可以达到以下，这性，可以耐受高温、高压和99%10pm纤通信和传感领域具有广泛光，这使其在光纤通信和传使得它在光纤传感领域具有辐射等恶劣环境的应用价值感领域具有独特的优势很高的灵敏度和精度光纤光栅的应用领域光通信1光纤传感2光纤激光器3滤波器4其他领域5光纤光栅在光通信中的应用波分复用信号放大WDM可用于实现系统中的通可用于实现光纤放大器FBG WDMFBG道选择和滤波，提高光纤通信的容中的增益平坦化，提高信EDFA量和效率号放大效率光纤链路监控可用于监测光纤链路中的温度FBG和应变变化，确保光纤通信的稳定性光纤光栅在光纤传感中的应用温度传感器FBG对温度变化敏感，可用于制作高精度温度传感器，广泛应用于工业自动化、环境监测等领域应变传感器FBG对应变变化敏感，可用于制作高精度应变传感器，广泛应用于桥梁监测、航空航天等领域压力传感器FBG对压力变化敏感，可用于制作高精度压力传感器，广泛应用于石油天然气、医疗器械等领域振动传感器FBG对振动变化敏感，可用于制作高精度振动传感器，广泛应用于机械故障诊断、安全监控等领域光纤光栅在光纤激光器中的应用光纤激光器的腔体光纤激光器的增益控制光纤激光器的调制123可用于实现光纤激光器的腔可用于实现光纤激光器的增可用于实现光纤激光器的频FBG FBG FBG体谐振，控制激光器的输出波长益控制，提高激光器的输出功率率调制和强度调制，拓展激光器和带宽和稳定性的应用领域光纤光栅在滤波器中的应用光谱滤波时间延迟滤波波长调谐滤波具有窄带滤波特性，可用于实现可以实现时间延迟滤波，例如在可以实现波长调谐滤波，例如在FBG FBG FBG光谱滤波，例如在光通信系统中选择特光纤通信系统中对信号进行整形和补偿光谱分析仪中对不同波长的光进行选择定波长的信号光纤光栅在光纤调制器中的应用12光强度调制光相位调制可以用于实现光强度调制，例可以用于实现光相位调制，例FBG FBG如在光纤通信系统中对信号进行编如在光纤通信系统中对信号进行调码制和解调光纤光栅在光纤光开关中的应用光路切换光信号路由可以用于实现光路切换，可以用于实现光信号路FBG FBG例如在光纤通信系统中选择由，例如在光纤网络中将信不同的光路号发送到不同的目的地光纤光栅在光纤光柵中的应用光栅阵列可以组成光栅阵列，实现多通道光谱滤波或光信号路由FBG光纤光栅在光纤光栅稳定器中的应用波长稳定1可以用于实现光纤激光器的波长稳定，提高激光器的稳定性FBG频率稳定2可以用于实现光纤激光器的频率稳定，提高激光器的FBG频率精度光纤光栅在光纤频率稳定器中的应用频率参考1可作为频率参考，用于实现高精度频率稳定器，提高激光FBG器的频率精度和稳定性频率控制2可用于控制激光器的频率，实现高精度频率调制和解调FBG频率锁定3可用于锁定激光器的频率，使激光器输出稳定的频率FBG光纤光栅在光纤陀螺仪中的应用干涉仪旋转测量Sagnac可用于实现干涉可用于测量旋转速度和角FBG SagnacFBG仪中的光路控制，提高陀螺仪度，应用于航空航天、导航等的灵敏度和精度领域光纤光栅在光纤水听器中的应用水下声波检测水下通信可用于检测水下声波，例如用于水下目标探测、海可用于实现水下通信，例如用于海底监测、水下机FBG FBG底地震监测等器人控制等光纤光栅在光纤水位传感器中的应用12水位测量水位控制可用于测量水位变化，例如用可用于控制水位，例如用于水FBG FBG于水库监测、河流监测等利工程、灌溉系统等光纤光栅在光纤温度传感器中的应用温度监测可用于监测温度变化，例如用于工业过程控制、环境监测等FBG光纤光栅在光纤应变传感器中的应用应变测量可用于测量应变变化，例如用于桥梁监测、航空航天FBG等结构监测可用于监测结构物的应变状态，例如用于桥梁、大坝、FBG隧道等光纤光栅在光纤腐蚀传感器中的应用腐蚀监测腐蚀控制可用于监测金属材料的腐蚀程度，例如用于管道监测、可用于控制金属材料的腐蚀过程，例如用于防腐蚀涂层FBG FBG桥梁监测等监测、腐蚀防护等光纤光栅在光纤振动传感器中的应用振动测量振动控制12可用于测量振动频率和可用于控制振动，例如FBG FBG幅度，例如用于机械故障诊用于减振、隔振等断、安全监控等光纤光栅在光纤压力传感器中的应用压力测量1可用于测量压力变化，例如用于石油天然气、医疗器FBG械等压力控制2可用于控制压力，例如用于工业过程控制、航空航天FBG等光纤光栅在光纤位移传感器中的应用位移测量位移控制可用于测量位移变化，例可用于控制位移，例如用FBG FBG如用于机械加工、精密测量等于自动化控制、机器人控制等光纤光栅在光纤光电探测器中的应用光信号检测可用于检测光信号，例如用于光通信系统、光纤传感系统等FBG光纤光栅在光纤光谱分析仪中的应用光谱测量1可用于测量光谱，例如用于环境监测、材料分析等FBG光谱分析2可用于分析光谱，例如用于光纤通信系统中的信号分FBG析光纤光栅在光纤光源中的应用12光源稳定光源调制可用于稳定光源的输出波长和可用于调制光源的输出波长和FBGFBG功率，例如用于光纤通信系统、光功率，例如用于光纤通信系统、光纤传感系统等纤传感系统等光纤光栅在光纤光开关中的应用光路切换光信号路由可用于实现光路切换，可用于实现光信号路由，FBGFBG例如在光纤通信系统中选择例如在光纤网络中将信号发不同的光路送到不同的目的地光纤光栅在光纤光隔离器中的应用光隔离光信号保护可用于实现光隔离，防止光信号从输出端返回到输入端，可用于保护光信号，防止光信号受到干扰，例如在光纤FBGFBG例如在光纤激光器中防止光信号反射通信系统中防止光信号受到反射噪声的影响光纤光栅在光纤光耦合器中的应用光信号耦合1可用于实现光信号耦合，例如将光信号从一个光纤传FBG输到另一个光纤光信号分束2可用于实现光信号分束，例如将光信号分成多个光束FBG光纤光栅未来的发展趋势高精度1多功能2低成本3小型化4智能化5。