【摘要】本文提出了光纖光柵在通信系統(tǒng)的應(yīng)用，利用壓電陶瓷電驅(qū)動可以改變形狀的特點(diǎn)，對光纖Bragg光柵的反射波長進(jìn)行調(diào)制，利用光纖光柵的窄帶特性實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中有效通信波長的調(diào)制，降低噪聲的干擾，有效提高信噪比。

【關(guān)鍵詞】光纖Bragg光柵光通信PZT

一、引言

光纖通信是人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。自從本世紀(jì)70年代初第一根實(shí)用化光纖問世以來，光纖通信這項(xiàng)高技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，并對人類社會生活產(chǎn)生了巨大的影響。人類社會正邁步進(jìn)入信息時代，光纖無可質(zhì)疑地成為信息交換中最重要的傳輸媒介。1978年，加拿大通信研究中心的K. O. Hill等人首次利用窄帶488 nm的激光制作了光纖Bragg光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）。光纖特性如張力、溫度、偏振發(fā)生變化，將會使光柵有效折射率或柵距改變，從而影響B(tài)ragg波長，這是光纖光柵應(yīng)用于傳感器的基礎(chǔ)。

二、光纖Bragg光柵的制作

目前，光纖光柵的制作技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但是全息干涉制作光纖光柵方法的提出，預(yù)示著光纖光柵具有實(shí)用化的商業(yè)前途，激起了研究者們的極大興趣，加、美、日、澳等國相繼投入了相當(dāng)?shù)难芯苛α?。繼全息干涉法制作光纖光柵后，光纖光柵制作技術(shù)朝方便靈活、穩(wěn)定可靠、光柵參數(shù)可控等方向發(fā)展，新的制作技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如相位Mask技術(shù)、單脈沖技術(shù)、點(diǎn)-點(diǎn)光柵寫入技術(shù)。其中相位Mask技術(shù)普遍被人們看好，且目前的工藝較為成熟。相位掩模板是經(jīng)刻蝕的玻璃光柵，對紫外光透明，并且相位掩模板經(jīng)特殊處理，使得零級衍射光被抑制，大部分衍射光集中在+ 1級和- 1級。紫外光照射時，掩模板的±1級衍射光互相干涉，沿光纖方向就形成了周期性的光強(qiáng)調(diào)制，從而形成光纖光柵。

相位Mask技術(shù)不僅能高效、可靠地制作光纖光柵，還能用于制作有特定頻譜響應(yīng)特性要求的光柵。比如，普通均勻光柵的反射頻譜在主峰兩側(cè)會有次極大（即旁瓣）的存在，在用于波分復(fù)用時，上述效應(yīng)會降低通道隔離度，引起串?dāng)_。但是，通過被稱為變跡的過程，使沿光纖長度方向的折射率調(diào)制呈鐘形曲線分布，可以有效地抑制旁瓣。因此本實(shí)驗(yàn)采用Mask技術(shù)制作光纖Bragg光柵。相位Mask技術(shù)還可用于制作所謂的啁啾光柵，啁啾是指沿光纖長度方向改變光柵周期以期展寬反射譜或改善時域、譜域特性。光纖光柵用于色散補(bǔ)償時，啁啾顯得特別重要。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光纖Bragg光柵通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。寬帶光源出射的激光通過光隔離器進(jìn)入3dB耦合器，在經(jīng)過FBG時由于其高反射特性，而被反射回3dB耦合器，通過光電探測器接收反射信號光，光電探測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，供計(jì)算機(jī)提供參考光的作用。FBG與壓電陶瓷（PZT）緊密粘貼在一起，計(jì)算機(jī)通過鋸齒波掃描電壓驅(qū)動PZT而影響FBG的折射率。而FBG收到外部應(yīng)力過程中會產(chǎn)生反射中心波長的漂移，因此光電探測器接收到新的反射信號，再經(jīng)由計(jì)算機(jī)對PZT重新驅(qū)動。

通信系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)驅(qū)動PZT時FBG和未驅(qū)動PZT時的反射譜并不一樣。計(jì)算機(jī)驅(qū)動PZT導(dǎo)致的形變會引起FBG中心反射波長的變化，其中心波長在1553.2nm。在PZT加載驅(qū)動電壓后，其中心波長漂移到1553.6nm，其漂移范圍在400nm。因此，根據(jù)通信系統(tǒng)所需要的有效波長而給出相應(yīng)的驅(qū)動電壓，可以很好的解決通信系統(tǒng)中噪聲對信號的干擾。光纖Bragg光柵制作方式簡單，材料來源廣泛，其成本很低。在大規(guī)模光通信系統(tǒng)中，可以使用光纖Bragg光柵陣列來實(shí)現(xiàn)多個通信波長的調(diào)制。其波長漂移范圍較大，完全可以實(shí)現(xiàn)未來的長距離、大容量、寬信道的通信系統(tǒng)。

四、結(jié)論

本文對光纖Bragg光柵的制備技術(shù)進(jìn)行了闡述，并采用Mask技術(shù)制作光纖Bragg光柵。利用光纖Bragg光柵的窄帶濾波和高反射特性，設(shè)計(jì)了以光纖Bragg光柵為基礎(chǔ)的光纖通信系統(tǒng)，并分析了該系統(tǒng)的工作原理以及未來的發(fā)展趨勢。本論文的提出，可以為未來光纖通信技術(shù)提供實(shí)驗(yàn)支持。

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