Волоконная брэгговская решетка

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Волоконная брэгговская решетка (ВБР)распределенный брэгговский отражатель (разновидность дифракционной решетки), сформированный в сердцевине оптического волокна. ВБР обладают узким спектром отражения, используются в волоконных лазерах, волоконно-оптических датчиках, для стабилизации длины волны лазерных диодов и т. д.

Свойства[править | править исходный текст]

В основе волоконных брэгговских решетках лежит явление дифракции, возникающей, если у материала сердцевины оптического волокна периодически изменяется показатель преломления. Период модуляции \Lambda подбирают таким образом, чтобы в отражении (рассеянии назад) возникал резонанс на нужной длине волны. Если средний показатель преломления структуры n, то резонансная длина волны равна

\lambda_{B} = 2 n \Lambda

При периоде структуры 530 нм резонанс отражения возникает на длине волны около 1540 нм. Для сравнения у длиннопериодной волоконной решетки период составляет 100 мкм и более.

Характерная длина ВБР от 1 мм до нескольких см, то есть количество штрихов тысячи и десятки тысяч. Амплитуда модуляции показателя преломления — нескольких единиц 10^{-4}. Большое количество штрихов при малом изменении показателя преломления приводит к узкому спектру коэффициента отражения — ширина обычно составляет доли нм.

Период структуры и резонансная длина волны изменяется при механическом сжатии или растяжении. Это используется в волоконно-оптических датчиков и для перестройки длины волны генерации лазера. Изменение температуры приводит к изменению показателя преломления вещества и также сдвигает резонансную длину волны.

Технология изготовления[править | править исходный текст]

Плавленый кварц с добавками германия (материал сердцевины оптического волокна) или некоторых других элементов меняет показатель преломления под воздействием ультрафиолетового излучения. Волоконная брэгговская решетка формируется при интерференции двух пучков УФ излучения, сфокусированных цилиндрической линзой в область сердцевины в направлении, поперечном оси оптического волокна. Для этого пучок УФ лазера, делится на 2 части.

Запись волоконных брэгговских решеток в схеме с интерферометром Ллойда

Применяются различные схемы записи ВБР: непосредственно с помощью фазовой маски, делением пучка с помощью фазовой маски или делительной пластинки и сведением с помощью дополнительных зеркал, а также с помощью интерферометра Ллойда. Участок волокна, в котором записывается ВБР, очищается он полимерного покрытия, которое поглощает УФ излучение.

Для записи ВБР могут использоваться различные лазеры: вторая гармоника непрерывного аргонового ионного лазера, эксимерные KrF- и ArF-лазеры, четвертая гармоника Nd:YAG-лазера.

Помимо интерференционного метода записи существует поточечный, когда штрихи формируются поочередно жестко сфокусированным излучением. Продемонстрировано, что кроме ультрафиолетовых лазеров, могут использоваться фемтосекундные (ИК и гармоники).

См. также[править | править исходный текст]

Ссылки и литература[править | править исходный текст]

  1. С.А. Васильев, О.И. Медведков, И.Г. Королев и др. Волоконные решетки показателя преломления и их применения. Квант. электроника, 2005, 35 (12), 1085–1103 http://www.quantum-electron.ru/php/paper_rus.phtml?journal_id=qe&paper_id=13041