光纤光栅技术在光通信方面的研究

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摘要：通过对光纤光栅的发展、结构、应用进行简要分析，本文从其在激光器、复用/解复用器、分插/分复用器、光交叉连接、滤波器、色散补偿等方面的应用进行详细阐述，较全面的概括了光纤光栅技术在光通信方面的应用。

关键词：光纤光栅 光通信 应用

中图分类号：TN913 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0044-01

光纤光栅是加拿大的K.0.Hill等人于1978年在研究掺锗光纤的非线性特性时发现的。光纤光栅（FBG）是利用石英光纤的紫外光敏特性将光波导结构直接做在光纤上形成的光纤波导器件，其结构如图1所示。它遵循耦合波理论，入射光波和光纤光栅相互耦合，满足一定条件波长的光波被反射回来，其余则通过。其中反射波长，其中是有效折射率，是光栅周期。

光纤光栅继承了光纤传输损耗低、占空间小、波长选择性好、稳定性高、易于系统继承等特点，并且可以改变光的传输方向和模式，广泛应用于滤波器、模式选择器件、波分复用器、色散补偿、增益平坦等方面。

1、用作激光器[2]

光纤光栅在激光器中的应用主要体现在以下三个方面（如表1所示）：

光纤光栅激光器具体分类如图2所示。

2、用作复用/解复用器

波分复用和解复用器是先将不同波长的光信号集中，然后耦合并在光纤中传输，在终端处再将信号分解。图3所示为基于光纤光栅和环行器的复用/解复用器。

如图3所示，当多路信号从A输入经B输出，由于FBG的反射作用，波长为的信号被反射由端口C输出，并将其取出，其他信号同理取出，从而完成OWDM系统的解复用功能，将这个过程倒置就实现了复用功能。

3、用作分插/分复用器

光分插复用器可以根据需要实现网络信道与本地信道的信号互通，从而实现对网络容量的分配与管理。OADM系统的引入增加了网络的透明性、灵活性、可控性。如图2所示的是一种基于均匀光纤光栅的OADM。

4、用作光码分多址编码/解码器

码分多址(OCDMA)技术具有通信量大、信息安全性高、抗干扰衰减能力强等优点。OCDMA将CDMA技术与optical fiber communications相结合，使其具有异步、宽带、可靠和随机接入等特点。

5、用于光交叉连接

光交叉连接节点的作为网间信道的枢纽，具有自行恢复、波长HUB选择、随时重建、连续使用波长分区的特点。基于Bragg光纤光栅和环行器的光交叉连接单元中，多路复用信号从端口1、2进入环形器1、2，当依次通过各个光栅时，如果复用信号与光栅信号波长相同，则从该环形器输出端口输出，否则复用信号进行交叉输出。当多个节点交叉时，便构成了复杂光网络结构。

6、用作滤波器

长周期FBG和闪耀FBG可以作为滤波器使用并显示良好的性能，都可以被用作特定损耗来对EDFA的功率进行平衡，使其增益平坦从而均匀放大波长的增益，起到滤除噪声、均衡光功率的作用。

7、用于色散补偿

色度色散通过使光脉冲变形成为阻碍长距离光通信传输系统的主要因素。光纤的色散使得长波长分量落后于脉冲，短波长分量超前于脉冲，经过反射以后长短波分量之间产生时间上的延差，时光脉冲最终得到补偿。但当信道增多时，啁啾FBG就会暴露出带宽过窄的局限。均匀FBG采用透射式补偿，具有操作简单、补偿量高、连续可调的特点，但也存在不稳定、温敏度高等特点。

8、结语

综上，光纤光栅的应用广泛，文中提到的方面只是其众多应用中的一小部分，目前光纤光栅技术还处在发展阶段，很多应用仍处于实验室阶段，但随着光纤光栅技术的不断革新，光纤光栅的应用将推动高速光通信的发展，在未来光通信系统中发挥更大的作用。

参考文献

[1]凌远康,黄凡.光纤光栅在光通信中的应用[J].广西通信技术,2002(1).

[2]李松柏.光纤光栅在光通信中的应用研究[J].四川文理学院学报,2007,17(5).

作者简介

王金辉（1985年-），男，陕西黄龙人，本科学士，助理工程师。