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光學百科-布拉格光柵(Bragg gratings)

來源:聯(lián)合光科技(北京)有限公司   2025年04月23日 14:31  

定義:
包含周期性折射率調(diào)制的反射結構。

光學布拉格光柵是具有周期性變化折射率的透明裝置,在某一特定波長附近的波長區(qū)域(帶寬)的反射率很大,該波長滿足布拉格條件: 

  

其中λ 是真空波長,n是折射率,θ 是在介質(zhì)中相對于正入射的傳播角度, Λ 是光柵周期。如果滿足以上條件,光柵的波數(shù)與入射和反射波的波數(shù)差是匹配的。 
其它波長的光則幾乎不受布拉格光柵的影響,不過還是會在反射光譜中產(chǎn)生一些旁瓣。類似的,其它入射角度的光束也幾乎不存在反射。 
布拉格波長附近的光束,當光柵足夠長時,即使很弱的折射率調(diào)制都能實現(xiàn)幾乎全反射。由于反射率和折射率與波長有關,布拉格光柵可用做光纖濾波器。 
  
1:布拉格光柵中包含玻璃塊用來反射滿足布拉格條件的入射光束(左側)。而其它入射角度的光束則幾乎不存在反射。 

光纖布拉格光柵示例 

  • 將布拉格光柵做成體材料(例如,采用玻璃或者聚合物),通常是采用相干紫外光照射光敏玻璃,利用干涉效應進行空間調(diào)制,這稱為體布拉格光柵(如圖1)。它們的反射帶寬比介質(zhì)薄膜反射鏡的帶寬小很多,因為它們的折射率差較低,可以采用長相互作用長度來進行補償。(可以實現(xiàn)峰值反射率為99.9%)體布拉格光柵可用于激光二極管中的輸出耦合器中;小的反射帶寬可以得到窄的輻射帶寬(線寬)以及輻射波長對溫度的依賴性較低,這在泵浦固態(tài)激光器時非常有利。還可以在固態(tài)激光器的激光器諧振腔中加入體布拉格光柵,可以穩(wěn)定或者調(diào)諧輻射波長。然而當腔內(nèi)功率很高時(例如,幾十瓦特),存在很多有害的效應,例如反射譜會發(fā)生偏移并且反射率減小。當功率不太高時,體布拉格光柵還可以用于頻譜組束技術中。 

  • 光纖布拉格光柵是由光纖制作的。它可以反射光纖中的光,或者在多模光纖中得到各種類型的模式耦合。光纖布拉格光柵用于光纖激光器中可以固定波長,或者濾除掉特定波長成分,或者用在光纖放大器中實現(xiàn)增益平坦以及光纖傳感器中。 

  • 有些激光二極管包含內(nèi)置布拉格光柵(采用半導體技術制作)用來窄化和穩(wěn)定輻射波長(參閱分布布拉格反射激光器,分布反饋激光器)。



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