在长途光纤干线中，由于中继放大和交换等环节受到电子器件对码速的限制，制约了光纤通信总容量的提高，全光通信构思应运而生，即各种光器件以光纤为载体来实现信号的传输及处理功能，例如将掺铒光纤激光器、掺铒光纤放大器(EDFA)、光纤耦合器、光纤光栅滤波器、光纤环行器以及其它各种高性能的全光纤器件组合到一条传输光纤中，方便地在一条光纤线路上同时实现对不同波长信道的复用和解复用。
^h#A7 g 光纤光栅（Fiber Grating）是基于光纤的光敏特性制成的一类重要的光纤型器件，它在在线光滤波、光耦合、光放大和信号检测等功能的实现中发挥了重要作用。所谓光纤的光敏特性是指在紫外光照射下，光纤的折射率随光强发生变化的特性。基于光敏特性，可以将特定的光栅结构写入到光纤中，如图1，形成满足各种应用要求的光纤光栅器件。光纤光栅中波导结构的周期一般在亚微米量级，也有几十到几百微米的。
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;A*s ub 光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构两类。非周期结构一般由周期结构经某种方式演变而来。光纤光栅从功能上可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅两类，色散补偿型光栅又称为啁啾光纤光栅。
f`\J%9U _O 长周期光纤光栅(LPFG)的光学性质是基于纤芯膜与包层膜的耦合来实现的。我们从理论上研究了LPFG，尤其是正弦啁啾LPFG的增益谱和色散的特性，在一定条件下得到较为理想的带阻滤波器。同时，我们还设计和制作了机械应力引入式LPFG，这种光栅不仅具有与光刻写的光栅类似的光学性质，而且成本较低、动态可调、可重复刻写。
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{'U 九十年代以来光纤光栅技术迅猛发展，由于光纤光栅具有体积小、插入损耗低、与光纤兼容性好以及独特的波长选择性等优点，该技术已经对包括光纤通信、光纤传感和光学信息处理等在内的整个光纤领域产生深远的影响。
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D 光纤激光器是人们很早就提出的一种适合于通信应用的激光器。利用光纤光栅带通滤波器的反射性，可以构成光纤激光器所需的谐振腔。其优点是光纤光栅的兼容性、输出稳定性和光谱纯度要比半导体激光器好；具有较高的光输出功率、极窄的线宽和较宽的调谐范围。
}g%&}`%' 目前光通信使用的标准光纤在波长1550 nm的色散值为17ps/nm/km，因而必须解决色散补偿问题。一个有效的解决方案是应用基于啁啾光纤光栅的色散补偿器。如图2所示，
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kI5LG6 光栅间距不等，短波长光(λ1)在近端反射，长波长光(λ2)在远端反射，不同点反射不同波长从而使反射回去的光波产生不同的时间延迟。粗略地估算表明，用约3.6 cm长度的啁啾光纤光栅在0.2 nm带宽就可补偿100 km长的标准光纤在波长1550nm的色散。
t=p"nI E 光纤光栅正成为高速光纤通信系统中不可缺少的关键器件之一。
光纤布拉格光栅在光通信中有着广泛的应用，它可以用作光带通滤波器，波长锁定器，激光器中的反射镜和增益均衡器等等。啁啾光纤布拉格光栅用来补偿光纤链路中的色散也已成为近年来广泛采用的方法。许多新的光栅结构是色散补偿器和带宽滤波器具有了高的带宽利用率。 I F//bgk-
我们设计了窄带的正弦啁啾光纤光栅，-3dB带宽为0.37nm，旁瓣小于-40dB，带宽利用率（-1dB和-30dB处的带宽比）为0.8561。光栅的反射谱和时延曲线被显示在图5中，这种正弦啁啾结构可以产生几乎理想的矩形反射窗口，其带宽利用率明显高于同等参数下的线性啁啾光纤光栅。 99]s/KD2yb
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图6显示了为宽带应用的正弦光纤光栅谱。带宽80.2nm，带宽利用率0.985，旁瓣低于-25dB。虚线部分是同样参数下线性啁啾光纤光栅的反射谱，显然，正弦啁啾结构可以是反射谱变得更陡峭。 ,'l.u?SKyd
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新的应用了正弦啁啾的采样光纤光栅可以实现更多更均衡的通道。图7展示了141个均匀的通道，通道间隔0.25nm，平均通道带宽0.03nm。旁瓣可以通过进一步的切趾做得很低。 YY'[PXP$Y
1. L Zhang and Changxi Yang, “Improving the performance of fiber gratings with sinusoidal chirps”, Appl. Opt., 24(12), 2181-2187 (2003).
2. L Zhang, Changxi Yang, Y Yan, G Jin, and M Xiao, “Sinusoidally chirped fiber Bragg gratings for DWDM applications,” Conference on Lasers and Electro-Optics and Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS)， May 19-24, 2002 in Long Beach, California, paper CTuJ.
