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光纤光栅制作方法<2>
3）Chirp光纤光栅的制作
a）两次曝光法
这种方法可采用较简单的制作均匀光纤光栅的曝光光路。第一次曝光在光纤上并不形成光栅，
而是仅形成一个渐变的折射率梯度，第二次曝光过程则是在第一次曝光区域上继续写入周期均匀
的光栅，两次效应迭加便构成了一个ChirP光栅。这种方法的优点是利用了制作均匀光栅的曝光
光路，使得制作方法大大简化。
b）光纤弯曲法
这是在均匀光栅中引人光纤的机械变形，形成Chirp光栅的一种方法，由于光纤的弯曲角度渐
变，造成光栅的周期渐变。这种方法引入的ChirP量不能过大，否则栅齿倾斜，会引起导模耦合成
包层模而造成附加损耗。
c）锥形光纤法
这是利用锥形光纤形成ChirP光栅的一种方法。可以在锥形光纤两端施加应力发生形变，然后
写人均匀周期的光栅，应力释放后，由于锥体各部分的伸长形变不同，造成光栅周期的轴向发生
均匀变化，形成ChirP光栅。也可以先在锥形光纤上写人均匀光栅，然后再施加应力，可以得到相
同的效果。
d）应力梯度法
与锥形光纤法原理相同，只是光纤中应力大小是通过将光纤粘在底座上的胶含量来调节。它
的优点是可以分别调节中心波长和光栅的带宽，这对于制作高性能的色散补偿器具有重要的意义。
e）复合Chirp光栅法
将一列不同周期的均匀光栅顺序写在光纤上，它最大限度地应用了制作均匀光纤光栅的工艺简
单性，具有很大的灵活性。
f）Chirp光栅的全总干涉法制作
这种制作Chirp光栅的基本原理是通过在双光束全息光路系统中加入往面镜，使两束光的干涉
角度沿着光纤轴向发生连续变化，从而造成光纤的纤芯折射率发生周期性渐变，形成Chirp光纤光
栅。
4）新的光纤光栅制作方法
a）直接写入法
直接写入法是指在制作光纤光栅时，无须剥去光纤的涂覆层而直接在纤芯上写人光纤光栅的
方法。此法关键是采用对紫外光透明的材料作为光纤的涂覆层。目前报道的光纤涂覆层有采用丙
烯酸酯或General Electric RTV615硅胶，通过加大紫外光强度、减小涂覆层厚度以及对光纤氢载
等方法可以有效提高光纤光栅的写入时间。这种方法解决了以往传统方法中必须采用课光纤的弊
端，减少了对光纤光栅制作完后要立即进行涂覆的工艺复杂性，具有很好的应用前景。
b）在线成栅法
这是最新出现的一种成栅方法。南安普敦大学的Ldong等人采用脉冲单点激射的方法，首次实
现了光纤拉制过程中写人光纤光栅的实验。它是在光纤拉制过程中在探光纤上直接写入光栅。通
过对干涉系统中两束干涉光夹角的调节，可在线自动写入反射波长不同的一系列光纤光栅。使用
这种方法，制造工艺简单，能连续大批量地制造光纤光栅，提高了光栅性能的稳定性，它的技术
关键是要对所使用的准分子激光光束截面进行改进才能满足实用化的要求。
c）光纤刻槽拉伸法
用精密切割机对光纤进行周期性机械刻槽，用氢气火焰对V型槽区域的光泽进行拉伸退火，熔
融玻璃表面应力的影响，以及V型槽一边的光纤的纤芯不平衡等因素，纤芯产生周期性的畸变，导
致纤芯折射率的周期性变化。利用此方法已经成功研制成的长周期光纤光栅，具有很好的宽阻带
特性（30nm），可应用于宽阻带滤波器的波分复用系统。这种方法的缺点是机械加工的精度要求
较高，目前很少被采用。
d）微透镜阵列法
这种写入长周期光纤光栅方法的关键技术是采用一种微透镜阵列，将一平行的宽柬难分子激
光聚焦成平行等间距的光条纹，投影到单模光纤上，其中相邻微透镜之间无间隙，其中心间距决
定了写人光栅的空间周期。
这种方法写入一个长周期光纤光栅仅需10s，大大提高了写入效率。通过控制写入时间和写入
光栅的总长度，可以用同一块微透镜模板写入不同波长、不同透射率的长周期光栅。这种方法的
缺点是做透镜模板制作非常困难，使它的应用受到了限制。
e）用聚焦二氧化碳激光器写入LPG
采用10.6μm自由空间二氧化碳激光器对光纤直接曝光，通过计算机控制平移台，实现光纤的
准直和固定及曝光间距的控制，可以写入不同周期的长周期光栅。这种方法无须采用紫外光，对
光纤可以不用载氢处理，这种方法具有很好的应用前景。
f）移动平台法
利用一个周期不变的相位掩膜，可以写入调瞅、波长任意的光纤Bragg光栅，通过改变光束的
聚焦，可以写入阶跃Chirp光栅。实验结构的主体包括两个移动平台，相位掩膜与光纤固定在一起，
可以移动。改变两个透镜之间的距离就可以改变写入光纤的布拉格波长，控制每个基本光栅的曝
光时间可控制切趾光栅剖面，这对于抑制反射谱中旁瓣的影响具有重要的意义。
g）用聚焦离子束写入光纤光栅
利用聚焦离子束（Focused Ion Beam：FIB）可以写入任意的光纤光栅结构，FIB既可以采用
研磨方式，也可以采用沉积方式。光栅研磨出的槽离纤芯只有几μm，研磨15～20个槽即可获得高
的反射率，槽数越多反射越大。研磨方法简单但实现不易，常用的方法是用氟化氢腐蚀掉部分包
层后开始研磨，但光纤研磨下来的物质充电沉积在研磨区，将会降低研磨效率，并且由于材料的
再沉积，糟的深宽比将被限制在一个较小的值。研磨时间取决于研磨材料和束电流。这种方法的
关键是要解决工艺难度，才有可能获得广泛的应用。
3结束语
对光纤通信而言，光纤光栅具有体积小、插入损耗低、与通信光纤良好匹配等优点，被广泛
应用于各种光器件中，此外它还不受电磁干扰、耐高温、抗腐蚀，适用于暴风雨及雷电环境下工
作。光纤光栅技术成为近年来发展起来的一个全球性的研究热点，寻求最佳的光纤光栅制作方法
无疑具有重要的意义。
摘自《光纤与电缆》
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