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光纤布拉格光栅(FBG)核心技术与应用解析
2026-03-18 09:37:11

光纤布拉格光栅(FBG)是一种光纤型器件,在光纤芯中形成衍射光栅,并用作光学滤波器。FBG可以选择通过光纤芯传输的光,通过将传输光与反射光分离,FBG起到了滤光器的作用。

核心公式

λB = 2 · n_eff · Λ

λB:反射中心波长;n_eff:导模有效折射率;Λ:光栅周期。

物理图像

紫外激光在纤芯写下“纳米级条纹”,对满足布拉格条件的入射光产生相长干涉→形成窄带反射峰;温度/应变/压力改变 Λ 或 n_eff→λB 漂移,用光谱仪“读”漂移量即可反演被测参量。

光谱三剑客

均匀 FBG:单峰,传感与滤波最常用

啁啾 FBG:周期渐变→宽谱反射,色散补偿、高功率脉冲展宽/压缩

π-相移 FBG:中心引入 λ/4 相移→在反射带内打开亚 pm 线宽透射窗,窄线宽激光腔“必配”

关键参数解读

光纤光栅(FBG)广泛用于波长选择滤波、DWDM色散补偿、单频/可调谐激光腔镜、光频梳与多通道滤波、非线性抑制(SBS/SRS)、高速扫频光谱解调、微光学三维形变传感,以及OCT和生物分子检测等精密光学测量与仪器。

国内外FBG制造

01

 

国内厂家目前最常用来刻写光纤布拉格光栅(FBG)的方法仍是"相位掩模+紫外准分子激光"工艺:将KrF(248 nm)准分子激光经相位掩模板照射到掺锗光敏光纤上,在纤芯内形成折射率周期调制。该方案装置简单、重复性好,并可与扫描曝光结合,适合批量生产,是当前工业界的主流选择。

近年来也有部分厂家引入"飞秒激光直写"技术,可在不剥除涂覆层的情况下直接刻写,成品强度高、耐高温,但设备昂贵,目前多用于高强度或特殊波长FBG的小批量定制。

工作波长方面,国产FBG的常规产品集中在通信C波段(约1525 nm–1565 nm),与主流光纤光栅解调仪匹配;其余波长(如1310 nm、800–1000 nm或L波段等)均可根据客户需求定制。

FBG制造常用的相位掩膜和双光束干涉工艺

02

国外与国内在光纤布拉格光栅(FBG)制造上采用的核心方法基本一致,都是“相位掩模+紫外准分子激光”占据主流,但飞秒激光直写、逐点写入等方案在欧美日有更早、更成熟的产业化应用。工作波长方面,国外厂商同样以通信 C 波段(1525–1565 nm)为主,同时可覆盖 800–1650 nm 甚至更短的可见/近红外定制波段。

波长及FBG需求

对“短波长段”(通常指 400 nm–1100 nm,典型值 800 nm、850 nm、980 nm、1050 nm)光纤布拉格光栅(FBG)的需求,并不是“为了通信而通信”,而是因水吸收更低、衍射极限更小、与Ti:sapphire/Nd/Yb/VCSEL等激光增益峰匹配、多模系统成本低、色散补偿带宽大及飞秒加工窗口宽等物理与应用需求,必须在800 nm、850 nm、980 nm、1050 nm等波段实现高反射或啁啾滤波,才能满足生物成像、高分辨微纳光学、高功率短波激光腔、数据中心多模链路和超快脉冲色散管理这些“1550 nm做不了”的科研与工程场景。

光品汇FBG定制参数表

光品汇定制FBG,530–2100 nm 超宽波段一键覆盖,中心波长误差仅 ±0.2 nm,反射率 5–99% 区间精准到 ±2%(高反段 ±1%),带宽最窄 0.05 nm,用一条光栅把精度压到极限,为通信、传感、激光稳频和科研实验提供“即插即用”的纳米级光谱控制——要定制高稳态、低插损、窄线宽的 FBG,找光品汇,一次下单,全波段精准到位。