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1 光子晶體光纖光柵的制備方法 

　　傳統(tǒng)光纖光柵的寫制方法如相位模板法、振幅模板法、CO2激光加熱法等較成熟，已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。對(duì)于PCF，其包層為空氣孔結(jié)構(gòu)，如何在其上寫制光柵并制造出基于PCFG的器件，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

　　1.1 紫外曝光法寫制PCFG

　　1999年，Eggleton等人利用紫外曝光相位模板法首次在纖芯摻鍺的PCF上寫入FBG和LPG[9]。PFBG的透射譜如圖2所示，PLPG的透射譜如圖3所示。利用該方法寫制PCFG的還有南開大學(xué)光電子研究組。

　　紫外曝光技術(shù)寫制PCFG的優(yōu)點(diǎn)是沿襲了傳統(tǒng)光纖光柵寫制技術(shù)，繼承性好，技術(shù)比較成熟，且具備批量生產(chǎn)條件。但這種方法要求在纖芯摻雜稀土元素以增強(qiáng)其光敏性，這會(huì)造成PCF的生產(chǎn)過程復(fù)雜，增加額外成本；而且在纖芯上摻雜其它元素，一定程度上會(huì)破壞光在纖芯的傳導(dǎo)特性。

　　1.2 熱激成柵法寫制PCFG

　　為了彌補(bǔ)紫外曝光技術(shù)需摻雜的不足，近年來(lái)已開始探討在純硅纖芯的PCF上寫入光柵。2002年，G. Kakarantzas等人利用CO2激光在純硅纖芯的PCF上熱激蝕刻實(shí)現(xiàn)了LPG的寫制[10]。其原理為：利用較高能量的CO2激光長(zhǎng)時(shí)間聚焦到PCF上，使得該處的空氣孔坍塌，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制激光束的開關(guān)及掃描等過程，可在光纖軸向上形成周期性結(jié)構(gòu)微擾（即PLPG）。2003年，新加坡的Yinian Zhu等人也利用類似的方法寫制PLPG[11]。 

　　熱激成柵法具有周期可調(diào)、靈活性高、對(duì)光源相干性要求低等優(yōu)點(diǎn)；但由于空氣孔的坍塌而導(dǎo)致入射光的插入損耗增加，而且把激光光束精確聚焦到僅幾十個(gè)微米的包層也不是一件容易的事情。

　　為此，有人提出用另一種熱激成柵方式—電弧感生微彎法。2003年Humbert. G.等人也利用此法在純硅纖芯的PCF上寫制LPG[12]。相比用CO2激光作為熱源，該方法的優(yōu)點(diǎn)是不必使空氣孔完全坍塌，就能獲得周期性的折射率的改變，插入損耗較??；而且更容易實(shí)現(xiàn)切趾技術(shù)，獲得更優(yōu)良的濾波特性。

　　熱激成柵法（包括CO2激光熱處理、電弧加熱）寫制PLPG，獲得的PLPG是純結(jié)構(gòu)性的微擾，具有對(duì)溫度不敏感的特性，能克服紫外曝光法寫制的光柵性質(zhì)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)；另外，熱激成柵法一般是在包層中寫入光柵，PCF的纖芯可不必?fù)芥N，能簡(jiǎn)化PCF的生產(chǎn)工藝及降低生產(chǎn)成本。但受步進(jìn)裝置及光斑大小或電弧尺寸的限制，熱激成柵法只能寫制PLPG。

　　1.3 機(jī)械壓力法寫制PCFG

　　2004年，韓國(guó)的Jong H. Lim等人提出了利用機(jī)械壓力在PCF上寫制LPG的方法[13]。該壓力裝置有一個(gè)平板面和一個(gè)凹槽面。PCF夾在兩個(gè)面間，利用彈光效應(yīng)，在受壓點(diǎn)獲得微小的折射率的改變而寫入光柵。旋轉(zhuǎn)底座可改變PCF與凹槽間的角度，從而使PLPG獲得不同的光柵周期，進(jìn)而獲得不同的諧振波長(zhǎng);改變施加在凹槽的壓力大小, 則可改變PLPG的耦合強(qiáng)度。

　　利用機(jī)械壓力法壓制PLPG，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、光柵諧振波長(zhǎng)及耦合強(qiáng)度可控等優(yōu)點(diǎn)；尚不足的是光柵效應(yīng)不可久留，反復(fù)施壓會(huì)損壞PCF包層。

　　1.4 雙光子吸收法寫制PCFG

　　2003年，N.Groothoff等人利用雙光子吸收的方法，在純硅纖芯PCF上寫入PFBG[14]。他們用ArF準(zhǔn)分子激光器發(fā)出波長(zhǎng)為193nm、脈寬為15ns的脈沖，重復(fù)率為40Hz，單脈沖能量約為250mJ/cm2。脈沖激光通過光闌、柱面鏡后聚焦到PCF上，約3.8個(gè)小時(shí)后，獲得中心波長(zhǎng)在1533nm附近，諧振峰的強(qiáng)度約為14dB的PFBG。由于脈沖能量較大，以致造成硅玻璃的氧化而損壞光纖，如果在氦氣等稀有氣體環(huán)境下寫入光柵則可以減輕氧化程度。

　　利用雙光子吸收這種寫制技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：可在不摻雜的PCF上寫入FBG，且寫制的PFBG能有效抑制旁瓣效應(yīng)，具有良好的溫度穩(wěn)定性。但此方法對(duì)寫制環(huán)境的要求較高，寫制時(shí)間也比較長(zhǎng)。

　　綜合分析上述各種PCFG制備技術(shù)，紫外曝光法具有很好的繼承性，有比較成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，可通過改進(jìn)、升級(jí)原有的光柵寫入裝置來(lái)制備PCFG，適合大規(guī)模生產(chǎn)。而熱激成柵法、機(jī)械應(yīng)力法及雙光子吸收法都可在純硅纖芯的PCF上寫制光柵，能減少PCF的摻雜工藝，降低生產(chǎn)成本；其中，熱激成柵法及雙光子吸收法制備的PCFG是純結(jié)構(gòu)性的，具有良好的溫度穩(wěn)定性。不足的是熱激成柵法一般只能制備PLPG，機(jī)械應(yīng)力法則不能獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定PCFG，雙光子吸收法則對(duì)寫制環(huán)境要求高。除了以上介紹的方法，我們還可以探討利用飛秒激光脈沖熱激、機(jī)械刻槽、腐蝕刻槽等方法制備PCFG。在PCFG的制備中，我們可根據(jù)實(shí)際情況及寫制要求，選擇最優(yōu)化的寫制方法。