Аподизация и чирпирование ДПВР. Определение. Свойства

Чирпированной брэгговской решеткой (ЧБР) называется БР, имеющая зависимость периода вдоль направления распространения света (чирп). ДЭ таких решеток остается высокой для широкого диапазона длин волн. Разные длины волн отражаются от ЧБР на разной глубине, имеющей соответствующий период. Наиболее распространены ЧБР с линейным чирпом. Одним из основных применений ЧБР является их использование в качестве стретчеров и компрессоров в методе усиления чирпированных импульсов [1, 2] (Chirped pulse amplification, CPA). CPA реализуется следующим образом: генерируемый лазером импульс приобретает дисперсию групповых скоростей (ДГС), проходя через стретчер (обычно пара призм или дифракционных решеток), растягивается во времени и становится на порядки менее мощным; далее импульс проходит через усилители и попадает в компрессор, который компенсирует приобретенную им ДГС; на выходе имеем усиленный импульс, близкий по форме и длительности к исходному. CPA в настоящее время является основным методом получения ультракоротких лазерных импульсов наибольшей мощности.

Для компенсации временной дисперсии световых импульсов в современных волоконно-оптических линиях связи значительный интерес представляют решетки, резонансная длина волны которых заданным образом меняется вдоль их длины непрерывно или ступенчато. Такие чирпированные решетки имеют широкий спектр отражения/пропускания (свыше 100 нм) или большую дисперсию (более 1000 пс/нм). Запись решеток этого типа производится при изменении периода модуляции наведенного ПП или эффективного ПП основной моды по длине решетки [6].

В спектрах однородных ВБР обычно наблюдаются боковые максимумы (рис. 1.2), положение которых определяется длиной решетки [6]. Аподизация решеток Брэгга может существенно подавить боковые максимумы, что допускает более близкое спектральное расположение оптических каналов в DWDM системах вследствие значительного уменьшения перекрестной помехи между ними [6]. Под аподизацией решеток подразумевается плавное изменение амплитуды модуляции наведенного ПП в решетке по ее длине [8]. Таким образом, применение гауссовой огибающей профиля наведенного ПП ВБР позволяет устранить боковые максимумы с длинноволновой стороны от основного резонанса. Наличие боковых максимумов с коротковолновой стороны вызвано изменением среднего наведенного ПП в решетке; их можно устранить, если обеспечить постоянство этой величины по всей длине решетки [6]. Для компенсации временной дисперсии световых импульсов в современных волоконно-оптических линиях связи значительный интерес представляют решетки, резонансная длина волны которых заданным образом меняется вдоль их длины непрерывно или ступенчато. Такие чирпированные решетки имеют широкий спектр отражения/пропускания (свыше 100 нм) или большую дисперсию (более 1000 пс/нм). Запись решеток этого типа производится при изменении периода модуляции наведенного ПП или эффективного ПП основной моды по длине решетки [6]. Также в литературе выделяют несколько специальных структур ВБР. К наиболее важным из них следует отнести [6]: - Решетки с фазовыми сдвигами в структуре (phase-shifted Bragg grating). Внесение фазового сдвига приводит к появлению внутри полосы отражения узкой области пропускания, ширина которой обычно составляет несколько десятков мегагерц. Фазовый сдвиг в решетке может быть сформирован как на стадии записи всей структуры, так и путем отдельного его наведения в предварительно записанной решетке. При увеличении фазового сдвига (обычно это реализуется путем записи двух пространственно разнесенных решеток с одинаковой λBG) число областей пропускания в полосе отражения увеличивается, и такая структура по аналогии с объемной оптикой обычно называется интерферометром (или фильтром) Фабри - Перо.

Аподизированные решетки

Если глубина модуляции показателя преломления в решетке постоянна около некоторой длины, и вдруг падает до нуля за пределами этого диапазона, в спектре отражения присутствуют боковые «лепестки», особенно если пиковое отражение велико (см. рисунок 1). Эти боковые лепестки иногда сильно мешают, например, использованию FBG в некоторых приложениях, например в качестве оптических фильтров.

Они могут быть в значительной степени уменьшены с импользованием техники аподизации (Рис. 2): глубина модуляции коэффициента преломления плавно изменяется вдоль решетки. Конечно, необходимо увеличивать общую длину решетки для достижения определенного отражения пика. Для определенного профиля модуляции показателя преломления в аподизированной волоконной брэгговской решетке, существует компромисс между оптимальным подавлением боковых лепестков и максимальным коэффициентом отражения для решеток ограниченной длины и заданного максимального значения глубины модуляции показателя преломления.