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光纤布拉格光栅
资料介绍
一、FBG选频光纤激光器的基本原理
光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）是一种通过紫外曝光等技术在光纤纤芯中引入周期性折射率调制的光学器件，其核心光学特性是对满足布拉格相位匹配条件的波长产生相干反射，对其余波长则保持透射状态。基于这一特性，FBG可以作为光纤激光器腔内的天然选频元件，替代传统的色散棱镜、衍射光栅等体光学选频结构，实现窄线宽、波长可调谐的激光输出。
FBG的布拉格反射条件满足公式：
，其中为布拉格中心反射波长，为光纤纤芯的有效折射率，$Λ$为光栅的周期。当宽带自发辐射光在激光器谐振腔内往返传输时，只有波长等于的光会被FBG反射回腔内形成稳定振荡，其余波长的光则因透射溢出腔体无法形成振荡，因此FBG选频光纤激光器能够天然输出中心波长稳定在布拉格波长的窄带激光。
与传统体光学选频方案相比，基于FBG的选频结构完全集成在光纤内部，与光纤谐振腔实现了全光纤熔接对接，不存在空间光学耦合损耗，具备结构紧凑、稳定性高、插入损耗低的天然优势。同时，由于FBG的布拉格波长可以通过温度、轴向应变等外界参数进行调谐，因此FBG选频光纤激光器很容易实现输出波长的可调谐控制，适配不同的应用场景需求。
二、FBG选频光纤激光器的典型结构
2.1 线形腔结构
线形腔是FBG选频光纤激光器最经典、最常用的结构，一般由两段FBG和一段增益光纤构成谐振腔，两个FBG分别作为谐振腔的高反镜和输出耦合镜。其中，高反FBG的反射率一般设计在99%以上，几乎全部反射满足布拉格条件的激光；输出FBG的反射率一般控制在10%~40%之间，一部分反射光留在腔内维持振荡，另一部分透射输出成为激光器的出射光。增益光纤一般掺杂稀土离子，如掺铒、掺镱、掺铥等，对应不同的输出激光波段，
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