第9卷第5期2011年10月实验科学与技术

ExperimentScienceandTechnologyVol.9No.5Oct.2011

光栅在大学光学实验中的应用研究

江

（湖北师范学院

超

黄石435002）

物理与电子科学学院，湖北

摘要：文中首先介绍了光栅的种类及其特性。然后详细分析了光栅在大学光学实验中的具体应用，包括：由光栅构成的微小型光纤光栅光谱仪、光纤通信系统实验仪、光纤光栅传感仪和超声光栅声速仪等，论述了这4种光学实验仪器的结构与工作原理。最后，对光栅在大学光学实验中的新应用领域进行了展望。关键词：光栅；光纤光栅；光学实验中图分类号：G642.423文献标志码：A文章编号：1672－4550（2011）05－0140－03

StudyonFiberGratingsApplicationinCollegeOpticsExperiments

JIANGChao

（CollegeofPhysicsandElectronicScience，HubeiNormalUniversity，Huangshi，435002，China）

Abstract：First，thetypesandcharacteristicsofopticalgratingisintroducedinthepaper．Then，thepracticalapplicationsofopticalgratinginthefour-typeopticsexperimentareanalyzedindetail．Theseexperimentsincludesmicro-fibergratingsspectruminstrument，

fibercommunicatesystemexperimentinstrument，fibergratingssensorinstrumentandultrasonicopticalgratingsvelocityofsoundin-strument．Theconfigurationandoperationprincipleoffouropticsexperimentinstrumentisdiscussed．Finally，theapplicationsofopti-calgratingincollegeopticsexperimentareprospected．

Keywords：opticalgrating；fibergratings；opticsexperiments

光栅是一种光学元件，最早的光栅是1821年由德国科学家J.夫琅和费用细金属丝密排地绕在两平行细螺丝上制成的，因形如栅栏，故名为“光栅”。现在人们常说的光栅一般称为衍射光栅或体光栅，它是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件，一般是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。光纤光栅是一种新型光栅，1978

［1］

年，Hill等人首先用氩离子激光器通过驻波法写

［2］

出了第一支光纤光栅。1989年，Meltz等人首次采用全息干涉法，制出第一支光纤布拉格光栅，从

栅、相平面衍射光栅、闪耀光栅、阶梯光栅等。光纤光栅是一种新型光栅，光纤光栅是利用光纤的光敏特性在诱导光的作用下，使光纤内部折射率发生变化而形成的光栅。光纤光栅按照折射率分布可分为周期性光纤光栅和非周期性光纤光栅。周期性光纤光栅也叫均匀光纤光栅，周期性光纤光栅按折射率变化周期的长短可分为两类：（1）短周期光纤光栅（也叫反射光栅或布喇格光栅），光栅周期一般小于1μm，耦合发生在正向与反向传输的模式之间，它的一个重要特性是将某一频段内的光反射

［3］

回去；（2）长周期光纤光栅（也叫传输光栅），光栅周期一般大于100μm，耦合发生在同向传输的模式之间，它的特性是将导波中某频段的光耦合

此推动了光纤光栅的巨大发展。最近几年，光栅各种新的应用领域不断涌现，本文主要介绍光栅在大学光学实验中的最新应用。

1光栅的种类及其特性

到包层中损耗掉而让其他频段的光通过。

光栅种类很多，按所用透射光还是反射光分为透射光栅、反射光栅。反射光栅按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。此外还有全息光栅、正交光

收稿日期：2011－02－09；修改日期：2011－05－16

基金项目：湖北省2011年教育科研项目（D20112501）；湖

北省2009年教研项目（2009295）。作者简介：江

超（1969－），男，博士，教授，研究方向光电子技术和光纤通信。

2光栅在大学光学实验中的应用

光栅具有优良的光学特性，它能够广泛应用于光谱仪、光纤通信系统、光纤传感器，及其他光学器件中。现在大学许多专业的光学与光电子实验中都广泛应用到光栅，下面重点论述光栅在大学光学实验中最新的4个方面的应用。2.1微小型光纤光栅光谱仪

光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。光栅是光栅摄谱仪的核心元件，一般有