倾斜光纤光栅的最新研究进展

1）基于TFBG的低成本WDM光纤频谱分析仪

在实验室，一般用光谱仪进行解调。而在实际应用中，如在航空的机翼上进行传感，那么需要一种小型的解调设备。我们提出用倾斜光栅的分光作用进行解调，倾斜的光纤布拉格光栅能够使特定波长范围内的光向外耦合，分光之后使用CCD接收，一个倾斜光栅加一个准直再加上CCD，就能实现超小型的光谱仪，实现全光纤化的智能传感及解调。这是小角度的衍射光栅的一个应用。

2）45°-TFG用于单偏振高功率光纤激光器和放大器

将倾斜光栅倾斜角度做成45°，会出现一个特殊的偏振效应，利用布儒斯特角，会出现一个偏振光，将不同角度的倾斜光栅进行模拟，在15°、25°、35°、55°时两个偏振态都存在，只有在45°的时候，其中一个偏振态消失了。理论解释为，在光纤中，用UV激光刻写光栅，引起的折射率变化一般在10-5～10-4量级，故而布儒斯特角为45°。此研究成果最早于2005年发表在Optics Letters上。发表之后与美国空军实验室合作，将45°倾斜光栅运用到环形激光器中，实现了单偏振高功率光纤激光器和放大器，实现消光比约99％的光纤偏振器。

3）在PM光纤上刻写45°倾斜光栅

在PM光纤上，将光栅沿着快轴或慢轴或者45°角写进去，经大量工作验证，实现了在PM光纤上的刻写，实现35～55 dB的线性极化的输出，带宽约80 nm，实现工作波长为800 nm、1060 nm、1300 nm、1550 nm和2 μm。由此可见，倾斜光栅也可以在其他的特殊光纤上刻写。

4）基于45°-TFG的全光纤偏振干涉滤光片（Lyot滤光片）用于全光纤激光器

传统Lyot滤光器和单级全光纤Lyot滤光器由两个夹角为45°的偏振片构成，用于光纤激光器、锁模激光器中。用中红外倾斜光栅调整其非线性效应或者偏振态，实现可调谐激光器，S光不是耦合到包层，而是耦合到光纤外面去，这样就保持检测功率的稳定性，写一个很弱的倾斜光栅，测出传输光和耦合出去的光是互补的，基于45°-TFG的近红外区域的功率分隔功能，可以做色散元件。(www.xing528.com)

5）基于800 nm的倾斜光纤的光谱仪

基于800 nm的倾斜光纤的光谱仪用于医学测量，实现全光纤的小型光谱仪，可以用在OCT系统。使用光纤光栅作为多点检测的探针，可测量面粉的湿度。用很小的两个45°倾斜光栅，由于面粉湿度对散射光强度的影响，可通过测量反射回来的散射光来判断面粉湿度，在1450 nm、1510 nm、1310 nm可以做代谢测量。

6）大角度的倾斜光栅用于生物传感器

大角度的倾斜光栅可以用于检测水分和蛋白质含量，还可以测量葡萄糖浓度。血糖浓度是健康状况的关键指标。正常人的血糖浓度为0.10～3.0 mg/mL，健康人的血糖浓度为0.7～1.1 mg/mL。准确测量葡萄糖浓度非常重要，传统方法是基于电化学方法测葡萄糖，用倾斜光栅可以测量葡萄糖浓度，可用于生物医学监测。

7）基于二维纳米材料和纤维光栅的生化传感器

二维纳米材料与光纤光栅的结合也可用于生化传感，常用的纳米材料如碳纳米管、氧化石墨烯和黑磷。最近合肥的研究组研究了一些新的二维纳米材料，也取得了不错的进展，应用于葡萄糖浓度、血红蛋白浓度以及重金属检测等。石墨烯的折射率有实部和虚部，由于虚部对光的偏振吸收效应，使得它和大角度倾斜光栅结合得到两偏振态对应的光谱一个波长漂移，一个强度漂移，得到幅度调制，可应用到激光器。