1 光子晶體(ti) 光纖光柵的製備方法 

　　傳(chuan) 統光纖光柵的寫(xie) 製方法如相位模板法、振幅模板法、CO2激光加熱法等較成熟，已實現批量生產(chan) 。對於(yu) PCF，其包層為(wei) 空氣孔結構，如何在其上寫(xie) 製光柵並製造出基於(yu) PCFG的器件，成為(wei) 近年來的研究熱點。

　　1.1 紫外曝光法寫(xie) 製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(xie) 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(xie) 製PCFG的還有南開大學光電子研究組。

　　紫外曝光技術寫(xie) 製PCFG的優(you) 點是沿襲了傳(chuan) 統光纖光柵寫(xie) 製技術，繼承性好，技術比較成熟，且具備批量生產(chan) 條件。但這種方法要求在纖芯摻雜稀土元素以增強其光敏性，這會(hui) 造成PCF的生產(chan) 過程複雜，增加額外成本；而且在纖芯上摻雜其它元素，一定程度上會(hui) 破壞光在纖芯的傳(chuan) 導特性。

　　1.2 熱激成柵法寫(xie) 製PCFG

　　為(wei) 了彌補紫外曝光技術需摻雜的不足，近年來已開始探討在純矽纖芯的PCF上寫(xie) 入光柵。2002年，G. Kakarantzas等人利用CO2激光在純矽纖芯的PCF上熱激蝕刻實現了LPG的寫(xie) 製[10]。其原理為(wei) ：利用較高能量的CO2激光長時間聚焦到PCF上，使得該處的空氣孔坍塌，利用計算機自動控製激光束的開關(guan) 及掃描等過程，可在光纖軸向上形成周期性結構微擾（即PLPG）。2003年，新加坡的Yinian Zhu等人也利用類似的方法寫(xie) 製PLPG[11]。 

　　熱激成柵法具有周期可調、靈活性高、對光源相幹性要求低等優(you) 點；但由於(yu) 空氣孔的坍塌而導致入射光的插入損耗增加，而且把激光光束精確聚焦到僅(jin) 幾十個(ge) 微米的包層也不是一件容易的事情。

　　為(wei) 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矽纖芯的PCF上寫(xie) 製LPG[12]。相比用CO2激光作為(wei) 熱源，該方法的優(you) 點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，插入損耗較小；而且更容易實現切趾技術，獲得更優(you) 良的濾波特性。

　　熱激成柵法（包括CO2激光熱處理、電弧加熱）寫(xie) 製PLPG，獲得的PLPG是純結構性的微擾，具有對溫度不敏感的特性，能克服紫外曝光法寫(xie) 製的光柵性質不穩定的缺點；另外，熱激成柵法一般是在包層中寫(xie) 入光柵，PCF的纖芯可不必摻鍺，能簡化PCF的生產(chan) 工藝及降低生產(chan) 成本。但受步進裝置及光斑大小或電弧尺寸的限製，熱激成柵法隻能寫(xie) 製PLPG。

　　1.3 機械壓力法寫(xie) 製PCFG

　　2004年，韓國的Jong H. Lim等人提出了利用機械壓力在PCF上寫(xie) 製LPG的方法[13]。該壓力裝置有一個(ge) 平板麵和一個(ge) 凹槽麵。PCF夾在兩(liang) 個(ge) 麵間，利用彈光效應，在受壓點獲得微小的折射率的改變而寫(xie) 入光柵。旋轉底座可改變PCF與(yu) 凹槽間的角度，從(cong) 而使PLPG獲得不同的光柵周期，進而獲得不同的諧振波長;改變施加在凹槽的壓力大小, 則可改變PLPG的耦合強度。

　　利用機械壓力法壓製PLPG，具有機構簡單、光柵諧振波長及耦合強度可控等優(you) 點；尚不足的是光柵效應不可久留，反複施壓會(hui) 損壞PCF包層。

　　1.4 雙光子吸收法寫(xie) 製PCFG

　　2003年，N.Groothoff等人利用雙光子吸收的方法，在純矽纖芯PCF上寫(xie) 入PFBG[14]。他們(men) 用ArF準分子激光器發出波長為(wei) 193nm、脈寬為(wei) 15ns的脈衝(chong) ，重複率為(wei) 40Hz，單脈衝(chong) 能量約為(wei) 250mJ/cm2。脈衝(chong) 激光通過光闌、柱麵鏡後聚焦到PCF上，約3.8個(ge) 小時後，獲得中心波長在1533nm附近，諧振峰的強度約為(wei) 14dB的PFBG。由於(yu) 脈衝(chong) 能量較大，以致造成矽玻璃的氧化而損壞光纖，如果在氦氣等稀有氣體(ti) 環境下寫(xie) 入光柵則可以減輕氧化程度。

　　利用雙光子吸收這種寫(xie) 製技術具有如下優(you) 點：可在不摻雜的PCF上寫(xie) 入FBG，且寫(xie) 製的PFBG能有效抑製旁瓣效應，具有良好的溫度穩定性。但此方法對寫(xie) 製環境的要求較高，寫(xie) 製時間也比較長。

　　綜合分析上述各種PCFG製備技術，紫外曝光法具有很好的繼承性，有比較成熟的技術基礎，可通過改進、升級原有的光柵寫(xie) 入裝置來製備PCFG，適合大規模生產(chan) 。而熱激成柵法、機械應力法及雙光子吸收法都可在純矽纖芯的PCF上寫(xie) 製光柵，能減少PCF的摻雜工藝，降低生產(chan) 成本；其中，熱激成柵法及雙光子吸收法製備的PCFG是純結構性的，具有良好的溫度穩定性。不足的是熱激成柵法一般隻能製備PLPG，機械應力法則不能獲得長期穩定PCFG，雙光子吸收法則對寫(xie) 製環境要求高。除了以上介紹的方法，我們(men) 還可以探討利用飛秒激光脈衝(chong) 熱激、機械刻槽、腐蝕刻槽等方法製備PCFG。在PCFG的製備中，我們(men) 可根據實際情況及寫(xie) 製要求，選擇最優(you) 化的寫(xie) 製方法。