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       一個從未犯錯的人是因為他不曾嘗試新鮮事物。—愛因斯坦（A.Einstein）

一、布拉格光柵——一列平行半反射鏡

       布拉格（Bragg）光柵由間距為Λ的一列平行半反射鏡組成，Λ稱為布拉格間距，如圖4.3.1所示。如果半反射鏡數(shù)量N（布拉格周期）足夠大，那么對于某個特定波長的光信號，從4.4.1節(jié)可知，從第一個反射鏡反射出來的總能量Er，tot約為入射光的能量Ein，即使功率反射系數(shù)R很小。由式（6.1.1b）可知，該特定波長λB強反射條件是

圖4.3.1布拉格光柵

式中，m代表布拉格光柵的階數(shù)，當(dāng)m=1時，表示一階布拉格光柵，此時光柵周期等于半波長（Λ=λB/2）；當(dāng)m=2時，表示二階布拉格光柵，此時光柵周期等于2個半波長（Λ=λB）。式（4.3.1）表明，布拉格間距（或光柵周期）應(yīng)該是λB波長一半的整數(shù)倍，負(fù)號代表的是反射。

        布拉格光柵的基本特性就是以共振波長為中心的一個窄帶光學(xué)濾波器，該共振波長稱為布拉格波長。式（4.3.1）的物理意義是，光柵的作用如同強的反射鏡，該原理適用于光纖光柵、DFB激光器和DBR激光器。

       布拉格父子通過對X射線譜的研究，提出晶體衍射理論，建立了布拉格公式（布拉格定律），并改進了X射線分光計。

       威廉·亨利·布拉格（WilliamHenryBragg，1862~1942），英國物理學(xué)家，現(xiàn)代固體物理學(xué)的奠基人之一。他早年在劍橋三一學(xué)院學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，曾任澳大利亞阿德萊德大學(xué)、英國利茲大學(xué)及倫敦大學(xué)教授，1940年出任皇家學(xué)會會長。由于在使用X射線衍射研究晶體原子和分子結(jié)構(gòu)方面所作出的開創(chuàng)性貢獻，他與兒子威廉分享了1915年諾貝爾物理學(xué)獎。父子兩代同獲一個諾貝爾獎，這在歷史上是絕無僅有的。圖4.3.2所示為布拉格父子及父親對兒子的希望。

圖4.3.2諾貝爾獎獲得者威廉·亨利·布拉格（右）和他的兒子威廉·勞倫斯·布拉格       

二、 布拉格光纖光柵濾波器——折射率周期性變化的光柵，反射布拉格共振波長附近的光     

       光纖光柵是利用光纖中的光敏性而制成的。所謂光敏性，是指強激光（在10~40ns脈沖內(nèi)產(chǎn)生幾百毫焦耳的能量）輻照摻雜光纖時，光纖的折射率將隨光強的空間分布發(fā)生相應(yīng)的變化，變化的大小與光強呈線性關(guān)系。例如，用特定波長的激光干涉條紋（全息照相）從側(cè)面輻照摻鍺光纖，就會使其內(nèi)部折射率呈現(xiàn)周期性變化，就像一個布拉格光柵，成為光纖光柵，如圖4.3.3a所示。這種光柵大約在500℃以下穩(wěn)定不變，但用500℃以上的高溫加熱時就可擦除。在InP襯底上用InxGa1-xAsyP1-y材料制成凸凹不平的表面，間距為Λ，這就構(gòu)成一個單片集成布拉格光柵，如圖4.3.3b所示。

圖4.3.3光纖布拉格光柵

a）用紫外干涉光制作布拉格光纖光柵濾波器b）單片集成布拉格光柵

       布拉格光纖光柵是一小段光纖，一般幾毫米長，其纖芯折射率經(jīng)兩束相互干涉的紫外光（峰值波長為240nm）照射后產(chǎn)生周期性調(diào)制，干涉條紋周期Λ由兩光束之間的夾角決定，大多數(shù)光纖的纖芯對于紫外光來說是光敏的，這就意味著將纖芯直接曝光于紫外光下將導(dǎo)致纖芯折射率永久性變化。這種光纖布拉格光柵的基本特性就是以共振波長為中心的一個窄帶光學(xué)濾波器，該共振波長稱為布拉格波長，由式（4.3.1）可知，其值為