布拉格光栅(Bragg gratings)

定义：包含周期性折射率调制的反射结构。

光学布拉格光栅是具有周期性变化折射率的透明装置，在某一特定波长附近的波长区域（带宽）的反射率很大，该波长满足布拉格条件： 

其中λ 是真空波长，n是折射率，θ 是在介质中相对于正入射的传播角度， Λ 是光栅周期。如果满足以上条件，光栅的波数与入射和反射波的波数差是匹配的。 

其它波长的光则几乎不受布拉格光栅的影响，不过还是会在反射光谱中产生一些旁瓣。类似的，其它入射角度的光束也几乎不存在反射。 

布拉格波长附近的光束，当光栅足够长时，即使很弱的折射率调制都能实现几乎全反射。由于反射率和折射率与波长有关，布拉格光栅可用做光纤滤波器。 

图1：布拉格光栅中包含玻璃块用来反射满足布拉格条件的入射光束（左侧）。而其它入射角度的光束则几乎不存在反射。 

光纤布拉格光栅示例 

• 将布拉格光栅做成体材料（例如，采用玻璃或者聚合物），通常是采用相干紫外光照射光敏玻璃，利用干涉效应进行空间调制，这称为体布拉格光栅（如图1）。它们的反射带宽比介质薄膜反射镜的带宽小很多，因为它们的折射率差较低，可以采用长相互作用长度来进行补偿。（可以实现峰值反射率为99.9%）体布拉格光栅可用于激光二极管中的输出耦合器中；小的反射带宽可以得到窄的辐射带宽（线宽）以及辐射波长对温度的依赖性较低，这在泵浦固态激光器时非常有利。还可以在固态激光器的激光器谐振腔中加入体布拉格光栅，可以稳定或者调谐辐射波长。然而当腔内功率很高时（例如，几十瓦特），存在很多有害的效应，例如反射谱会发生偏移并且反射率减小。当功率不太高时，体布拉格光栅还可以用于频谱组束技术中。 
• 光纤布拉格光栅是由光纤制作的。它可以反射光纤中的光，或者在多模光纤中得到各种类型的模式耦合。光纤布拉格光栅用于光纤激光器中可以固定波长，或者滤除掉特定波长成分，或者用在光纤放大器中实现增益平坦以及光纤传感器中。 
• 有些激光二极管包含内置布拉格光栅（采用半导体技术制作）用来窄化和稳定辐射波长（参阅分布布拉格反射激光器，分布反馈激光器）。