1 光子晶体光纤光栅的制备方法 

　　传统光纤光栅的写制方法如相位模板法、振幅模板法、CO2激光加热法等较成熟，已实现批量生产。对于PCF，其包层为空气孔结构，如何在其上写制光栅并制造出基于PCFG的器件，成为近年来的研究热点。

　　1.1 紫外曝光法写制PCFG

　　1999年，Eggleton等人利用紫外曝光相位模板法首次在纤芯掺锗的PCF上写入FBG和LPG[9]。PFBG的透射谱如图2所示，PLPG的透射谱如图3所示。利用该方法写制PCFG的还有南开大学光电子研究组。

　　紫外曝光技术写制PCFG的优点是沿袭了传统光纤光栅写制技术，继承性好，技术比较成熟，且具备批量生产条件。但这种方法要求在纤芯掺杂稀土元素以增强其光敏性，这会造成PCF的生产过程复杂，增加额外成本；而且在纤芯上掺杂其它元素，一定程度上会破坏光在纤芯的传导特性。

　　1.2 热激成栅法写制PCFG

　　为了弥补紫外曝光技术需掺杂的不足，近年来已开始探讨在纯硅纤芯的PCF上写入光栅。2002年，G. Kakarantzas等人利用CO2激光在纯硅纤芯的PCF上热激蚀刻实现了LPG的写制[10]。其原理为：利用较高能量的CO2激光长时间聚焦到PCF上，使得该处的空气孔坍塌，利用计算机自动控制激光束的开关及扫描等过程，可在光纤轴向上形成周期性结构微扰（即PLPG）。2003年，新加坡的Yinian Zhu等人也利用类似的方法写制PLPG[11]。 

　　热激成栅法具有周期可调、灵活性高、对光源相干性要求低等优点；但由于空气孔的坍塌而导致入射光的插入损耗增加，而且把激光光束精确聚焦到仅几十个微米的包层也不是一件容易的事情。

　　为此，有人提出用另一种热激成栅方式—电弧感生微弯法。2003年Humbert. G.等人也利用此法在纯硅纤芯的PCF上写制LPG[12]。相比用CO2激光作为热源，该方法的优点是不必使空气孔完全坍塌，就能获得周期性的折射率的改变，插入损耗较小；而且更容易实现切趾技术，获得更优良的滤波特性。

　　热激成栅法（包括CO2激光热处理、电弧加热）写制PLPG，获得的PLPG是纯结构性的微扰，具有对温度不敏感的特性，能克服紫外曝光法写制的光栅性质不稳定的缺点；另外，热激成栅法一般是在包层中写入光栅，PCF的纤芯可不必掺锗，能简化PCF的生产工艺及降低生产成本。但受步进装置及光斑大小或电弧尺寸的限制，热激成栅法只能写制PLPG。

　　1.3 机械压力法写制PCFG

　　2004年，韩国的Jong H. Lim等人提出了利用机械压力在PCF上写制LPG的方法[13]。该压力装置有一个平板面和一个凹槽面。PCF夹在两个面间，利用弹光效应，在受压点获得微小的折射率的改变而写入光栅。旋转底座可改变PCF与凹槽间的角度，从而使PLPG获得不同的光栅周期，进而获得不同的谐振波长;改变施加在凹槽的压力大小, 则可改变PLPG的耦合强度。

　　利用机械压力法压制PLPG，具有机构简单、光栅谐振波长及耦合强度可控等优点；尚不足的是光栅效应不可久留，反复施压会损坏PCF包层。

　　1.4 双光子吸收法写制PCFG

　　2003年，N.Groothoff等人利用双光子吸收的方法，在纯硅纤芯PCF上写入PFBG[14]。他们用ArF准分子激光器发出波长为193nm、脉宽为15ns的脉冲，重复率为40Hz，单脉冲能量约为250mJ/cm2。脉冲激光通过光阑、柱面镜后聚焦到PCF上，约3.8个小时后，获得中心波长在1533nm附近，谐振峰的强度约为14dB的PFBG。由于脉冲能量较大，以致造成硅玻璃的氧化而损坏光纤，如果在氦气等稀有气体环境下写入光栅则可以减轻氧化程度。

　　利用双光子吸收这种写制技术具有如下优点：可在不掺杂的PCF上写入FBG，且写制的PFBG能有效抑制旁瓣效应，具有良好的温度稳定性。但此方法对写制环境的要求较高，写制时间也比较长。

　　综合分析上述各种PCFG制备技术，紫外曝光法具有很好的继承性，有比较成熟的技术基础，可通过改进、升级原有的光栅写入装置来制备PCFG，适合大规模生产。而热激成栅法、机械应力法及双光子吸收法都可在纯硅纤芯的PCF上写制光栅，能减少PCF的掺杂工艺，降低生产成本；其中，热激成栅法及双光子吸收法制备的PCFG是纯结构性的，具有良好的温度稳定性。不足的是热激成栅法一般只能制备PLPG，机械应力法则不能获得长期稳定PCFG，双光子吸收法则对写制环境要求高。除了以上介绍的方法，我们还可以探讨利用飞秒激光脉冲热激、机械刻槽、腐蚀刻槽等方法制备PCFG。在PCFG的制备中，我们可根据实际情况及写制要求，选择最优化的写制方法。