布拉格光栅反射光谱的数值仿真
光纤布拉格光栅的透射光谱
光纤布拉格光栅的透射光谱
光纤布拉格光栅是一种基于光纤的传感器装置，利用光纤中的布
拉格光栅结构来实现光信号的调制和传输。它具有便携性、高灵敏度
和低损耗的特点，在光通信、光传感、光谱分析等领域得到广泛应用。
光纤布拉格光栅的原理是利用光纤中的光折射率周期性调制的特性，产生布拉格光栅。在光纤中引入一束激光，经过光纤中的折射率
调制区域，光信号将被调制后传输到另一端。光纤布拉格光栅的关键
部件是光纤中的折射率调制区域，通常是通过刻蚀、光敏效应或热效
应等方法制作的。
光纤布拉格光栅的透射光谱是指光信号透过光纤布拉格光栅后的
光谱分布。光纤布拉格光栅由于其特殊的光学结构，具有准连续的光
谱分布。通过分析光纤布拉格光栅的透射光谱，可以获取光信号的频率、强度、相位等信息。
光纤布拉格光栅的透射光谱受到多个因素的影响，如光纤布拉格
光栅的周期和形态、光纤材料的折射率、光纤布拉格光栅的长度和形状、光信号的波长和功率等。其中，光纤布拉格光栅的周期和形态是
决定透射光谱特征的关键因素。光纤布拉格光栅的周期决定了光信号
的频率分布，而光纤布拉格光栅的形态决定了透射光谱的波形。
一般情况下，光纤布拉格光栅的透射光谱呈现出多个峰的特征。
这是由于光纤布拉格光栅的周期性结构导致光信号在光纤中发生干涉，形成多个反射波，最终在输出端形成多个光峰。光纤布拉格光栅的峰
值波长与光纤布拉格光栅的周期有关，通过改变光纤布拉格光栅的周期，可以调节透射光谱的峰值波长。
除了周期影响外，光纤布拉格光栅的长度和形状也会对透射光谱
产生影响。光纤布拉格光栅的长度决定了光信号在光纤中传输的距离，不同长度的光纤布拉格光栅会导致不同的光传输特性，进而影响透射
光栅原理及MATLAB仿真
取样光纤光栅的原理及基于MATLAB 的反射谱仿真
取样光纤光栅其实与相称光纤光栅基本上一致，不同的地方在于，相移光栅是在均匀布拉格光栅的某一点处引入相移，导致在反射谱中新开出了一个或者多个窗口，窗口的多少与光栅的相移点的多少有关，取样光栅在结构上与此相似，一段均匀布拉格光栅后接一段正常光纤，正常光纤的作用引起一定的相移，因而其反射谱呈现出梳状结构，在反射窗口中打开一个个通道。通道的个数以及通道间隔，反射率的大小与取样的周期、光栅长度、折射率调制深度等相关。
取样光栅的结构如图：
图1 取样光栅的结构图
光栅长度为p ，光栅与光栅之间的间隔为q ，整个取样周期为d p q =+，取样点为：
/k L d =，占空比为/p d ；取样光栅的梳状谱被sinc 函数调制，sinc 函数为：
12()sin [()]2A B z
f z c L
=，L 指整个光栅的长度，AB 均为常数，若占空比满足一定条件时，
类似于平面光栅，会出现缺级现象。 取样光栅的调制函数为：
()()()s f z f z s z =
（1）
其中：2()[1cos()]f z n π
=∆+Λ，()()p s z g z md ∞
-∞
=-∑ 对（1）进行付立叶变换，()s f z 的付立叶变换等于()f z 和()s z 卷积。 进行付立叶变换以后的频域上的表示可得到其取样光栅的匹配条件：
22/2/0m d βππ-Λ-= （2） 用有效折射率表示为：
20, 1....
1eff m n m m
d λΛ=
=±Λ+ （3）
由此可以得出取样光栅的反射谱由几个峰组成，而且可以计算出相邻两个峰之间的波长间
光纤bragg光栅的光栅方程
光纤bragg光栅的光栅方程
光纤Bragg光栅的光栅方程
光纤Bragg光栅是一种应用广泛的光纤传感器和光纤通信器件。它通过制造光纤中的周期性折射率变化来实现光信号的调制和分析。其中，光栅方程是描述光信号在光纤Bragg光栅中传播和反射的重要数学表达式。
光栅方程可以用来计算光信号在光纤Bragg光栅中的反射和透射特性。它的形式为：
n·λ = 2Λ·sinθ
其中，n为光纤中的折射率，λ为光信号的波长，Λ为光栅周期，θ为光信号与光栅法线的夹角。这个方程表达了光信号在光纤Bragg 光栅中的布拉格衍射效应。
从光栅方程可以看出，光信号的波长和入射角度决定了光信号在光纤Bragg光栅中的反射特性。当光信号的波长满足布拉格条件时，即波长等于2Λ乘以折射率差，光信号会被光栅反射回来。而当光信号的波长不满足布拉格条件时，光信号会透过光栅继续传播。
根据光栅方程可以推导出光纤Bragg光栅的工作原理。当光信号入射到光栅上时，根据入射角度和波长的不同，光信号会在光栅中产生布拉格衍射。通过测量反射光的波长和强度，可以实现对入射光
信号波长和强度的检测和分析。
光栅方程的应用不仅局限于光纤Bragg光栅，也可以推广到其他类型的光栅结构中。例如，光栅方程可以应用于光栅光谱仪中，用于计算光信号的波长和强度。此外，光栅方程还可以用于光纤通信中的波分复用技术，通过调整光栅的周期和折射率，实现不同波长光信号的分离和复用。
光纤Bragg光栅的光栅方程在光纤传感和光纤通信领域具有重要的意义。它为光信号的调制、分析和传输提供了重要的理论基础。通过对光栅方程的研究和应用，可以进一步提高光纤Bragg光栅的性能和应用范围。
光纤光栅光谱特性测试系统的设计解析
实验一光纤光栅光谱特性测试系统的设计
一.实验目的和任务
1熟悉PC光谱仪的使用方法
2. 了解光环行器的工作原理和主要功能。并测量光环行器的插入损耗、隔离度、方向性、回
波损耗参数。
3. 了解光纤光栅的光谱特性
4. 应用PC光谱仪、光环行器测量光纤光栅的光谱特性
二.PC光谱仪
PC光谱仪是用来测量光源或其它器件经光纤输出的光的波长和能量的关系图（即光谱特性）。
图1.1 PC光谱仪的软件界面
本实验用的PC光谱仪的硬件是插入计算机ISA槽的ISA2000卡。该卡有一个光输入孔。测试波长范围为紫外-可见光-近红外。
PC光谱仪的软件界面如图1.1所示。
界面中，主要工具栏按扭介绍：
1. —数据光标左移按扭，每点击该按扭一次，数据光标左移一个像素的距离。
连续点击该按扭，可以找到波峰位置
开始/结束扫描波形按钮。第一次点击该按扭，开始扫描，显示出扫描波形, 并且能感觉波形在动。再次点击该按扭，结束扫描，波形静止。
21
3. 4. 6. 2
1 ,显示波形到界面适当位置。如果要在水平方向放大 2. 二J 数据光标右移按扭，每点击该按扭一次，数据光标右移一个像素的距离。 连续点击该按扭，可以找到波峰位置。
点击该按扭，增加波长显示范围，即水平方向缩小波形。如果要在水平方 向放大波
形，操作方法为：左击波形的左侧，拖动鼠标到波形的右侧，释放鼠标，即可。
5. I® 纵坐标自动调整按钮，如果波形出现削顶或者波形太低，左击该按钮，可 以自动调整波形高度。右击该按钮，取消自动调整纵坐标操作。
计算按钮，点击该按钮，显示波形的中心波长、峰值波长、半最大值全宽
光纤布拉格光栅(FBG)
掺杂剂选择
根据所需的光栅特性，选择合适 的掺杂剂。例如，选择高折射率 的掺杂剂可以提高光栅的反射率。
掺杂浓度控制
控制掺杂浓度是关键，因为它决 定了光栅的反射光谱特性。
FBG的写入设备与技术
01
02
03
写入设备
光纤布拉格光栅的写入设 备通常包括激光器、光路 系统、精密控制系统等部 分。
医疗器械
将FBG传感器应用于医疗器械中，如呼吸机、血 压计等，实现精准监测和智能化控制。
康复工程
利用FBG传感器监测患者的康复情况，为康复治 疗提供科学依据和个性化方案。
06 结论
FBG的重要性和应用价值
重要应用领域
光纤布拉格光栅(FBG)在许多领域都有重要的应用价值，如通信、 传感、激光技术等。
温度循环测试、振动测试等方法。
测试环境要求
03
为了保证测试结果的准确性，需要对测试环境进行严格控制，
如温度、湿度、振动等。
04 FBG的应用案例
光纤通信系统中的应用
光纤通信系统是光纤布拉格光栅(FBG)的重要应用领域。FBG 可以用于制作光纤激光器、光纤放大器、光调制器等关键器 件，提高通信系统的性能和稳定性。
布拉格条件
当一束特定波长的光在光纤中传播时，若遇到FBG，光波会被反射回来，形成 特定的光谱特征。反射光的波长与FBG的周期和折射率有关，满足布拉格条件。
cst超材料吸收率随入射角的变化光谱
cst超材料吸收率随入射角的变化光谱
CST超材料的吸收率随入射角的变化光谱取决于材料的特性
和结构。一般来说，超材料的吸收率对入射角的变化是敏感的，并且可能出现吸收谷或吸收峰。
在某些情况下，当入射光的波长与超材料的结构周期匹配时，吸收峰可能出现。这种现象被称为布拉格反射，类似于光在光栅上的反射。当入射角变化时，布拉格反射的吸收峰位置会发生移动。
此外，超材料的吸收率还可能受到入射角的变化而发生调制。具体来说，当入射角改变时，超材料的电磁响应也会发生变化，导致吸收率发生变化。这种现象可以用来设计用于调制或调控光的器件。
需要注意的是，超材料的吸收率随入射角的变化光谱是一个复杂的问题，因为它涉及到材料的光学特性、结构设计以及入射光的频率和极化等因素。因此，具体的光谱变化需要根据具体的超材料结构和特性进行分析和研究。
光纤布拉格光栅(fbg)反射谱和投射谱
光纤布拉格光栅(fbg)反射谱和投射谱
光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，简称FBG）是一种在光纤中制造的周期性折射率调制结构。它可以实现对光信号的反射和透射控制，因此在光通信、光传感和光纤激光器等领域有着广泛的应用。FBG的反射谱和投射谱是FBG的重要特性之一，下面将对其进行详细介绍。
1.反射谱
FBG的反射谱是指当光信号入射到FBG上时，被FBG反射的光的频谱特性。当光信号穿过光纤进入FBG后，根据FBG的周期性折射率变化，会发生部分光的反射。这些反射光的波长取决于FBG的周期和折射率调制情况。
反射谱可以通过光谱仪或光频谱分析仪来测量和观察。典型的FBG反射谱是一个窄带滤波器，其反射峰的位置和宽度与FBG的物理参数和环境条件相关。由于FBG 的周期性调制结构，反射谱通常呈现出周期性重复的特点。
2.投射谱
FBG的投射谱是指当光信号经过FBG时，透射到光纤另一侧的光的频谱特性。由于FBG具有特定的反射特性，它可以作为一个选择性滤波器，在特定的波长范围内使光透射，而在其他波长处进行反射或吸收。
投射谱的形状和特性取决于FBG的设计和制备参数，包括周期、折射率调制情况等。通过调整这些参数，可以实现不同的投射谱特性，如带通滤波、带阻滤波、多通道滤波等。
3.应用
FBG的反射谱和投射谱在许多应用中发挥着重要作用：
-光通信：FBG可用作光纤传感器，通过测量反射谱变化来检测温度、压力、形变等物理量。
-光纤传感：利用FBG的反射谱特性，可以实现对光纤周围环境的监测，如油气管道的泄漏检测、结构的应力监测等。
啁啾光纤光栅仿真-
(ω
− ω0 )2
(4)
可以求出ψ (z,t) 的二阶近似[1]：
t − dβ z 2
ψ (z,t) =
T02
AT0
−
i
d 2β dω 2
z
exp−
1 2
T02
−
dω
i
d 2β dω 2
z
exp[−i(ω0t
−
β0 z)]
(5)
对ψ (z,t) 取模平方，得到光脉冲的功率：
P(z,t) = ψ (z,t) 2 =
光纤布拉格光栅基本参数
光纤布拉格光栅基本参数
光纤光栅的形成方式主要是使用各类激光使光纤产生轴向的折射率周期性
变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个（透射或反射）滤波器或反射镜，将确定频率/波长的导模反射，原理类似多层增反膜，其滤波波长称为布拉格波长，在确定条件下布拉格波长=光栅所在位置的有效折射率*2光栅周期（在相位掩膜版法刻写时，此数值为相位掩膜版的周期，即相位掩膜版的周期=2*光栅周期）即λ（波长）=2*neff（折射率）*Λ（光栅周期），而有效折射率和光栅周期会随温度和应力状态改变，这也是光纤光栅应用于应力及温度传感的基础。注：本段依据Dream的提问内容于2022年4月19日作出修改，去掉了不正规的表述内容。
光纤光栅的基础特征参数包括：光纤类型、光栅类型、中心波长，峰宽/带宽/3dB带宽/FWHM，反射率，边模/旁瓣抑制比，光栅长度。高端特征参数包括：刻写环境温度、测试模式、反射峰的线型(近高斯，近洛伦兹型，卷积型等），色散值，啁啾率，光栅阶数等
光纤类型：由于不同光纤的折射率及内部结构均有所差别，所以光纤类型是光纤光栅的重要特征参数。
光栅类型：光纤光栅有多种不同类型，例如均匀、啁啾、长周期、相移、取样、倾斜等，不同类型的光纤光栅用于不同的用途，也是光纤光栅的重要特征参数。
中心波长：中心波长一般可用光纤光谱仪测得，由于光纤光对温度及应力均比较敏感，所以一般需在悬空不受力且温度恒定的位置测量比较标准（精度要求特别高的，还需要标定测试模式），按照光纤类型的不同，其温度变化系数大约为10-20Pm/℃（升温红移，降温蓝移），所以制造时的环境温度也是光纤光栅的一个重要参数。
使用Rsoft对FBG光纤光栅的光谱仿真
课程设计任务书
学生姓名：陈湘宝专业班级：电子科学与技术0901班
指导教师：葛华工作单位：信息工程学院
题目: Bragg光纤光栅的光谱仿真
初始条件：
计算机、beamprop软件
要求完成的主要任务:
1、课程设计工作量：2周
2、技术要求：
（1）学习beamprop软件。
（2）设计Bragg光纤光栅的光谱仿真
（3）对Bragg光纤光栅进行beamprop软件仿真工作。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。
学习beamprop软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。
对Bragg光纤光栅进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。
提交课程设计报告，进行答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
摘要..................................................................... I Abstract ................................................................... II 1光纤光栅简介.. (1)
2 BeamPROP软件介绍 (2)
3光纤光栅的绘制与设置 (3)
光纤光栅波导的全局设置 (3)
光纤光栅的绘制 (4)
光路的设置 (7)
4光纤光栅的仿真 (9)
光栅XZ切面图 (9)
波形仿真 (10)
参数扫描 (11)
5心得体会 (14)
布拉格光栅反射率
布拉格光栅反射率
布拉格光栅反射率是指光线在穿过布拉格光栅后被反射的程度。布拉格光栅是一种可以将光线分离成不同波长的光谱仪器，它由一系列平行的凸面镜构成，镜面上有一系列平行的刻痕，这些刻痕的间距非常精确，能够使得不同波长的光线被反射到不同的方向上。
布拉格光栅反射率的计算公式为：R = (sinθm - sinθi)² / (sinθm + sinθi)²，其中R为反射率，θm为衍射角，θi 为入射角。这个公式可以用来计算不同波长的光线被反射的强度，从而得到光谱图。
布拉格光栅反射率的大小取决于入射角和衍射角的大小关系。当入射角等于衍射角时，反射率最大，此时只有一个波长的光线被反射。当入射角和衍射角之间的差距变大时，反射率逐渐减小，同时会有更多的波长被反射。因此，布拉格光栅可以用来分离出不同波长的光线，从而得到光谱图。
布拉格光栅反射率的大小还受到刻痕间距的影响。刻痕间距越小，反射率越大，同时也能够分离出更多的波长。因此，制作布拉格光栅需要非常高的精度和技术水平。
总之，布拉格光栅反射率是光学领域中非常重要的一个概念，它可以用来分离出不同波长的光线，从而得到光谱图。同时，它也是一种非常精密的仪器，需要高超的技术水平和精密的制造工艺。
布拉格光栅和其他种类光栅的区别
布拉格光栅和其他种类光栅的区别
布拉格光栅是一种利用光的干涉原理来分离和操控光的光学元件。与其他种类的光栅相比，布拉格光栅具有独特的特点和应用。本文将从工作原理、结构设计和应用领域三个方面来比较布拉格光栅和其他种类光栅的区别。
一、工作原理
布拉格光栅的工作原理基于光的干涉现象。它由一系列平行的等间距光栅线组成，每个光栅线都是由等距离的高折射率和低折射率材料交替组成。当入射光照射到布拉格光栅上时，由于光的干涉，只有特定波长的光被反射或透射，形成特定的衍射图样。其他种类的光栅，如传统光栅和透射光栅，是通过改变光栅线的宽度或周期来实现光的衍射。因此，布拉格光栅与其他种类的光栅相比，具有更高的选择性和更窄的光谱带宽。
二、结构设计
布拉格光栅的结构设计是与其工作原理密切相关的。传统光栅和透射光栅通常采用直线型的光栅线，而布拉格光栅则采用周期性变化的光栅线。这种结构设计使得布拉格光栅能够更好地控制光的衍射效果。与传统光栅和透射光栅相比，布拉格光栅可以实现更高的衍射效率和更低的衍射损耗。
三、应用领域
布拉格光栅由于其独特的工作原理和结构设计，在许多领域都有广
泛的应用。其中最重要的应用之一是光通信。布拉格光栅可以用作光纤传输中的波长选择器，用于分离和选择特定波长的光信号。此外，布拉格光栅还可以用于激光器的频率控制和模式锁定。另外，布拉格光栅还可以用于光学传感器、光谱分析和光学显微镜等领域。与此同时，其他种类的光栅也有各自的应用领域。传统光栅在光谱分析、波长选择和光学测量中被广泛使用。透射光栅则常用于光学测量和光谱仪器中。
光纤光栅在高功率连续光纤激光器中的发展及展望
5、反常色散：高功率光纤激光器中的反常色散效应是影响其性能的关键因 素之一。反常色散是指光在介质中传播时，波长越短，传播速度越慢的现象。在 光纤激光器中，反Leabharlann Baidu色散会导致光束扩散和能量损失，从而影响激光器的输出功 率和光束质量。因此，需要对反常色散进行理论研究，以优化光纤激光器的设计。
四、结论
高功率光纤激光器是现代激光技术的重要发展方向之一。通过对光纤激光器 的理论研究，可以深入了解其工作原理和性能特性，优化其设计，提高其性能。 未来，随着科技的不断发展，高功率光纤激光器的应用领域将越来越广泛，其理 论研究也将越来越重要。
2、功率均衡：在高功率连续光纤激光器中，由于光纤中的热量分布不均， 会导致功率分布不均衡。光纤光栅可以通过反射和透射特定波长的光，实现对输 出激光功率的均衡分布。
3、光束质量改善：光纤光栅可以改善输出激光的光束质量。通过反射和透 射特定波长的光，可以消除光谱中的杂散波长，从而减小光束的发散角，提高光 束的质量。
2、高光束质量：由于光纤激光器的增益介质是光纤，其光束质量可以通过 光纤的选型和设计进行优化，从而实现高光束质量的输出。
3、易于集成：光纤激光器可以利用现有的光纤网络进行传输和控制，因此 可以方便地与其他光学系统进行集成，实现复杂的光学操控。
4、可靠性高：光纤激光器具有较高的稳定性和可靠性，使得其可以在恶劣 的环境条件下稳定工作，适用于各种工业应用场景。
fbg光栅边模抑制比与反射谱关系
FBG光栅边模抑制比与反射谱之间存在一定的关系。边模抑制比是指在光纤布拉格光栅（FBG）的反射谱中，主峰两侧的旁瓣或边模与主峰之间的强度比值。这个比值反映了光栅的光谱纯度，即主峰之外的光谱成分的相对强度。当边模抑制比较高时，表示光栅的反射谱主峰较为尖锐，旁瓣或边模的强度较低。这意味着光栅对特定波长的光具有较好的反射性能，而对其他波长的光的反射较弱。这种情况下，光栅具有较好的光谱选择性和滤波效果。相反，如果边模抑制比较低，表示光栅的反射谱中存在较强的旁瓣或边模。这可能导致光栅对多个波长的光都具有较大的反射强度，从而降低光谱选择性和滤波效果。边模抑制比低可能是由于光栅制作过程中的不均匀性、缺陷或其他因素引起的。因此，高边模抑制比对于光纤布拉格光栅的性能和应用具有重要意义。在实际应用中，可以通过优化光栅的设计和制作过程来提高边模抑制比，以获得更好的光谱特性和滤波效果。
布拉格光栅反射光谱的数值仿真
Numerical simulation of the optical fiber Bragg grating reflective spectrum ABSTRACT
Fiber Bragg grating material is a photosensitive optical fiber ， in the core space of the phase grating is formed ， and its role within the core essence is to form a narrow band(transmission or reflection)filter or a reflector.From the last century since the birth of the late seventies ， after three years of development ， it is by virtue of a small， easy and fiber coupling，compatible with other optical devices into one， low transmission， job stability， narrower bandwidth without affected by environmental dust and a series of excellent performance in optical communications ， optical sensing and optical information processing and other fields widely used.For reflective grating Bragg grating reflectivity spectrum features is an important index and assessment index ， reflectivity spectrum performance is one of the important performance parameters of the grating Bragg grating. Is derived by using the coupled mode theory and transfer matrix are derived ， and we have already reached the grating Bragg grating reflectivity spectrum theory calculation method ， it can be seen that the grating Bragg grating reflectivity spectrum is a function of multiple parameters and reflectance spectrum is the result of each production parameter combination. Therefore ， analyzing the influence of different parameters on the grating Bragg grating reflectivity spectrum ， and the influence of different parameters on the grating Bragg grating reflectivity spectrum comparison ， can help us to get clear understanding ， to obtain an ideal grating Bragg grating design method.For example:Geodynamics ， spacecraft and marine shipping ， civil engineering structures， power industry， medicine， and chemical industries.It is based on its unique operating characteristics and a wide range of applications，the characteristics of the FBG is very important. Key words: optical fiber Bragg grating， photosensitivity， grating， FBG
取样光栅原理及MATLAB仿真
取样光纤光栅的原理及基于MATLAB 的反射谱仿真
张睿
一、 摘要
文章主要运用了基于耦合模理论的传输矩阵法来分析取样光栅的原理，并利用MATLAB 模拟和分析了取样光栅长度、调制折射率强度、取样光栅节点的长度以及不同的占空比对取样光栅反射谱的影响。
二、 引言
随着光纤光栅的问世，光纤通信日益发达，光纤光栅出现了许多的种类，例如啁啾、相移、切趾、取样光栅（SFBG ）等等，取样光栅由于其传输通道间隔稳定，通带窄，具的极好的波长选择性，因而在光波分复用器、光纤激光器、光分插复用器、光解复用器等光器件，以及光纤传感，光信息交换等技术领域发挥重要作用。
三、 原理
取样光纤光栅其实与相称光纤光栅基本上一致，不同的地方在于，相移光栅是在均匀布拉格光栅的某一点处引入相移，导致在反射谱中新开出了一个或者多个窗口，窗口的多少与光栅的相移点的多少有关，取样光栅在结构上与此相似，一段均匀布拉格光栅后接一段正常光纤，正常光纤的作用引起一定的相移，因而其反射谱呈现出梳状结构，在反射窗口中打开一个个通道。通道的个数以及通道间隔，反射率的大小与取样的周期、光栅长度、折射率调制深度等相关。
取样光栅的结构如图：
图1 取样光栅的结构图
光栅长度为p ，光栅与光栅之间的间隔为q ，整个取样周期为d p q =+，取样点为：
/k L d =，占空比为/p d ；取样光栅的梳状谱被sinc 函数调制，sinc 函数为：
12()sin [()]2A B z
f z c L
=，L 指整个光栅的长度，AB 均为常数，若占空比满足一定条件时，
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Numerical simulation of the optical fiber Bragg grating reflective spectrum ABSTRACT
Fiber Bragg grating material is a photosensitive optical fiber ， in the core space of the phase grating is formed ， and its role within the core essence is to form a narrow band(transmission or reflection)filter or a reflector.From the last century since the birth of the late seventies ， after three years of development ， it is by virtue of a small， easy and fiber coupling，compatible with other optical devices into one， low transmission， job stability， narrower bandwidth without affected by environmental dust and a series of excellent performance in optical communications ， optical sensing and optical information processing and other fields widely used.For reflective grating Bragg grating reflectivity spectrum features is an important index and assessment index ， reflectivity spectrum performance is one of the important performance parameters of the grating Bragg grating. Is derived by using the coupled mode theory and transfer matrix are derived ， and we have already reached the grating Bragg grating reflectivity spectrum theory calculation method ， it can be seen that the grating Bragg grating reflectivity spectrum is a function of multiple parameters and reflectance spectrum is the result of each production parameter combination. Therefore ， analyzing the influence of different parameters on the grating Bragg grating reflectivity spectrum ， and the influence of different parameters on the grating Bragg grating reflectivity spectrum comparison ， can help us to get clear understanding ， to obtain an ideal grating Bragg grating design method.For example:Geodynamics ， spacecraft and marine shipping ， civil engineering structures， power industry， medicine， and chemical industries.It is based on its unique operating characteristics and a wide range of applications，the characteristics of the FBG is very important. Key words: optical fiber Bragg grating， photosensitivity， grating， FBG
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布拉格光栅反射光谱的数值仿真..................................................................................................... I 摘要......................................................................................................................................................I Numerical simulation of the optical fiber Bragg grating reflective spectrum............................ II 第一章 绪 论..................................................................................................................................... 1 1.1 课题研究意义...................................................................................................................... 1 1.2 国内外研究动态、文献综述与分析.................................................................................. 1 1.3 论文的主要研究内容.......................................................................................................... 4 1.4 研究系统要求...................................................................................................................... 4 1.5 本章小结.............................................................................................................................. 5 第二章 反射谱理论计算概述........................................................................................................... 6 2.1 耦合模理论法....................................................................................................................... 6 2.2 传输矩阵法........................................................................................................................... 6 2.3 有效折射率法....................................................................................................................... 7 2.4 本章小结.............................................................................................................................. 7 第三章 光纤光栅的耦合模理论....................................................................................................... 8 3.1 耦合模式理论...................................................................................................................... 8 3.2 耦合模式理论 FBG 反射率的计算.................................................................................... 9 3.3 传输矩阵法 FBG 反射率的计算...................................................................................... 13 3.4 切趾技术............................................................................................................................ 15 3.4.1 切趾简介................................................................................................................. 15 3.4.2 常用切趾技术和优劣............................................................................................. 16 3.4.4 切趾方法的计算..................................................................................................... 18 3.5 本章小结............................................................................................................................ 18 第四章 参数分析............................................................................................................................. 19 4.1 研究意义和手段................................................................................................................. 19 4.2 参数具体讨论..................................................................................................................... 19 4.2.1 FBG 的反射率谱..................................................................................................... 19 4.2.2 反射率谱与光栅长度 L 的关系.............................................................................21 4.2.3 反射率谱与有效折射率 neff 的关系.....................................................................23 4.2.4 反射率谱与折射率调制深度 neff 的关系..............................................................24 4.2.5 反射率谱中光栅长度 L 与折射率调制的关系.....................................................25 4.2.6 高斯切趾对于光纤布拉格光栅反射谱的影响..................................................... 27 4.3 本章小结............................................................................................................................. 28 第五章 全文结论............................................................................................................................. 29 致谢................................................................................................................................................... 30 参考文献........................................................................................................................................... 31
毕业设计（论文）
题 专 班 学 学 目 光纤布拉格光栅反 射光谱的数值仿真 业 光信息科学与技术 级 光信 091 号 3090242007 生 丽 副教授
ຫໍສະໝຸດ Baidu
指导教师 汪
二○一三 年
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布拉格光栅反射光谱的数值仿真 摘 要
光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，FBG）是一种利用光纤材料的光敏性，在纤芯 内形成空间相位的光栅，其作用实质是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反 射镜。从上世纪七十年代末诞生以来，经过三十年的发展，它凭借体积小、易与光纤耦合、 可与其它光器件兼容成一体、低耗传输、工作稳定性高、带宽更窄且不受环境尘埃影响等一 系列优异性能，在光纤通信、光纤传感和光信息处理等领域广泛应用。对于反射式光栅布拉 格光栅来说，反射率谱是其特性的重要指标和评估指标，反射率谱的性能是光栅布拉格光栅 的重要性能参数。通过使用耦合模理论推导和传输矩阵推导，我们已经得出了光栅布拉格光 栅反射率谱的理论算方法，可以看出光栅布拉格光栅反射率谱是多个参量的函数，反射率谱 是各个制作参量共同作用的结果。因此，分析不同参数对光栅布拉格光栅反射率谱的影响， 并对不同参数对光栅布拉格光栅反射率谱的影响进行比较，可以帮助我们得到清晰的认识， 获得一种理想的光栅布拉格光栅设计方法，更容易得到想要获取的光栅布拉格光栅的参数。 例如：地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学和化学行业等。正 是基于它独特的工作特性以及广泛的应用，对于FBG的特性研究显得十分重要。 关键词：光纤布拉格光栅、光敏性、光栅、FBG