常用光纤Bragg光栅特性分析
光纤光栅的特性分析
一、 实验要求对光纤光栅进行特性分析；分析，光栅长度、分层数、谱宽等参数对反射光谱的影响； 利用MATLAB 进行程序设计，通过软件仿真的形式实现二、 实验原理光纤光栅是利用光纤中的光敏性而制成的。
光敏性是指当外界入射的紫外光照射到纤芯中掺锗的光纤时，光纤的折射率将随光强而发生永久性改变。
人们利用这种效层内折射率看成不变利用00exp()0=0exp()i i LAYER i i jk n d Mjk n d ⎛⎫⎪-⎝⎭。
最后利用矩阵的叠成得到光纤光栅总的传输矩阵应可在几厘米之内写入折射率分布光栅，称为光纤光栅。
光纤光栅最显著的优点是插入损耗低，结构简单，便于与光纤耦合，而且它具有高波长选择性。
光纤光栅有很多种分析法，但目前技术都不太理想。
由于反射率是反映光纤光栅特性的一个重要参数。
这里利用分层的思想将光纤光栅分层处理，每一层看做折射率n 恒定不变，层与层之间折射率不同利用，n n n n i ji j INTERFACE i ji j n n M n n +-⎛⎫=⎪-+⎝⎭11122122M M M M ⎛⎫⎪⎝⎭。
光纤光栅的反射系数()()121111r E z M E z M -+==，反射率R=2r 。
根据不同的入射光波长有不同的反射率，最后绘出反射率与入射光波长的图谱。
以此实现对光纤光栅的特性分析。
三、 实验方案 我们取得是48.645*10^(-4)的光纤长度，15000的分层数，350个点。
1、程序：clear; nn=15000;a=48.636*10^(-4)/nn; di=a; i=1;for z=0:a:48.636*10^(-4)n(i)=1.452+0.75*10^(-3)*((sin(pi*z/(535*10^(-9))))^2); i=i+1; endwl=1.5541*10^(-6); t=1;for k0=1550*10^(-9):0.02*10^(-9):1557*10^(-9) M=[1 0;0 1];for i=1:1:nnM1=[n(i)+n(i+1),n(i)-n(i+1);n(i)-n(i+1),n(i)+n(i+1)]/(2*n(i));M2=[exp(j*((2*pi)/k0*n(i)*di)),0;0,exp(j*(-1)*(2*pi)/k0*n(i)*di)];M=M*M2*M1;endr=M(2,1)/M(1,1);R(t)=(abs(r))^2;t=t+1;endplot(R)2、结果截图：图一、按步进画图的结果图二、按波长画图的结果四、 数据分析通过对参数的修改我们可得到以下结论： 1.反射率与光栅长度的关系反射率是光纤光栅的一个重要参数2.14和2.15直接描述了反射率R 和光栅长度L 的关系。
光纤布拉格光栅理念原理与技术特征
光纤布拉格光栅理念原理与技术特征光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）是一种利用光纤中的布拉格光栅实现光波频率选择与调制的技术。
它在光通信、传感器等领域具有广泛的应用。
本文将从原理和技术特征两个方面来详细介绍光纤布拉格光栅技术。
光纤布拉格光栅的原理可追溯到布拉格散射理论。
布拉格散射是指当一束光波经过一个均匀光周期结构时，会在每个周期出现反射或透射，形成和入射光波相干的反射光波。
布拉格光栅是一种具有空间周期结构的光学元件，由一系列等距离的折射率变化组成。
光纤布拉格光栅则将布拉格光栅结构移植到了光纤中，形成了一种具有周期性折射率变化的光纤元件。
光纤布拉格光栅一般采用两种方法制备，即直写法和光干涉法。
直写法是指通过高能激光束直接照射在光纤的芯部，通过光纤材料的光学非线性效应和热效应来形成布拉格光栅结构。
光干涉法是指将两束光波通过干涉结构产生干涉现象，经过光纤芯部后，在折射率变化的作用下形成布拉格光栅。
1.高可靠性：光纤材料的插入损耗低，与光纤之间的耦合效率高，使得光纤布拉格光栅具有较高的传输效率，并且能够长时间保持稳定的性能。
2. 宽带性：光纤布拉格光栅的制备工艺已经趋于成熟，能够制备出能够覆盖整个光通信波段（1260~1650 nm）的宽带布拉格光栅。
3.稳定性：光纤布拉格光栅在光纤中的固定度较高，不易受到外界环境的干扰，能够长时间稳定地工作。
4.温度和应变传感：由于光纤布拉格光栅的折射率与温度和应变有关，因此可以通过测量布拉格光栅的中心波长偏移来实现温度和应变的传感。
这种传感技术具有高灵敏度、快速响应和长距离传输等优点，在工业和生物医学领域有广泛的应用前景。
5. 光互联和光波长多路复用：光纤布拉格光栅可以用作光纤互联中的微型光学件，实现在光纤网络中的信号调制、调整和复用等功能。
同时，光纤布拉格光栅也可以用于光波长多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）系统中，实现光路的选择和分离。
磁光光纤Bragg光栅中偏振消光比特性分析
ｎ ｙ ｉ ｏ ｇ ｅｉ ｅ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ａ ｓｓ ｆｍａ ｎ ｔ ｆ ｌ ａ ｕ ｅ ｎ ． ｃｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｅ ｒ ｇ ｒ ｔ ｇ； ｇ ｅｉ ｅｄ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｐ ｌ ｒ ａｉ ｎ ｅ ｔ ｃｉｎ ｒｔ ； ａ ａ ａ ｆ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ｂ ｒＢ ａ ｇ ｇ ａｉ ｍａ ｎ ｔ ｆ ｌ ａ ｕ ｅ ｎ ； ｏａ ｚ ｔ ｘｉ ｔ ａｉ Ｆ ｒ ｄ ｙ ｅｆ ｔ ｉ ｎ ｃｉ ｉ ｏ ｎ ｏ ｏ ｅ
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光纤Bragg光栅压力传感特性研究
ｉ ｒＢ ａ ｇｇ ａｉ ｆ ｅ ｒ ｇ ｒ ｔ ｇ ｂ ｎ
ＱＡ ｕ － ａｇ Ｌ ｉ ， Ｎ ｏｇ ｉ ｇ Ｊ ｈｎａ ， Ｈ ＵＨ ｎ ＩＯ Ｘ ｅ ｕｎ ， Ｉ ｎ ＷＡ Ｇ Ｈ ｎ－ａ ， Ｉ Ｚ ｅ － Ｚ Ｏ ｏｇ ｇ Ｔｇ ｌｎ Ａ ｎ
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Ｘｉａ ｈｙ ｕＵｎｖｒｉ ， ｉａ １ ０５， ｈｎ ） ’ｎＳ ｉｏ ｉｅｓ ｙ Ｘ ’ ｎ７０ ６ Ｃ ｉａ ｔ Ａ ｓｒｃ ：Ａ ｎｗ ｓ ｕｔｒ ｆｈ ｂｒＢａｇｇａｎ Ｆ Ｇ ｒｓｕｅｓｎｏ ａｅ ｎｔｅｓｍ ｃｎｕ ｔ ｕ ｒ ｂ ｔａｔ ｅ ｒ ｃ ａ ｏ ｅｆ ｅ ｒ ｒ ｉｇ（ Ｂ ）ｐｅｓｒ ｅｓｒ ｓｄｏ ｅ ｉｏｄ ｃ ｒ ａｚ ｔ ｕｌ ｔ ｉ ｇ ｔ ｂ ｈ ｏｑ ｔ
乔 学光， 李 婷， 王宏亮，贾振安 ， 周 红
（ 西安石油 大学 陕西省光 电传感测 井重 点实验室 ， 山西 西安 ７ ０ ６ ） １０ ５
摘
要 ：提出 了以半导体硅材 料作为光纤 Ｂａｇ ｒ 光栅 （ Ｂ ） ｇ Ｆ Ｇ 衬底 的 Ｆ Ｇ压 力传感 密封 型结构 ， 对其压 Ｂ 并
力传感 特性进行 了研 究 ， 果 表 明： Ｂ 的 中心 反 射 波 长 漂 移 对 压 力 呈 现 良好 的 线 性 响 应 特性 ， 结 ＦＧ 在 ０－ ５ＭＰ 的测压范 围内 ， ３ ａ 压力调谐灵 敏度为 ０ ０ ４ｎ ／ ａ有 良好 的机械性 能和稳定性 能 。通过 对实验 ．３ ｍ ＭＰ ， 数据 的拟合分析表 明 采用这种材料 ， 中心波长和压力变化 有着 好的线性拟合度和重 复性 ， 其 且迟滞很小 ， 它们 的相关 系数都达到 ０９ ， ．９ 在光传感领域具有实用 价值 。 关键 词 ：导波与光纤光学 ； 光纤 Ｂａｇ ｒ 光栅 ； ｇ 压力传感 器 ； 衬底材料
取样光纤Bragg光栅特性的数值模拟分析
光 通 信 研 究
Ｓ ＴＵＤＹ ｏＮ ＯＰＴＩ ＣＡＩ Ｃ０Ｍ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ １ ． ２ ０ ０ １
（ ｕ Ｓ ｍ．ＮＯ １ ２ ． ６ ）
光 电 器 件 研 究 与 应 用
取 样 光 纤 Ｂ ａ ｇ光栅 特 性 的数 值 模 拟 分 析 ｒｇ
Ｓ ＢＧ 反 射 谱 取 传输 矩 阵 ； 射 谱 ； 趾 函数 反 切 中 图分 类 号 ： ＴＮ２ ３ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ８ ８ ２ ｌ ） ６０ ３ － ３ １ ０ — ７ ８（ Ｏ ０ ０ — ０ ９０
６ ｆ ＋Ｃ［ ＋（］ （ ８ 一 ｅ１ Ｓ 卅 ’ ， ㈣ ＂ 劫ｆ Ｓ Ｉ ｌ ｎ Ｏ ｚ ｝ ｛ １ １
式 中， ｅ Ｈ为光 纤 的有效 折射 率 ； 为光栅 周期 的 平 均折 射率 变化 ；为 与折 射率 调制 有关 的条 纹可 见 Ｓ 度 （ 取 １ 弱取 ０ ５ ； 强 ， ． ）以为 光栅栅 格 的周期 ； ） （ 描
刘 晴 ， 勇 林 黄
（ 南京 邮 电 大 学 光 电 工 程 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ０ ） 江 １ ０ ３ 摘 要 ： 章 应 用 传 输 矩 阵法 对 取 样 光 纤布 拉 格 光栅 （ Ｆ Ｇ 的 反 射 谱 进 行 了数 值 模 拟 ， 分 析 了折 射 率调 制 幅度 、 文 ＳＢ ） 并 占空 比 、 样 取 周 期 和 光 栅 长度 等 光 栅 参 数 对 其反 射 谱 的 影 响 ， 此 基 础 上 用 切 趾 函 数 对 其 进 行 旁 瓣 干 扰 处 理 ， 到 了较 为 理 想 的 ８通 道 在 得
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光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇
光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究1光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究随着通信技术的不断发展，人们对高速、宽带、低衰减的光纤通信系统的需求越来越强烈。
在新型光纤通信系统中，光纤布拉格光栅逐渐成为一种广泛应用的光纤分布式传感技术。
本文将分析光纤布拉格光栅的传输特性，并通过实验验证分析结果的准确性。
光纤布拉格光栅是一种基于光纤中的光学衍射现象的光学器件。
在光纤中加入一定周期的光折射率折变结构，就能形成光纤布拉格光栅。
在光纤中传输的光波，经过布拉格光栅时，会出现衍射现象，产生反射、透射和反向散射，这些效应是产生传输特性的基础。
光纤布拉格光栅的传输特性主要表现在其反射光频谱和传输带宽两个方面。
反射光频谱是指光波经过光纤布拉格光栅后，由栅中反射的光波在谱域的表现。
反射光频谱可以通过反射率、衰减率、相位等参数来描述。
光纤布拉格光栅的反射带宽会随着栅体的折射率调制以及周期变化而发生变化。
而传输带宽则是指光波通过光纤布拉格光栅后的传输性能表现，其传输性能主要由栅体的反射率和传播损耗来决定。
传统的光纤布拉格光栅的制备方法主要有激光干涉、可调光束、干涉光阴影和相位掩膜等方法。
一般情况下，涉及到光纤布拉格光栅的应用，需要随时监测栅体的传输特性。
为了准确地监测光纤布拉格光栅的传输特性，通常采用光谱光学方法来进行反射光频谱的测量。
根据光谱光学方法，可以直接测量出光纤布拉格光栅的反射率和反射带宽，同时还能进一步计算出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。
为了验证理论分析的正确性，本文进行了一系列光纤布拉格光栅的实验研究。
实验采用了对光纤布拉格光栅进行反射光频谱的测量，并通过计算反射光频谱的反射率和反射带宽，得出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。
实验结果表明，本文理论分析的光纤布拉格光栅传输特性是可靠的，能够为光纤布拉格光栅在光纤通信系统中的应用提供有效的理论基础。
取样光纤Bragg光栅特性及其通信应用的研究
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２１ ０ １年 第 ３ Ｏ卷 第 ４期
传感器与微系统 （ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇｅ） Ｔａ ｓｕ ｅ ａｄＭｉ ｓｓ ｍ Ｔ ｃ ｎｌ ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ
１ ９
取 样 光 纤 Ｂ ａ ｇ光 栅 特 性 及 其 通 信 应 用 的 研 究 ｒｇ
吕 振 ，董 璞
（ 宁 工程 技术 大 学 电 气 与 控 制 工 程 学 院 ， 宁 葫 芦 岛 １５ ０ ） 辽 辽 ２ １ ５
采样 率无关。基于取样光栅 的独特反射谱 特性 ， 对其作 为光 子器件的结构 图作 了探讨 。
光纤Bragg光栅的光谱特性研究的开题报告
光纤Bragg光栅的光谱特性研究的开题报告
光纤Bragg光栅是光纤传感器中广泛应用的光学元件，其具有较高的成像分辨率和信噪比，因此被广泛应用于测量温度、应变和光谱等各种物理量。
本文旨在探究光纤Bragg光栅的光谱特性及其在光谱领域中的应用。
首先，本文将简要介绍光纤Bragg光栅及其基本原理，包括锥形光束干涉法、相位掩膜法和光子晶体法等。
然后，我们将系统梳理光纤Bragg光栅的光学特性，包括谐波产生、反射光谱和透射光谱等，重点研究光栅参数对反射谱和透射谱的影响，如光栅周期、折射率调制深度和长度等。
接下来，我们将探究光纤Bragg光栅在光谱领域中的应用，包括分光仪、光源稳定和激光频率锁定等方面，同时还将介绍基于光纤Bragg光栅的传感器设计及应用，如温度传感器、应变传感器和气体浓度传感器等。
最后，我们将总结光纤Bragg光栅的光谱学特性及相关应用的研究现状和进展，并提出未来的研究方向和挑战。
本文的研究将为光纤Bragg光栅的进一步应用提供有益参考，并对光纤传感器及光谱仪器的发展提供有益的借鉴作用。
光纤光栅的特性
光纤光栅的特性光纤光栅的特性1．光纤布喇格光栅的理论模型：假设光纤为理想的纤芯掺锗阶跃型光纤，并且折射率沿轴向均匀分布，包层为纯石英，此种光纤在紫外光的照射下，纤芯的折射率会发生永久性变化，对包层的折射率没有影响。
利用目前的光纤光栅制作技术：如全息相干法，分波面相干法及相位模板复制法等。
生产的光纤光栅大多数为均匀周期正弦型光栅。
纤芯中的折射率分布（如图1）所示。
)(1Z n 为纤芯的折射率，m axn∆为光致折射率微扰的最大值，)0(1n 为纤芯原折射率，Λ为折射率变化的周期（即栅距）， L 为光栅的区长度。
若忽略光栅横截面上折射率分布的不均匀性，光栅区的折射率分布可表示为：)2cos()0()(max 11Z n n z n Λ∆+=π…………………………………………………（1.1）显而易见，其折射率沿纵向分布，属于非正规光波导中的迅变光波导，在考虑模式耦合的时候，只能使用矢量模耦合方程，其耦合主要发生在基模的正向传输导模与反向传输导模之间。
2．单模光纤的耦合方程由于纤芯折射率非均匀分布,引起了纤芯中传输的本征模式间发生耦合。
在弱导时, 忽 略偏振效应,吸收损耗和折射率非均匀分布引起了模式泄漏,则非均匀波导中的场Φ( x , y , z ) 满足标量波动方程:),,(}),,({222202=Φ∂∂++∇z y x zz y x n sk t…………………（2.1）其中：λπ/20=k ，λ是自由空间的光波长。
22221}{1ϕ∂∂+∂Φ∂∂∂=Φ∇Φr r r r r t…………………………………………………(2.2)由于折射率非均匀分布引起波导中模式耦合只发生在纤芯中,因此非均匀波导中的场可以表示为均匀波导束缚模式),(y x φ之和:),()}exp()exp()({),()(),,(y x z i a z i z a y x z A z y x l l l l l ll l lφββφ-+-∑=∑=Φ………(2.3))(1z A 则表示与),(1y x φ相联系的全部随z 变化的关系。
光纤Bragg光栅特性的研究的开题报告
光纤Bragg光栅特性的研究的开题报告一、研究背景光纤Bragg光栅是一种新型光学元件，具有很多优异的特性，如高的空间解析度、宽的带宽、易于制备等。
它可以被广泛用于光纤通信、传感技术、激光技术等领域。
因此，对光纤Bragg光栅特性的深入研究对于上述领域的发展具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在探讨光纤Bragg光栅的特性，对其制备方法进行改进，提高其性能，以及拓展其应用领域。
三、研究内容1.光纤Bragg光栅原理及特性：阐述光纤Bragg光栅的基本原理和结构，并分析其特性，如反射光谱特性、散射损耗、传输特性等。
2.制备方法改进：对光纤Bragg光栅的制备方法进行研究，提出新的制备方法，比较新旧方法的差异，以及对新方法的优化。
3.性能测试：对制备的光纤Bragg光栅进行性能测试，比如测试其反射光谱、散射损耗、辐射损耗等，确定其最佳应用范围。
4.应用拓展：研究光纤Bragg光栅在通讯、传感器等领域的应用，探讨其应用拓展的可能性。
四、研究方法1.文献研究法：主要针对光纤Bragg光栅的原理和特性进行文献搜集，阅读、摘录、归纳、总结相关文献。
2.实验方法：结合实际情况，根据文献研究中提到的制备方法，制备光纤Bragg光栅，进行性能测试。
3.数学方法：运用数学理论和方法，对实验结果进行数据分析、数据处理和统计分析。
五、研究意义本研究将更深入地了解光纤Bragg光栅的特性，为其未来的发展提供基础支持。
改进光纤Bragg光栅的制备方法，提高其性能，使之更加适用于相关领域的需要。
同时，对光纤Bragg光栅的应用进行探讨，拓展其应用范围，推动其广泛应用。
六、研究进度安排1.前期准备：文献搜集、研究计划编写，时间为两周。
2.实验制备：光纤Bragg光栅的制备、性能测试，时间为四周。
3.数据处理分析：对实验结果进行数据处理和统计分析，时间为两周。
4.论文撰写：将实验结果及分析结论进行汇总、整理、修改，撰写研究报告，时间为四周。
光纤光栅光学特性的测量
光纤光栅光学特性的测量一、实验目的和内容1． 了解光纤Bragg 光栅的原理及其主要光学特性。
2． 掌握Digtal lock-in Amplifier 工作原理和使用要领。
3． 掌握测量光纤Bragg 光纤反射光谱及其它光学特性的方法二、实验基本原理1． 光纤布拉格光栅的理论模型光敏光纤布拉格光栅（FBG ,fiber Bragg grating ）的原理是由于光纤芯折射率周期变化造成光纤波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，使的其透射光谱和反射光谱对该波长出现奇异性，图1表示了其折射率分布模型。
这只是一个简化图形，实际上光敏折射率改变的分布将由照射光的光强分布所决定。
对于整个光纤曝光区域，可以由下列表达式给出折射率分布较一般的描述：⎪⎩⎪⎨⎧≥≤≤≤+=2321211)],,(1[),,(a r n a r a n a r z r F n z r n ϕϕ式中),,(z r F ϕ为光致折射率变化函数。
具有如下特性：1),,(),,(n z r n z r F ϕϕ∆=)(0),,()0(),(1max max L z z r F L z n n z r F >=<<∆=ϕϕ式中1a 为光纤纤芯半径；2a 为光纤包层半径；相应的1n 为纤芯初始折射率；2n 为包层折射率；),,(z r n ϕ∆为折射率最大变化量。
因为制作光纤光栅是需要去掉包层，所以这里的3n 一般指空气折射率。
之所以式中出现ϕ和r 坐标项，是为了描述折射率分布在横截面上的精细结构。
在式（1）中隐藏了如下两点假设：第一，光纤为理想的阶跃型光纤，并且折射率沿轴向均匀分布；第二，光纤包层为纯石英，由紫外光引起的折射率变化极其微弱，可以忽略不计。
这两点假设有实际意义，因为目前实际由于制作光纤光栅的光栅，多数是采用改进化学汽相沉积法（MCVD ）制成，且使纤芯重掺锗以提高光纤的紫外光敏性，这就使得实际的折射率分布很接近于理想阶跃型，因此采用理想阶跃型光纤模型不会引入于实际情况相差很大的误差。
光纤布拉格光栅
光纤光栅的发展历史在光纤中掺入锗元素后光纤就具有光敏性，通过强激光照射会使其纤芯内的纵向折射率呈周期性变化，从而形成光纤光栅。
光纤光栅的作用实际上是在纤芯内形成一个窄带滤波器。
通过选择不同的参数使光有选择性地透射或反射。
1978年，Hill等首次发现掺锗光纤具有光敏效应，随后采用驻波法制造了可以实现反向模式间耦合的光纤光栅——布拉格光栅。
但是它对光纤的要求很高——掺锗量高，纤芯细。
其次，该光纤的周期取决于氩离子激的光波长，且反射波的波长范围很窄，因此其实用性受到限制。
1988年，Meltz等采用相干的紫外光形成的干涉条纹侧面曝光氢载光纤写入布拉格光栅的全息法制作光光栅技术。
与驻波法相比，全息法可以通过选择激光波长或改变相干光之间的夹角在任意波段写入光纤布拉格光栅，推动了光纤光栅制作技术的发展。
全息法对光源的相干性要求很严，同时对周围环境的稳定性也有较高的要求，执行起来较为困难。
1993年，Hill等使用相位掩膜法来制作光栅，即用紫外线垂直照射相位掩膜形成的衍射条纹曝光氢载光纤。
由于这种方法制作的光栅仅由相位光栅的周期有关而与辐射光的波长无关，所以对光源的相干性的要求大大降低。
该方法对写入装置的复杂程度要求有所降低，对周围环境也要求较低，这使得光栅的批量生产成为可能，极大地推动了光纤光栅在通信领域的应用。
自1978年首个光纤光栅问世以来，光纤光栅的制作方法和理论研究都获得了飞速发展，这促进了其在通信领域的推广和应用。
在光纤布拉格光栅的基础上，人们研制出特殊光栅，比如啁啾光纤光栅，高斯变迹光栅升余弦变迹光栅，相移光纤光栅和倾斜光纤光栅等。
1995年，光纤光栅实现了商品化。
1997年，光纤光栅成为光波技术中的标准器件。
光栅光纤的应用光想光上具有体积小，熔接损耗小，与光纤全兼容，抗电磁干扰能力强，化学稳定和电绝缘等特点，这使得它在光纤通信和光信息处理等领域得到了广泛的应用。
在光纤通信中，光纤光栅可以用于光纤激光器、光纤放大器、光栅滤波器、色散补偿器、波分复用器，也可以用于全光波长路由和光交换等。
光纤布拉格光栅(FBG)介绍
光纤布拉格光栅(FBG)介绍1 介绍FBG是Fiber Bragg Grating的缩写，即光纤布拉格光栅。
在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。
利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。
这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。
目前应用主要集中在光纤通信领域(光纤激光器、光纤滤波器)和光纤传感器领域(位移、速度、加速度、温度的测量)。
近年来，随光纤光栅的重要性被人们所认识，各种光纤光栅的制作方法层出不穷，这些方法各有其优缺点，下面分别进行评述。
2光纤光栅制作方法2.1光敏光纤的制备采用适当的光源和光纤增敏技术，可以在几乎所有种类的光纤上不同程度的写人光栅。
所谓光纤中的光折变是指激光通过光敏光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化，如这种折射率变化呈现周期性分布，并被保存下来，就成为光纤光栅。
光纤中的折射率改变量与许多参数有关，如照射波长、光纤类型、掺杂水平等。
如果不进行其它处理，直接用紫外光照射光纤，折射率增加仅为(10的负4次方)数量级便已经饱和，为了满足高速通信的需要，提高光纤光敏性日益重要，目前光纤增敏方法主要有以下几种：1)掺入光敏性杂质，如：锗、锡、棚等。
2)多种掺杂(主要是B/Ge 共接)。
3)高压低温氢气扩散处理。
4)剧火。
2.2成栅的紫外光源光纤的光致折射率变化的光敏性主要表现在244nm紫外光的错吸收峰附近，因此除驻波法用488nm可见光外，成栅光源都是紫外光。
大部分成栅方法是利用激光束的空间干涉条纹，所以成栅光源的空间相干性特别重要。
目前，主要的成栅光源有准分子激光器、窄线宽准分子激光器、倍频Ar离子激光器、倍频染料激光器、倍频OPO激光器等，根据实验结果，窄线宽准分子激光器是目前用来制作光纤光栅最为适宜的光源。
光纤Bragg光栅的光谱特性解析
光纤Bragg光栅的光谱特性光纤Bragg光栅是光纤通信和传感领域最重要的器件之一,也是目前学科前沿的课题之一,由于其插入损耗低、对偏振不敏感、与普通光纤接续简便、光谱响应特性动态可控以及结构紧凑、易于集成等特点,被广泛的应用于光通信和光传感的各个环节当中。
随着光通信的逐步发展,不仅对光纤Bragg光栅光谱中的谐振波长、峰值和带宽的要求更加严格,在频谱特性分析与改进方面还有大量的工作要做。
首先简单阐述了光纤光栅的发展历程,介绍了常见光栅的分类与应用。
然后从波动方程出发推导出了适用于光纤Bragg光栅的耦合模方程,介绍了传输矩阵法。
接下来对多相移(MPS)理论进行了简单的描述,并运用传输矩阵法对基于MPS的矩形采样、Sinc采样、高斯(Gauss)切趾光栅的频谱特性图进行了数值模拟,对模拟结果做了分析与讨论。
最后提出了一种设计宽带平坦多信道梳状滤波器的简单方法,根据实际的DWDM系统需要预定设计目标,针对不同的要求给出设计思路并进行了数值模拟与分析。
MPS技术在Sinc采样光栅和Gauss切趾采样光栅中的数值模拟结果表明:Sinc采样光栅带外旁瓣和带内的串扰都会受到折射率变化量的影响,加入多相移之后,扰动就会更加剧烈。
Gauss切趾光栅消光比随切趾参数G的增大而增大,加入多相移之后,消光比都会有一定程度的下降;而信道带宽与信道间隔之间的比值会随着G的增大而增加,当加入多相移后,这个比值会更大。
对宽带平坦多信道梳状滤波器的设计表明:该滤波器整个反射谱的波段范围很广,信道数目成倍增加,且其平坦性会随着折射率变化量的增大而得到改善,信道反射率很高,反相级联体方法的引入可以对滤波器反射谱的消光比和峰值达到很好的改善。
整个设计结果基本满足各项预定的指标要求,对于实际的滤波器应用有一定的参考价值。
...[1]. 陈阳,周长尊.AN采用FBG温度机械合成调谐技术的光滤波器(英文)[J].光子学报, 2002,(12)[2]. 刘文清,夏宇兴,江荣熙.国产HpD在溶液和细胞模式中的光谱特性[J].激光杂志, 1990,(06)[3]. 李国利,刘连新,韩秋静,赵彦涛.双光纤Bragg光栅反射谱叠加特性分析[J].光纤与电缆及其应用技术, 2006,(01)[4]. 吴付岗,姜德生,何伟.基于相关分析的光纤光栅Bragg波长偏移值测量[J].计算机测量与控制, 2007,(05)[5]. 李智忠,杨华勇,刘阳,周伟林.光纤Bragg光栅压力传感机理研究[J].应用光学, 2005,(03)[6]. 蒋泽,付钰.光纤Bragg光栅的电磁波理论及其数值分析[J].半导体光电, 2006,(03)[7]. 毕卫红,张闯.光纤Bragg光栅的反射特性研究[J].传感器技术, 2003,(08)[8]. 贾宏志,李育林,忽满利,张培琨.光纤Bragg光栅温度和应变的灵敏度分析及应用探讨[J].激光杂志, 1999,(05)[9]. 傅思镜,梁丽贞,曹惠英,刘惠子.光纤Bragg光栅及其光学特性测量[J].中山大学学报(自然科学版), 1999,(06)[10]. 苏立国,刘振宇,朱燕杰,董小鹏.基于光纤Bragg光栅的滤波技术[J].光机电信息, 2001,(07)【关键词相关文档搜索】：通信与信息系统; 光纤Bragg光栅; 采样光栅; 光谱特性; 多相移技术(MPS); 光滤波器【作者相关信息搜索】：西南交通大学;通信与信息系统;潘炜;刘海涛;。
埋入式光纤Bragg光栅径向应力传感性能参数分析
摘要 ：埋入式光纤 Ｂ ａｇ光栅（Ｂ ） ｒｇ Ｆ Ｇ 可以监 测结构 内部 的应 力、温度 等其 它参数 。针对镀镍保护的 Ｆ Ｇ经钎焊方 Ｂ
法横向埋入矩形截面的金属梁 内部的情况 ， 本文将影响 Ｆ Ｇ 中心波长变化 的因素归纳成 两大因素 一一应力传递 系 Ｂ
数和位置 函数 ，并深入分析 了这两个 因素对 埋入 式 Ｆ Ｇ的径 向应 力传感性 能的影响 。经研 究得 出，对 于某一特定 Ｂ 的连接层 ，尽量选取弹性模量大的保护层 ， 当减小保护层厚度有助 于提 高埋入式 Ｆ Ｇ应力传感的灵敏度 。对 于 适 Ｂ
第３ ８卷第 ｌ ２期
２１年 １ ０１ ２月
光 电工程
Ｏｐｔ － ｅ ｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｏ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖｌ ＿ ８ Ｎｏ １ ０ ３ ． ．２ ｌ Ｄｅ ． ０ １ ｃ ２ １
光纤布拉格光栅介绍
光纤布拉格光栅介绍光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）是一种利用光纤自身制作的光学滤波器，具有狭窄的光频选择性和温度、应变等参数的灵敏度。
它在光通信、传感、光谱等领域有着广泛的应用。
本文将对光纤布拉格光栅的工作原理、制备方法以及应用进行详细介绍。
光纤布拉格光栅是通过在光纤的折射率分布中形成周期性的折射率变化来实现的。
这种周期性变化的折射率分布可以实现光的反射，产生一个特定的波长范围内的反射光谱特征。
光纤布拉格光栅的工作原理可以用光波的布拉格反射（Bragg reflection）来解释。
布拉格反射是指当光波从两个折射率不同的介质交界面垂直入射时，会产生一定的反射光。
而在光纤布拉格光栅中，通过周期性的折射率变化，可以形成类似的反射波。
当光波传输到光纤布拉格光栅中时，一部分光波会被布拉格光栅反射，形成特定波长的反射光谱特征。
这个特定波长与布拉格光栅的周期性折射率变化以及入射光波的角度和波长等因素有关。
制备光纤布拉格光栅的方法有多种，常见的方法包括干涉法、相位控制法、光刻法等。
其中，干涉法是最常用的一种方法。
该方法使用两束光波的干涉产生布拉格光栅的周期性折射率变化。
通过调节其中一束光波的频率或角度，可以实现所需的布拉格波长。
相位控制法则是通过对光纤进行局部加热或拉长控制相位的变化，从而形成周期性的折射率变化。
光刻法是将光敏感材料涂覆在光纤表面，利用光的曝光和显影过程形成布拉格光栅。
光纤布拉格光栅在光通信领域的应用非常广泛。
它可以用作滤波器，实现波分复用技术，将多个波长的光信号传输在同一根光纤中。
同时，光纤布拉格光栅还可以用于光纤传感。
由于其具有温度、应变等参数的灵敏度，可以通过监测光纤布拉格光栅的反射光谱变化，实现对环境参数的实时监测。
光纤布拉格光栅传感技术已广泛应用于温度、压力、应变、流速、湿度等传感领域。
除了光通信和传感领域，光纤布拉格光栅在其他领域也有重要的应用。
例如，在激光器中，光纤布拉格光栅可以用作模式锁定元件，实现激光的稳定输出。
光纤光栅特性.docx
光纤光栅的特性1．光纤布喇格光栅的理论模型：假设光纤为理想的纤芯掺锗阶跃型光纤，并且折射率沿轴向均匀分布，包层为纯石英，此种光纤在紫外光的照射下，纤芯的折射率会发生永久性变化，对包层的折射率没有影响。
利用目前的光纤光栅制作技术： 如全息相干法， 分波面相干法及相位模板复制法等。
生产的光纤光栅大多数为均匀周期正弦型光栅。
纤芯中的折射率分布（如图1）所示。
n 1 (Z) 为纤芯的折射率，n m ax为光致折射率微扰的最大值，n 1 (0) 为纤芯原折射率，为折射率变化的周期（即栅距） ，L 为光栅的区长度。
若忽略光栅横截面上折射率分布的不均匀性，光栅区的折射率分布可表示为：n 1 (z) n 1 (0) n max cos(2Z )⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1.1 ）显而易见， 其折射率沿纵向分布， 属于非正规光波导中的迅变光波导，在考虑模式耦合的时候， 只能使用矢量模耦合方程， 其耦合主要发生在基模的正向传输导模与反向传输导模之间。
2．单模光纤的耦合方程由于纤芯折射率非均匀分布,引起了纤芯中传输的本征模式间发生耦合。
在弱导时, 忽略偏振效应 ,吸收损耗和折射率非均匀分布引起了模式泄漏,则非均匀波导中的场Φ ( x , y ,2 2 2 2z ) 满足标量波动方程( x, y, z)} (x, y, z) 0 （2.1）: { t sk 0 n2z其中：k 02 / ，是自由空间的光波长。
2t11 2{ r}(2.2)r r r 22r由于折射率非均匀分布引起波导中模式耦合只发生在纤芯中,因此非均匀波导中的场可以表示为均匀波导束缚模式( x, y) 之和 :( x, y, z)A l ( z) l ( x, y){ a l ( z) exp( i l z) a l exp(i l z)} l ( x, y)(2.3)llA 1 (z) 表示与1 (x, y) 相 系的全部随 z 化的关系。
(完整word版)光纤光栅的特性
光纤光栅的特性1．光纤布喇格光栅的理论模型：假设光纤为理想的纤芯掺锗阶跃型光纤，并且折射率沿轴向均匀分布，包层为纯石英，此种光纤在紫外光的照射下，纤芯的折射率会发生永久性变化，对包层的折射率没有影响。
利用目前的光纤光栅制作技术：如全息相干法，分波面相干法及相位模板复制法等。
生产的光纤光栅大多数为均匀周期正弦型光栅。
纤芯中的折射率分布（如图1）所示。
)(1Z n 为纤芯的折射率，m ax n ∆为光致折射率微扰的最大值，)0(1n 为纤芯原折射率，Λ为折射率变化的周期（即栅距），L 为光栅的区长度。
若忽略光栅横截面上折射率分布的不均匀性，光栅区的折射率分布可表示为：)2cos()0()(max 11Z n n z n Λ∆+=π…………………………………………………（1.1）显而易见，其折射率沿纵向分布，属于非正规光波导中的迅变光波导，在考虑模式耦合的时候，只能使用矢量模耦合方程，其耦合主要发生在基模的正向传输导模与反向传输导模之间。
2．单模光纤的耦合方程由于纤芯折射率非均匀分布,引起了纤芯中传输的本征模式间发生耦合。
在弱导时, 忽 略偏振效应,吸收损耗和折射率非均匀分布引起了模式泄漏,则非均匀波导中的场Φ( x , y ,z ) 满足标量波动方程:0),,(}),,({222202=Φ∂∂++∇z y x zz y x n sk t…………………（2.1）其中：λπ/20=k ，λ是自由空间的光波长。
22221}{1ϕ∂∂+∂Φ∂∂∂=Φ∇Φr r r r r t…………………………………………………(2.2) 由于折射率非均匀分布引起波导中模式耦合只发生在纤芯中,因此非均匀波导中的场 可以表示为均匀波导束缚模式),(y x φ之和:),()}exp()exp()({),()(),,(y x z i a z i z a y x z A z y x l l l l l ll l lφββφ-+-∑=∑=Φ………(2.3))(1z A 则表示与),(1y x φ相联系的全部随z 变化的关系。
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Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｕｌ ｒ ｆｂｅ ａ ｇ ｇ ａ ｉ ｅ ｆ ｒ ａ ｅ ａ ｙ ｉ ｆ ｒ ｇ ａ ｉ ｒ Ｂｒ ｇ ｒ ｔｎｇ ｐ ｒ ｏ ｍ ｎｃ
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（ｎｔ ｕｅｏ ｏ Ｉｓｉ ｔ ｆ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ Ｓ ｈ ｏ ｆＩｔｒｅ ｆ ｈｎ ｓＥ ｇｎｅｉｇ ｔ Ｃ ｎｃ ｉ ， ｃ ｏｌ ｅｎ ｔ ｉｇ ｎ ｉｅｒｎ ， ａｏ ｏ ｎ ｏＴ
０ 引 言
１ 光 纤 光 栅 传 输 矩 阵 法
从 １７ ９ ８年采用驻波法 制成 世界 上第 一 只光纤 光栅 至 今 ， 随着其制 作技 术 的 日益成 熟与 性 能 的不断 完善 ， 光
光纤光栅实质上就是放置在不 同样式模板 下用紫外光
曝光 的光敏光 纤 ， 使光 纤纤 芯 中形成 所需 的折射 率 扰动 。
由曝光形成的折射率变化可 以表示为
纤光栅 在光通信和传感 器领 域得 到了非 常广泛 的应用 ， 成
为 这 ２个领域 内的重要 器件 Ｊ 。在 光通信领 域 ， 它被应用 于滤波 、 Ｄ Ａ 的增 益 平坦 化 、 Ｅ Ｆ 波长 复用／ 复用 以及 色散 解 补偿 等众多领域 Ｊ 。在光传 感领 域 ， 由于光纤 光栅 具有体 积小 、 电磁干扰 、 抗 灵敏度 高等优 点 ， 经常应 用于 温度 和
ｓ ｎｓｎ ｏ ｒ ｔｎｇ ｅ ｉ ｇ ｆｒ ｇａ ｉ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｂ ｒｇ ａｉ ｇ ｒ ｎ ｆ ｒｍａ ｒ ；ｇ ａｉ ｇ ｒ ｆ ｃ ｉｉ ；３ｄ ｂ ｎ ｗｉｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｅ ｒ ｔ ；ｔａ ｓｅ ｔｉ ｒ ｔ ｅ ｅ ｔ ｔ ｎ ｘ ｎ ｌ ｖ ｙ Ｂ－ ａ ｄ ｄ ｈ
Ｊａ ｇ ａ ｉｅｓ ｙ Ｗ ｕ ｉ １ １２， ｈｎ ） ｉｎ ｎ ｎＵｎｖ ｒｉ ， ｘ ４ ２ Ｃ ｉａ ｔ ２ Ａ ｓｒｃ：Ｃ ｍｂ ｇ ｈ ｂｒ ｒｇ ａｉｇ Ｆ Ｇ） Ｓ ｐ ｌ ａｏ ｅ ｏｍ ｎｅｉ ｃｍ ｎｃｔ ｎａｄｓｎｉｇ ｒａ ｂ ｔ ｔ ｏ ｉ ｅｆ ｅ ａｇｇ ｔ （ Ｂ ’ ｐｉ ｔｎｐ ｒ ｒ ａｃ ｏ ｍｕ ｉ ｉ ｎ ｓ ｅ ， ａ ｎｔ ｉ Ｂ ｒ ｎ ａ ｃｉ ｆ ｎ ａｏ ｅ ｎａ
应 力 的传 感 。
６ 『＂ Ｏ １ ）． ＝ Ｌ４ Ｓ （］ － （ ＋ １￥ Ｃ Ｊ
（ １ ）
其 中， 为直流有效折射率 变化 （ 即一个光 栅周期 内
的平 均有 效折射率变化 ）ｓ ；为折射率调制 的条纹可见 度 ； Ａ
为光栅周期 ； 为描述光栅 的啁啾 。 （ ） 耦合模理论是分析光纤 Ｂａｇ ｒｇ 光栅特 性最 常用 的一 种 方法 ， 理论 已经非 常成熟 ， 在文献 ［ ，］ 已经进 行 了非 常 ７９ 中
光纤 Ｂａｇ ｒｇ 光栅 （ ｂ ｒ ｒ ｇｇａ ｎ ， Ｂ 是 一种 反射 ｉ ｇ ｒ ｉ ｆ ｅ Ｂａ ｔ ｇ Ｆ Ｇ）
型 的光 纤器件 ， 的传 输特 性是其 在通 信与传感 领域应 用 它 的重要参考 指标。在通信领域重点是光栅 的反射率和时延 特性 ， 而在传感领域 ， 光栅反射带宽 、 反射率 、 边模抑制 比成 为 了衡 量传感 性 能 的重要 指标 Ｊ 。本文 结合 光 通信 与光 传感 的参考指标 ， 以耦合 模理 论 为基础 ， 用传 输矩 阵法 采 仿真分 析了均匀光栅 、 啁啾光栅 及切趾光栅 的特性 ， 在反射
２１ ０ １年 第 ３ Ｏ卷 第 ６期
传感器与微 系统 （ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔｍ Ｔ ｃｎｌｇ ｓ Ｔａ ｓｕ ｅ ａｄＭｉ ｓｓ ｅ ａ ｇ光 栅 特 性 分 析 ｒｇ
鱼 瑛 ， 震虹 ，赵玲 君 ， 余 马仁 坤
（ 江南大 学 物联网工程学院 通信研究所 ， 江苏 无锡 ２ ４ ２ ） １ １２
ｕ ｉ ｚｎ ｈ ｔ ｏ ｆｔ ｎ ｆｒｍａｒ ｔ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ａ ｓ ｔ ｘ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｅ ｅ ｔ ｉ ，ｉ ｈ ｒｃ ｅ ， ｉ ｅ ｍｏ ｅ ｓ ｐ ｒ ｓｉ ｎ ｒ ｔ ｌ ｒ ｅ ｉ ｈ ｒ ｐ ｒｉ ｆｒ ｆ ｃ ｉ ｔ ｔ ｅ ｌ ｖ ｙ ｍｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｄ — ｄ ｕ ｐ ｅ ｓｏ ａ ｉ ｏ， ｒ ｆ ｃ ｉｎ ｂ ｎ ｗ ｄ ｈ ｓ ｅｃ ｐ ｏ ｎｆ ｒ ａｉ ｇ， ｈ ｒ ｅ ａ ｉｇ， ｐ ｄ ｚ ｄ ｇ ａｉ ｇ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｅａ ． ｆ ｒｎ ｅ ｅ ｔ ａ ｄ ｉ ｔ ｋ ｔｈ ｍａ ｆ ｉ ｍ ｇ ｔ ｌ ｏ ｕ ｏ ｒ ｎ ｃ ｉ ｄｇ ｔ ｐ ｒ ｎ ａ ｏ ｉｅ ｔ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｄ ｌｙ Ｄｉ ｅ ｅ ｔ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ’ ｒ ｐ ｒ ｅ ｕ ｅ ｓ ｏ ｔｉ ｅ ｙ ａ ａ ｙ ｉ ． ｔ ａ ａ ｅｅ ｅ ｃ ａｕ ｎ ｔ ｅ ｆ ｌ ｆ ｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ａ ｄ ｇ ａｉ ｇ Ｓ ｐ ｏ ｅｔ ｓ ｒ ｌ ｓｉ ｂ ａｎ ｄ ｂ ｎ ｌ ｚ ｇ Ｉ ｃ ｎ ｈ ｓ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｖ ｌ ｅ ｉ ｈ ｅ ｄ ｏ ｏ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎｃ ｔ ｎ ｏ
摘 要 ：结合 光纤 Ｂａｇ 栅在 通信 与传感 领域 应用 的特 性 ， ｒ 光 ｇ 利用传输 矩阵 法分析 了均匀光 栅 、 啁啾光 栅、 切趾 光栅 的反射率 、 时延特性 、 边模 抑制 比和反射带宽示意 图。分析得到 了不 同光栅 的特性 规律 ， 这些
规律对光栅在 通信与传感领域应用具有参 考的价值 。 关键词 ：光纤 光栅 ； 传输矩 阵 ； 光栅反射率 ； Ｂ带宽 ３ｄ