薄包層光纖光柵理論及色散特性研究.pdf

1、本論文主要從以下三大部分進行闡述：光纖光柵傳輸理論分析、均勻光纖光柵傳輸特性分析以及基于兩種介質模型的啁啾長周期光纖光柵色散特性的數(shù)值分析。作為色散補償器件的一種，光纖光柵具有體積小、插入損耗低、色散補償值大等多方面優(yōu)點,而在當今光通信系統(tǒng)中應用最為廣泛。通常，光纖可以看作三層介質圓柱形光波導，但由于三層光纖介質模型纖芯模與包層模本征方程以及場分布均比較復雜，在一般情況下，可以簡化看作兩層光纖介質模型來進行計算分析。但是在光纖的包層很薄

2、，即包層半徑較小時，利用兩層、三層這兩種光纖介質模型的本征方程計算所得的纖芯模有效折射率會有較大差別。本文主要以光纖光柵的耦合模理論和傳輸矩陣法為主要理論，結合兩種光纖介質模型的本征方程所得纖芯模有效折射率的差別，對薄包層光纖光柵的傳輸與色散特性進行仿真分析。本文的主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）為了更加準確研究薄包層光纖光柵的傳輸特性，本文基于單軸晶體光纖的兩層介質模型與三層介質模型所得纖芯模有效折射率的差別，首先分別對基于兩種介

3、質模型的薄包層布拉格光纖光柵FBG的中心波長、帶寬的差別進行仿真分析，后又仿真分析了基于兩種介質模型的薄包層長周期光纖光柵LPFG的中心波長、帶寬的差別。并根據(jù)所得數(shù)據(jù)，分別仿真了FBG和LPFG的透射譜、時延以及色散。結果表明：對于薄包層光纖，兩層、三層光纖介質模型的中心波長和帶寬有較大差別，并且包層半徑越小，差別越大。并仿真分析光柵的長度以及折射率調制深度等參數(shù)對傳輸與色散性能的影響。發(fā)現(xiàn)光柵的長度越長、折射率調制深度越小，均有利于

4、增大其色散補償能力。
　?。?）為了進一步研究兩種介質模型薄包層光纖光柵的色散性能，本文對基于兩種介質模型的啁啾長周期光纖光柵CLPFG色散進行了數(shù)值分析。首先分析比較了低階模式下，光纖光柵包層半徑與包層模序數(shù)對兩種介質模型色散的影響。發(fā)現(xiàn)包層模序相同時，包層半徑越大，其色散值越??；包層半徑相同時，包層模序越大，其色散值越大。在相同的包層半徑與包層模序時，兩層光纖介質模型的色散值始終略高于三層光纖介質模型。其次利用分段均勻的傳輸矩