光纖光柵的切趾優(yōu)化及理論模型研究.pdf

1、光纖光柵是利用光纖材料的光敏感性，在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，而在纖芯內(nèi)形成窄帶(透射或反射)濾波器或反射鏡，從而控制光在其中的傳播行為。加之光纖本身具有低耗傳輸、抗電磁干擾、輕質(zhì)、柔韌、化學穩(wěn)定、全兼容于光纖及電絕緣等優(yōu)點，光纖光柵在光纖通信領(lǐng)域和光纖傳感領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。光纖光柵技術(shù)被認為是繼摻鉺光纖放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier,EDFA)技術(shù)之后又一重大技術(shù)突破，它使復雜的全

2、光傳送網(wǎng)通信成為可能，給光纖通信領(lǐng)域帶來了革命性飛躍。因此，研究光纖光柵的頻譜特性，發(fā)展其理論模型，對于指導光纖光柵的分析和設(shè)計，充分挖掘其應用潛質(zhì)，都極具現(xiàn)實指導意義。 本文的主要工作有：研究了Ⅴ-Ⅰ傳輸矩陣方法在光纖光柵的頻譜分析中的應用，研究光纖光柵光譜的切趾優(yōu)化以獲得良好的旁瓣抑制。具體內(nèi)容和取得的研究成果如下： 1、研究了Ⅴ-Ⅰ傳輸矩陣方法在光纖光柵光譜分析中的應用。從Ⅴ-Ⅰ傳輸矩陣單元導出了耦合模方程，再利用

3、數(shù)值計算，將該方法與耦合模理論和轉(zhuǎn)移矩陣法分別做了比較，發(fā)現(xiàn)其具有計算簡明、高效等優(yōu)點。最后從理論角度分析了Ⅴ-Ⅰ傳輸矩陣方法高效計算能力的原因，即通過參數(shù)變換將邊界矩陣退化為單位矩陣，從而減小操作次數(shù)，大大提高運算效率。Ⅴ-Ⅰ傳輸矩陣方法是分析設(shè)計復雜、大計算量光纖光柵結(jié)構(gòu)的有力工具。 2、詳細研究了相移長周期光纖光柵的切趾優(yōu)化。首先分析了相移大小、個數(shù)及分布對長周期光纖光柵透射譜的調(diào)控作用。接著引入長度切趾方法，著重比較不同

4、長度切趾函數(shù)的切趾效果，發(fā)現(xiàn)該方法雖能有效抑制阻帶內(nèi)旁瓣振蕩，卻也增強了帶外旁瓣。最后比較了折射率切趾和長度切趾方法，指出長度切趾技術(shù)在技術(shù)工藝實現(xiàn)上的重大優(yōu)勢。這些研究成果，對于光纖光柵的設(shè)計和實際應用有一定的指導意義。 3、深入分析了級聯(lián)長周期光纖光柵的旁瓣抑制。提出只需適當調(diào)整級聯(lián)光纖光柵的間隔、光柵長度、分布和各段光纖光柵耦合強度，就能夠有效抑制多段光柵級聯(lián)所產(chǎn)生的旁瓣振蕩。這一系列有益結(jié)論，有助于推進級聯(lián)長周期光纖光柵