啁啾光纖光柵特性分析及壓桿調諧技術.pdf

1、光纖光柵是利用摻雜光纖的光敏效應，在光纖的纖芯中因激光曝光、離子注入、電弧放電或激光熱效應刻寫等因素形成的一類折射率周期性調制結構，是一種新型光纖光子器件。光纖光柵具有與光纖完全兼容、反射特性好、附加損耗小、體積小、成本低等特點，同時對外界溫度、應力、應變的變化具有較好的響應特性，因此在光纖通信和光纖傳感領域已經并將繼續(xù)得到廣泛應用。在實際的應用中也需要根據濾波器的要求設計出合適的光纖光柵器件，這涉及到光柵的參數(shù)重構理論。 本文

2、以啁啾光纖光柵的特性為核心，對啁啾光纖光柵的切趾、參數(shù)重構、調諧技術進行了理論和實驗研究，主要內容有： 1.簡要介紹了光纖光柵的發(fā)展歷史、光纖材料的光敏性、光纖光柵的分類，對光纖光柵的寫入技術進行了總結。 2.介紹了光纖光柵常用的理論分析方法，在折射率調制模型的基礎上，利用光場對本征模的展開式以及本征模的正交關系，推導出光纖光柵的耦合模方程。在給定的邊界條件下，得出了均勻布拉格光柵的反射特性公式，分析了光柵長度、折射率調

3、制深度對反射特性的影響：對于啁啾光纖光柵，利用矩陣傳輸法將整個光柵離散為多個均勻布拉格光柵的級聯(lián)從而得到啁啾光柵的反射特性，對光柵長度、啁啾系數(shù)、折射率調制深度等因素的影響進行了詳細分析。 3.針對對稱切趾嚴重降低反射帶寬的問題，仿真分析了非對稱切趾在展寬帶寬和抑制時延波動方面的優(yōu)勢。以啁啾光纖光柵為例，討論了在光柵兩端進行不同比例的切趾時反射帶寬和時延紋波的變化情況，通過仿真提出了一個相對合理的切趾比例值。綜合來看，需要在反射

4、帶寬和群時延紋波之間根據實際需要進行折衷考慮。長波長端30％切趾、短波長端20％切趾是個比較合適的方案。 4.對光纖光柵參數(shù)重構的相關理論進行了介紹，給出了離散層析算法的基本原理和步驟。通過耦合模方程和矩陣傳輸法有效近似得到了耦合系數(shù)與光柵折射率分布之間的關系以及離散層析算法的迭代公式。運用此算法對無色散FBG濾波器和用于色散補償?shù)腃FBG濾波器進行了仿真。此外將算法應用于斜邊濾波器的設計，重構了三角光譜光纖光柵，得到了有效的結