光纤光栅光谱特性研究

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

课程设计

题目：光纤光栅光谱特性研究

所属课程：应用光学

学 院： 理学院 专 业： 光电信息科学与工程

学生姓名： 卢远

学 号： 13111208055

指导教师： 郭立萍

2015 年 6 月

光纤光栅光谱特性研究

摘要

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。

光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯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窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

随着信息业务量快速增长，语音、数据和图像等业务综合在一起传输， 从而对通 信带宽容量提出了更高要求。全光通信是解决“电子瓶颈”最根本的途径，全光网通信可 以极大地提高节点的吞吐容量，适应未来高速宽带通信的要求。基于光纤的光敏特性制作成的光纤光栅已成为光通信系统和光纤传感器中的关键器件。它有许多突出的优点， 优良的性质，这使得它成为目前研究的热点。本文主要论述了光纤光栅的基本原理及其 制作的方法，利用耦合理论分析光纤光栅光谱特性。本文中讨论了现在光纤光栅在各个 领域的利用，并且探讨了光纤光栅现状的利用和未来的发展方向。本文利用matlab仿真，画出不同光栅的光谱图，观察各种参数的变化对光栅光谱特性的影响，并分析光纤光栅光谱图。

关键词:光纤光栅;耦合模理论;光谱特性

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目录

摘要 .............................................................. I 第1章 绪论 ....................................................... 1 1.1 光纤光栅的基本概念 ............................................ 1 1.2 光纤光栅的现状与应用 .......................................... 1 1.2.1光纤光栅的现状............................................. 1 1.2.2光纤光栅的应用............................................. 2 1.3光纤光栅的近期研究进展 ........................................ 3 1.4研究光纤光栅的光谱特性的目的 .................................. 4 第2章 光纤光栅理论分析 .......................................... 6 2.1 光纤光栅的光谱特性及其数值模拟 ................................ 6 2.1.1 均匀光纤光栅 .............................................. 7 2.1.2 线性啁啾光纤光栅 .......................................... 8 第3章 结果与讨论 ............................................... 11 3.1 均匀光纤光栅 ................................................. 11 3.2线性啁啾光纤光栅 ............................................. 16 结论 ............................................................. 17

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