光纤光栅 - 副本光纤光栅 - 副本.docVIP

信息工程学院开放性实验 实验报告 实验名称_长周期光纤光栅仿真设计与写制_ 实验学期_2011_至___2012_学年 第_二_学期 班级__ __2009级电子信息工程本科_______ 学生姓名_____ 林茂荣 ______ 学 号____ 044103091015 __ 任课教师___________李燕________________ 实验成绩_______________________________ 《光电子技术与现代光通信实验室》课程开放性实验报告 2012年09月12日 实验题目 长周期光纤光栅的仿真设计与写制 一、实验目的和要求 实验目的 通过本实验的学习，使学生能够熟练利用仿真软件（matlab或optic grating）进行光纤光栅的仿真设计；掌握宽带光源、激光打印器的工作原理和使用方法，长周期光纤光栅的写入过程，训练学生发现问题解决问题的能力，充分发挥学生的创造性，为今后学生继续光通信方面的学习奠定了基础。 实验要求 1、模耦合理论与光纤光栅光谱数值模拟，理解长周期光纤光栅的仿真设计理论，熟练使用仿真软件。 2、有关长周期光纤光栅用作EDFA增益平坦滤波器的设计方案多种多样，本课题采用高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅。 设备与环境 计算机 仿真软件（optic grating） 掺铒光纤 10m 光纤切割刀 1把 单模光纤 若干 参杂光纤 若干 光纤熔接机 1台 热缩管 若干 宽带光源 光谱仪 1台 长周期光纤光栅 CO2激光打标机 位移控制平台 实验内容 光纤光栅 光纤光栅基本概念：光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化），在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成（利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性）一个窄带的（投射或反射）滤光器或反射镜。 光栅也称衍射光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。 光纤光栅的分类：光纤光栅的种类很多，主要分两大类：一是Bragg光栅(也称为反射或短周期光栅)；二是透射光栅(也称为长周期光栅)。光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅(chirp光栅)。 长周期光纤光栅（LPFG）理论是在光纤布拉格光栅理论的基础上发展起来，并经历了一个逐步发展的过程，与布拉格光栅不同的是，LPFG的模式耦合属于同向传输的纤芯基膜和各阶包层膜之间的耦合。即在长周期光纤光栅的耦合区，模式之间的耦合导致纤芯基膜的功率逐渐转换到包层膜中，属于透射性光纤光栅。 目前已经形成了比较完善的分析长周期光纤光栅传输特性的耦合模，并用此理论分析研究了长周期光纤光栅的导模、包层膜、和辐射膜之间的模式耦合及传输特性。得到了长周期光纤光栅的谐振波长、损耗峰幅值、带宽、偶合数、传播常数等参数的具体表达式及其光栅周期。周期数、有效折射率的关系。 仿真 首先建立新的对话框，有无中选择： 分别是单纤维，光纤耦合器，单的波导，波导耦合器，其他的波导五种。 （2） 图二单纤维简介对话框，在里面可以设置指数剖面,光敏剖面,在网格点的数目,中央的波长。不过一般是保持默认的。 （3） 图三为设置光栅的定义对话框，通过它可以改变光栅形状、周期、倾斜度等参数。 （4）参数设定如图所示 仿真结果 长周期光纤光栅及写入过程 长周期光纤光栅具有制作简单、成本低、插入损耗小、无后向反射、与偏振无关等优点。长周期光栅的这些特性参数可以通过选用不同周期的振幅模板、控制曝光量和光