多相移光纤光栅光谱特性分析-东南大学学报

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光纤光栅的特性分析

一、实验要求对光纤光栅进行特性分析；分析，光栅长度、分层数、谱宽等参数对反射光谱的影响；利用MATLAB 进行程序设计，通过软件仿真的形式实现二、实验原理光纤光栅是利用光纤中的光敏性而制成的。

光敏性是指当外界入射的紫外光照射到纤芯中掺锗的光纤时，光纤的折射率将随光强而发生永久性改变。

人们利用这种效层内折射率看成不变利用00exp()0=0exp()i i LAYER i i jk n d Mjk n d ⎛⎫⎪-⎝⎭。

最后利用矩阵的叠成得到光纤光栅总的传输矩阵应可在几厘米之内写入折射率分布光栅，称为光纤光栅。

光纤光栅最显著的优点是插入损耗低，结构简单，便于与光纤耦合，而且它具有高波长选择性。

光纤光栅有很多种分析法，但目前技术都不太理想。

由于反射率是反映光纤光栅特性的一个重要参数。

这里利用分层的思想将光纤光栅分层处理，每一层看做折射率n 恒定不变，层与层之间折射率不同利用，n n n n i ji j INTERFACE i ji j n n M n n +-⎛⎫=⎪-+⎝⎭11122122M M M M ⎛⎫⎪⎝⎭。

光纤光栅的反射系数()()121111r E z M E z M -+==，反射率R=2r 。

根据不同的入射光波长有不同的反射率，最后绘出反射率与入射光波长的图谱。

以此实现对光纤光栅的特性分析。

三、实验方案我们取得是48.645*10^(-4)的光纤长度，15000的分层数，350个点。

1、程序：clear; nn=15000;a=48.636*10^(-4)/nn; di=a; i=1;for z=0:a:48.636*10^(-4)n(i)=1.452+0.75*10^(-3)*((sin(pi*z/(535*10^(-9))))^2); i=i+1; endwl=1.5541*10^(-6); t=1;for k0=1550*10^(-9):0.02*10^(-9):1557*10^(-9) M=[1 0;0 1];for i=1:1:nnM1=[n(i)+n(i+1),n(i)-n(i+1);n(i)-n(i+1),n(i)+n(i+1)]/(2*n(i));M2=[exp(j*((2*pi)/k0*n(i)*di)),0;0,exp(j*(-1)*(2*pi)/k0*n(i)*di)];M=M*M2*M1;endr=M(2,1)/M(1,1);R(t)=(abs(r))^2;t=t+1;endplot(R)2、结果截图：图一、按步进画图的结果图二、按波长画图的结果四、数据分析通过对参数的修改我们可得到以下结论： 1.反射率与光栅长度的关系反射率是光纤光栅的一个重要参数2.14和2.15直接描述了反射率R 和光栅长度L 的关系。

多芯长周期光纤光栅光学特性研究的开题报告

多芯长周期光纤光栅光学特性研究的开题报告一、研究背景随着光通信技术的不断发展和应用，光纤传感技术也逐渐得到了重视。

光纤光栅作为一种重要的光纤传感元件，已经被广泛应用于气体、液体压力、温度、应力等物理量的测量。

而多芯长周期光纤光栅作为一种新的光纤结构，在传感器、滤波器、光纤激光、光纤传感器网络等领域也有广泛应用。

因此，对多芯长周期光纤光栅的光学特性进行深入研究，对于推动光纤传感技术的发展具有重要意义。

二、研究内容本次研究旨在探究多芯长周期光纤光栅的光学特性，包括其反射谱、传输谱、群速度等方面。

具体研究内容如下：1. 建立多芯长周期光纤光栅的理论模型，分析其光学特性。

2. 对多芯长周期光纤光栅进行制备，并进行反射谱和传输谱的测试。

3. 研究多芯长周期光纤光栅的群速度特性、模式耦合特性等方面。

4. 探究多芯长周期光纤光栅在传感器、滤波器、光纤激光、光纤传感器网络等领域的应用。

三、研究意义1. 多芯长周期光纤光栅具有在单一光纤中实现多个光学传感器的功能，可以实现复合物理量的测量。

2. 研究多芯长周期光纤光栅的光学特性，可以拓展其在光纤传感和光通信等领域的应用，并优化传感器的性能。

3. 通过对多芯长周期光纤光栅的研究，可以提高我国光纤传感器制造技术的核心竞争力。

四、研究方法本次研究主要使用了理论分析和实验测试相结合的研究方法。

理论分析方面，我们将建立多芯长周期光纤光栅的理论模型进行分析。

实验测试方面，我们将制备多芯长周期光纤光栅样品，并使用光谱分析仪进行反射谱和传输谱测试，进而探究其光学特性。

五、研究进度安排本次研究拟在一年内完成，预计进度安排如下：1. 第1-2个月：文献调研和建模理论分析；2. 第3-6个月：多芯长周期光纤光栅样品的制备和光学测试；3. 第7-9个月：分析多芯长周期光纤光栅的反射谱、传输谱、群速度等特性，进行数据处理；4. 第10-11个月：探究多芯长周期光纤光栅在传感器、滤波器、光纤激光、光纤传感器网络等领域的应用；5. 第12个月：总结研究结果并撰写论文。

光纤Bragg光栅的光谱特性研究的开题报告

光纤Bragg光栅的光谱特性研究的开题报告
光纤Bragg光栅是光纤传感器中广泛应用的光学元件，其具有较高的成像分辨率和信噪比，因此被广泛应用于测量温度、应变和光谱等各种物理量。

本文旨在探究光纤Bragg光栅的光谱特性及其在光谱领域中的应用。

首先，本文将简要介绍光纤Bragg光栅及其基本原理，包括锥形光束干涉法、相位掩膜法和光子晶体法等。

然后，我们将系统梳理光纤Bragg光栅的光学特性，包括谐波产生、反射光谱和透射光谱等，重点研究光栅参数对反射谱和透射谱的影响，如光栅周期、折射率调制深度和长度等。

接下来，我们将探究光纤Bragg光栅在光谱领域中的应用，包括分光仪、光源稳定和激光频率锁定等方面，同时还将介绍基于光纤Bragg光栅的传感器设计及应用，如温度传感器、应变传感器和气体浓度传感器等。

最后，我们将总结光纤Bragg光栅的光谱学特性及相关应用的研究现状和进展，并提出未来的研究方向和挑战。

本文的研究将为光纤Bragg光栅的进一步应用提供有益参考，并对光纤传感器及光谱仪器的发展提供有益的借鉴作用。

光纤光栅的特性

光纤光栅的特性光纤光栅的特性1．光纤布喇格光栅的理论模型：假设光纤为理想的纤芯掺锗阶跃型光纤，并且折射率沿轴向均匀分布，包层为纯石英，此种光纤在紫外光的照射下，纤芯的折射率会发生永久性变化，对包层的折射率没有影响。

利用目前的光纤光栅制作技术：如全息相干法，分波面相干法及相位模板复制法等。

生产的光纤光栅大多数为均匀周期正弦型光栅。

纤芯中的折射率分布（如图1）所示。

)(1Z n 为纤芯的折射率，m axn∆为光致折射率微扰的最大值，)0(1n 为纤芯原折射率，Λ为折射率变化的周期（即栅距）， L 为光栅的区长度。

若忽略光栅横截面上折射率分布的不均匀性，光栅区的折射率分布可表示为：)2cos()0()(max 11Z n n z n Λ∆+=π…………………………………………………（1.1）显而易见，其折射率沿纵向分布，属于非正规光波导中的迅变光波导，在考虑模式耦合的时候，只能使用矢量模耦合方程，其耦合主要发生在基模的正向传输导模与反向传输导模之间。

2．单模光纤的耦合方程由于纤芯折射率非均匀分布,引起了纤芯中传输的本征模式间发生耦合。

在弱导时, 忽略偏振效应,吸收损耗和折射率非均匀分布引起了模式泄漏,则非均匀波导中的场Φ( x , y , z ) 满足标量波动方程:),,(}),,({222202=Φ∂∂++∇z y x zz y x n sk t…………………（2.1）其中：λπ/20=k ，λ是自由空间的光波长。

22221}{1ϕ∂∂+∂Φ∂∂∂=Φ∇Φr r r r r t…………………………………………………(2.2)由于折射率非均匀分布引起波导中模式耦合只发生在纤芯中,因此非均匀波导中的场可以表示为均匀波导束缚模式),(y x φ之和:),()}exp()exp()({),()(),,(y x z i a z i z a y x z A z y x l l l l l ll l lφββφ-+-∑=∑=Φ………(2.3))(1z A 则表示与),(1y x φ相联系的全部随z 变化的关系。

相移光纤光栅特性分析

相移光纤光栅特性分析
周少玲
【期刊名称】《光通信技术》
【年(卷),期】2003(027)004
【摘要】利用传输矩阵法分析了相移光纤光栅的特性,导出了反射率理论表达式,并讨论了光栅反射谱中透射峰与相移量、相移区位置以及光栅的参数的变化关系.【总页数】3页(P47-49)
【作者】周少玲
【作者单位】中国电子科技集团公司第二十三研究所,上海,200437
【正文语种】中文
【中图分类】TN253
【相关文献】
1.微结构相移光纤光栅的反射谱特性分析 [J], 李伍一;马卫东;林谦
2.多相移光纤光栅光谱特性分析 [J], 丁瑶芳;周次明;姜德生
3.相移光纤光栅光谱特性分析 [J], 肖永良
4.相移光纤光栅的特性分析及其应用 [J], 赵东晖;杨秀峰
5.单点相移光纤光栅光谱特性的研究与应用 [J], 杨思玉;万生鹏;王浩宇;宋早标;何家祥
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多种光纤光栅传感特性及应用研究的开题报告

多种光纤光栅传感特性及应用研究的开题报告一、课题背景随着信息技术的飞速发展，传感技术在工业、医疗、环境保护等领域得到了广泛应用。

其中，光纤光栅传感技术因其具有高精度、高分辨率、不受电磁干扰等优点，已经成为光纤传感技术的重要分支之一。

光纤光栅是一种新型的光学元件，它是使用单模或多模光纤作为传感器的基础，利用光纤中的光栅结构进行传感的一种技术。

二、研究目的本课题旨在研究多种光纤光栅传感特性及其应用，包括光栅相位延迟特性、光栅温度特性、光栅压力特性、光栅应变特性等方面。

通过对多种光栅传感特性进行研究，探索其在实际应用中的具体应用场景及效果，为光纤光栅传感技术的发展提供参考。

三、研究内容1. 光栅相位延迟特性的研究：通过对光栅光程的测量，研究光栅相位延迟特性及其对信号传输的影响。

2. 光栅温度特性的研究：通过光栅光反射谱线的差分测量，研究光栅在不同温度下的反射谱线变化特性。

3. 光栅压力特性的研究：通过对光栅光纤进行等压力加载实验，研究光栅在不同压力下的光学性能变化。

4. 光栅应变特性的研究：通过对光栅光纤进行不同应变加载实验，研究光栅在不同应变下的光学性能变化。

四、研究方法本研究将采用多种实验方法进行，包括：1. 利用光源、光谱仪和光栅测试架等设备，对光栅反射谱线进行测量及分析，得出光栅相位延迟特性及温度特性。

2. 利用力学实验设备对光栅进行压力加载和应变加载实验，通过测量反射谱线的变化，得出光栅在不同压力、应变下的性能变化特性。

五、预期成果通过本研究，预计可以得出以下成果：1. 对多种光纤光栅传感特性进行研究，例如相位延迟特性、温度特性、压力特性和应变特性等。

2. 探索光纤光栅传感技术在实际应用中的具体应用场景及效果。

3. 为光纤光栅传感技术的发展提供参考，促进其在工业、医疗、环境保护等领域的应用。

六、研究意义本研究可以为光纤光栅传感技术的应用提供更多的实验数据及分析，推动其在不同领域的应用与发展。

微结构相移光纤光栅的反射谱特性分析

微结构相移光纤光栅的反射谱特性分析李伍一;马卫东;林谦【摘要】相移光纤光栅作为一种透射型滤波器,在光通信和传感领域有着广泛的应用.文章介绍了一种基于光纤包层刻蚀技术的新型微结构相移光栅,利用光纤双包层理论分析了包层刻蚀深度和环境折射率对纤芯基模有效折射率的影响,并将谐振理论与传输矩阵法相结合,详细分析了刻蚀深度、刻蚀宽度和刻蚀位置与微结构相移光纤光栅的反射谱之间的关系.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P54-56)【关键词】相移光纤光栅;Fabry-Perot结构;双包层单模光纤;传输矩阵法【作者】李伍一;马卫东;林谦【作者单位】光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074;光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074;光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN8140 引言光纤光栅具有体积小、插入损耗低、抗干扰能力强等优点，在光通信和传感领域具有重要的应用价值[1]。

均匀光纤布拉格光栅常作为一种反射型带阻滤波器件，而相移光纤光栅能在反射谱的阻带内打开一个很窄的透射窗口，因此，相移光纤光栅是一种很好的透射型滤波器。

通过适当设计相移光纤光栅的结构参数，如相移量、相移位置、相移点数量以及切趾等，可以获得不同线宽和滚降特性的透射窗口[2]。

这些特性使得相移光纤光栅在窄带滤波、光纤激光器以及光纤传感领域有着广泛的应用[3]。

传统的相移光纤光栅需要通过掩膜板法设计制作，不同的光栅结构需要设计相应的掩膜板，且掩膜板的制作加工需要很高的成本，不便于制作多种不同参数的相移光纤光栅。

而微结构相移光纤光栅的制作是在普通光纤布拉格光栅的包层上采用氢氟酸(HF)刻蚀，设计相应的刻蚀参数即可获得所需的相移光纤光栅。

光纤Bragg光栅的光谱特性解析

光纤Bragg光栅的光谱特性光纤Bragg光栅是光纤通信和传感领域最重要的器件之一,也是目前学科前沿的课题之一,由于其插入损耗低、对偏振不敏感、与普通光纤接续简便、光谱响应特性动态可控以及结构紧凑、易于集成等特点,被广泛的应用于光通信和光传感的各个环节当中。

随着光通信的逐步发展,不仅对光纤Bragg光栅光谱中的谐振波长、峰值和带宽的要求更加严格,在频谱特性分析与改进方面还有大量的工作要做。

首先简单阐述了光纤光栅的发展历程,介绍了常见光栅的分类与应用。

然后从波动方程出发推导出了适用于光纤Bragg光栅的耦合模方程,介绍了传输矩阵法。

接下来对多相移(MPS)理论进行了简单的描述,并运用传输矩阵法对基于MPS的矩形采样、Sinc采样、高斯(Gauss)切趾光栅的频谱特性图进行了数值模拟,对模拟结果做了分析与讨论。

最后提出了一种设计宽带平坦多信道梳状滤波器的简单方法,根据实际的DWDM系统需要预定设计目标,针对不同的要求给出设计思路并进行了数值模拟与分析。

MPS技术在Sinc采样光栅和Gauss切趾采样光栅中的数值模拟结果表明:Sinc采样光栅带外旁瓣和带内的串扰都会受到折射率变化量的影响,加入多相移之后,扰动就会更加剧烈。

Gauss切趾光栅消光比随切趾参数G的增大而增大,加入多相移之后,消光比都会有一定程度的下降;而信道带宽与信道间隔之间的比值会随着G的增大而增加,当加入多相移后,这个比值会更大。

对宽带平坦多信道梳状滤波器的设计表明:该滤波器整个反射谱的波段范围很广,信道数目成倍增加,且其平坦性会随着折射率变化量的增大而得到改善,信道反射率很高,反相级联体方法的引入可以对滤波器反射谱的消光比和峰值达到很好的改善。

整个设计结果基本满足各项预定的指标要求,对于实际的滤波器应用有一定的参考价值。

...[1]. 陈阳,周长尊.AN采用FBG温度机械合成调谐技术的光滤波器(英文)[J].光子学报, 2002,(12)[2]. 刘文清,夏宇兴,江荣熙.国产HpD在溶液和细胞模式中的光谱特性[J].激光杂志, 1990,(06)[3]. 李国利,刘连新,韩秋静,赵彦涛.双光纤Bragg光栅反射谱叠加特性分析[J].光纤与电缆及其应用技术, 2006,(01)[4]. 吴付岗,姜德生,何伟.基于相关分析的光纤光栅Bragg波长偏移值测量[J].计算机测量与控制, 2007,(05)[5]. 李智忠,杨华勇,刘阳,周伟林.光纤Bragg光栅压力传感机理研究[J].应用光学, 2005,(03)[6]. 蒋泽,付钰.光纤Bragg光栅的电磁波理论及其数值分析[J].半导体光电, 2006,(03)[7]. 毕卫红,张闯.光纤Bragg光栅的反射特性研究[J].传感器技术, 2003,(08)[8]. 贾宏志,李育林,忽满利,张培琨.光纤Bragg光栅温度和应变的灵敏度分析及应用探讨[J].激光杂志, 1999,(05)[9]. 傅思镜,梁丽贞,曹惠英,刘惠子.光纤Bragg光栅及其光学特性测量[J].中山大学学报(自然科学版), 1999,(06)[10]. 苏立国,刘振宇,朱燕杰,董小鹏.基于光纤Bragg光栅的滤波技术[J].光机电信息, 2001,(07)【关键词相关文档搜索】：通信与信息系统; 光纤Bragg光栅; 采样光栅; 光谱特性; 多相移技术(MPS); 光滤波器【作者相关信息搜索】：西南交通大学;通信与信息系统;潘炜;刘海涛;。

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Ｖｏｌ３６Ｎｏ６Ｎｏｖ．２００６
多相移光纤光栅光谱特性分析
丁瑶芳㊀周次明㊀姜德生
（武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室，武汉４３００７０）
摘要：为了研究多相移光纤光栅的光谱特性，探究其在光纤通信和光纤传感领域的应用，利用传输矩阵法，通过Ｍａｔｌａｂ编程对多相移光纤光栅中等分相移光栅、相移级联光栅及混合相移光栅在不同相移个数、不同相移量大小、不同位置放置时的传输光谱特性进行了仿真和研究．结论表等分相移光栅可以通过增加相移个数来实现多波长的激光输出，相移量不同激光波长的输出明：也不同．相移级联光栅可用作带宽滤波器，通过增加相移光栅的级联数增加带宽．关键词：矩阵法；光谱特性；多相移光栅中图分类号：ＴＮ２５３㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀文章编号：１００１－０５０５（２００６）０６０９０８０４
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
第３６卷第６期２００６年１１月㊀㊀㊀㊀㊀㊀
Байду номын сангаас
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东南大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｉｎｆｉｂｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒａｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＵｓｉｎｇｍａｔｒｉｘａｐｐｒｏａｃｈａｎｄＭａｔｌａｂ，ｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｉｎｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｅｑｕｉｄｉｓｔａｎｃｅ、ｃａｓｃａｄｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓａｎｄｔｈｅｍｉｘｅｄｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｎｕｍｂｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｍａｇｎｉｔｕｄｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｍｕｌｔｉｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｎｕｍｂｅｒａｎｄｔｈｅｌａｓｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｍａｇｎｉｔｕｄｅｉｎｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｅｑｕｉｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｃａｓｃａｄｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｉｌｔｅｒａｎｄｉｔｓｂａｎｄｗｉｄｔｈｃａｎｂｅｗｉｄｅｎｅｄｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃａｓｃａｄｅｎｕｍｂｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｔｒｉｘａｐｐｒｏａｃｈ；ｓｐｅｃｔｒａｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇ㊀㊀近年来，相移光栅的制作和应用已经成为光纤
Ａｎａｌｙｓｅｓｏｆｓｐｅｃｔｒａｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｓｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇ
ＤｉｎｇＹａｏｆａｎｇ㊀ＺｈｏｕＣｉｍｉｎｇ㊀ＪｉａｎｇＤｅｓｈｅｎｇ