光纤光栅的特性分析.doc

光纤光栅的特性分析.doc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铭的光纤时,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MLAYER="J°〃 ,、。最后利用矩阵的叠成得到光纤光栅总I0 exp(-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,/[/c=‘%M”、。光纤光栅的反射系数mINTERFACEEfn,+〃刀iM2]r= =虹,反射率R=r\根据不同的入射光波长有不同的反射率,最后广⑴A/,.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、*107-4)的光纤长度,15000的分层数,350个点。1、程序:clear;nn=15000;a=*107-4)/nn;di=a;i=l;forz=0:a:*10"(-4)n(i)=+*10"(-3)*((sin(pi*z/(535*10"(-9))))"2);i=i+l;endwl=*107-6);t=l;fork0=1550*l(T(-9):*10"(-9):1557*10"(-9)M=[10;01];fori=l:1:nnMl=[n⑴+n(i+l),n(i)-n(i+l);n(i)-n(i+l),n(i)+n(i+l)]/(2*n⑴);M2=[exp(j*((2*pi)/kO*n(i)*di)),0;0,exp(j*(T)*(2*pi)/kO*n(i)*di)];M=M*M2*M1;endr=M(2,1)/M(1,1);R(t)=(abs(r))*2;t=t+l;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:。,,.(即不同&1)时候,R和L的关系。JT 7T \光栅中心波长人=,V=,C=-An77=一*(1一一)折射率扰动△〃X X V分别为l+lOTSbOTS*]。:"]。-。反射率与光栅长度的关系E见对折射率扰动大的光栅,长度较短也町以达到高的反射率。描述△〃分别为6*1O'4,8*1。7,1*10—3,2*10一3时,反射率与光栅长度的关系。反射率与光栅长度的关系描述△〃分别为1*10-5,2*10一5,3*10-5,4*10-5时,反射率与光栅长度的关系。(m)°=,光栅长度为有效长度Lc,可得有效长度Lc与△〃的关系。△〃从0变化到其他参数仍照上面选取,可以得到如下曲线:光栅有效长度和折射率扰动的关系可见在反射率一定的情况下,折射率扰动越大,光栅的长度可以做的越短。,△〃从0变化到5*10一3,0变化到5*10一5时候L与的关系。CutoffLength(m) 1 2 3 4 5Indexpertiirbationx1CT光栅有效长度和折射率扰动的关系CutoffLength(m)0 1 2 3 4 5Indexperturbationx10'5光栅有效长度和折射率扰动的关系谱线宽度光栅的另一个重要特性是谱线宽度,我们取半峰谱线宽度为光栅线宽八九。△〃变化对A/l的影响。折射率扰动大会加宽谱线带宽,光栅的谱线宽度△人还与光栅长度L有关。△〃=1*1。7时,线宽和光栅长度L的关系。A K 1根据公式△久成版«^[(—)2+(-)2?,我们取中心波长片=,n=,A=*10~7,L=6^\0'4mfA/?=0~5*10-5spectraIbnndwidth(m)线宽与折射率的关系