课程设计光纤光栅特性分析

1、专业课程设计报告设计题目：光纤光栅特性分析专业班级：姓 名：班内序号：指导教师：地 点：时 间： 电子科学与技术教研室一、设计题目光纤光栅的特性分析二、设计要求1、 用matlab进行程序编写，进行软件仿真画出波长反射率曲线，对光纤光栅进行特性分析。2、 .对光纤光栅的特性进行分析；3、分析光栅长度、分层数、光纤周期、折射率扰动等参数对反射光谱的影响；4、用matlab进行程序编写，进行软件仿真画出波长反射率曲线，对光纤光栅进行特性分析。；5.分析仿真结果和理论分析作对比，得出合理的结论。三、分析设计1、查阅相关资料，列出要解决的问题：问题一：光纤光栅的形成机理光纤光栅是利用光纤中的光敏性而制

2、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。光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化，并被保存下来，对包层的折射率没有影响，就成为光纤光栅。问题二：运用何种算法分析光纤光栅特性由于光纤光栅的折射率是随着长度的变化而变化的，因此，我觉得可以把光纤光栅分成很多段（层），每一段（层）尽可能短（层），这样，每一小段（层）内的折射率可以认为是相同的，只要找到每一小段（层）的传输矩阵，将所有段（层）连乘起来就能得到总的传输矩阵，即传输矩阵法。问题三：研究光纤光栅的哪些特性参数由于在光纤光栅的应用领域如色散补偿器、分插复用器、光纤激光器、光纤传感器都

3、主要应用其反射率，因此我们将反射率作为光纤光栅特性的一个重要参数来研究2、具体的算法分析运用矩阵传输法，利用分段（层）的思想将光纤光栅分段（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，即： 相邻层的界面矩阵 ， 层矩阵，由，有 m=minterfac1mlayer1minterfac2mlayer2，即 传输矩阵， 光纤光栅的反射系数，反射率r=。再用matlab软件根据以上编写程序，画出反射谱（波长反射率曲线）。四、实验调试1、程序设计（1）层数nn=15000折射率n(i)=1.452+0.75*10(-3)*(sin(pi*z/(535*10(-9)2)自由空间传输矩

4、阵m=1 0;0 1相邻层的界面矩阵m1=n(i)+n(i+1),n(i)-n(i+1);n(i)-n(i+1),n(i)+n(i+1)/(2*n(i) 层矩阵m2=exp(j*(2*pi)/k0*n(i)*di),0;0,exp(j*(-1)*(2*pi)/k0*n(i)*di)传输矩阵m=m*m2*m1反射系数r(t)=m(2,1)/m(1,1)反射率r(t)=(abs(r(t)2（2）用for循环得出特性参数的变化值，取合适的波长范围，画出波长-反射率曲线。2、调试（1）取不同层数，画出不同的曲线，比较之下取图的效果比较好，而且程序运行速度合适的层数。（2）取不同的的波长范围，比较之下，

5、取能将图形居中，能较好反映出特性参数变化的波长范围。五、设计结果1、程序运行结果（1）反射率谱线层数nn=15000，光纤光栅长度l= 48.63610-4，反射率n(i)=1.452+0.7510 -3(sin(z/(53510-9) 2 图1结果分析：反射率最大值在布拉格波长处，反射率几乎接近1。出现旁瓣是由于光纤光栅两端折射率突变引起的fabry-perot效应所致。（2）精度（层厚度）对反射率的影响层数nn=15000，反射率n(i)=1.452+0.7510 -3(sin(z/(53510-9) 2，长度l取值分别为56.63610-4， 48.63610-4，40.63610-4，32.63610-4图3结果分析：分的层数一定，光栅长度越短则精度越高。由图看出