1、精選優質文檔-傾情為你奉上取樣光纖光柵的原理及基于MATLAB的反射譜仿真取樣光纖光柵其實與相稱光纖光柵基本上一致，不同的地方在于，相移光柵是在均勻布拉格光柵的某一點處引入相移，導致在反射譜中新開出了一個或者多個窗口，窗口的多少與光柵的相移點的多少有關，取樣光柵在結構上與此相似，一段均勻布拉格光柵后接一段正常光纖，正常光纖的作用引起一定的相移，因而其反射譜呈現出梳狀結構，在反射窗口中打開一個個通道。通道的個數以及通道間隔，反射率的大小與取樣的周期、光柵長度、折射率調制深度等相關。取樣光柵的結構如圖：圖1 取樣光柵的結構圖光柵長度為，光柵與光柵之間的間隔為，整個取樣周期為，取樣點為：，占空比為；

2、取樣光柵的梳狀譜被sinc函數調制，sinc函數為：，指整個光柵的長度，均為常數，若占空比滿足一定條件時，類似于平面光柵，會出現缺級現象。取樣光柵的調制函數為： （1）其中：，對（1）進行付立葉變換，的付立葉變換等于和卷積。進行付立葉變換以后的頻域上的表示可得到其取樣光柵的匹配條件： （2）用有效折射率表示為： （3）由此可以得出取樣光柵的反射譜由幾個峰組成，而且可以計算出相鄰兩個峰之間的波長間隔。對于每一個峰，所對應的傳播常數以及有效折射率都不同。設兩個相鄰的峰其傳播常數為：、，以及其有效折射率分別為：、，由上式得知： （4）帶入得： （5）為取樣周期，可得，取樣周期越大，波長間距越小。取樣

3、光柵與相移光柵在結構上的區別，相移光柵是一段光柵過后加一一段有相移的光柵，而取樣光柵是先一段光柵，然后經過一段正常光纖，然后再經過一段光柵，正常光纖的作用，相當于是使光的傳輸增加了一個相移。利用傳輸矩陣對其進行分析，有每一個取樣點中，均勻布拉格光柵的傳輸矩陣為：（6）令正常光纖只作為一個相移，故可以用一個相移矩陣來表示: （7）則整個取樣點的矩陣可表示為：；由于此后的光柵都是一致的，若取樣點為：M則總的傳輸矩陣可表示為：，則光柵的反射率為： （8）透射率為： （9）式中的公式關系為：模式間的失諧量自耦合系數最后一項為線性啁啾相位項傳輸常數直流耦合系數為：交流耦合系數（互耦合系數）: 一、 MA

4、TLAB仿真（1） 在折射率調制強度不同的情況下，如圖： 參數設置：T=0.6；光柵長度L=50mm，取樣周期：P=1mm圖2 調制折射率變化對反射譜的影響如圖，在其它參數一樣的情況下，觀察調制折射率變化對光譜的影響，可以得出，隨著調制折射率的增大，反射光譜中反射率增大，同時光譜帶寬也在增大，但是相鄰兩個通道之間的間隔不變，通道數目也沒有變化。（2） 在占空比不同的情況下，如圖：參數設置：光柵總長度L=50mm，取樣光柵周期P=1mm，折射率調制強度圖3 占空比對取樣光柵反射譜的影響如圖，在只改變占空比的情況下觀察取樣光柵反射譜，可以看出，隨著占空比的增加，反射波長的折射率增大，每個波長的帶寬

5、也在增大，相鄰通道之間的間隔也在增大。（3） 在光柵總長度不同的情況下，如圖：參數設置為：取樣光柵周期P=1mm，折射率調制強度，占空比：T=0.5圖4不同光柵長度對取樣光柵反射譜的影響如圖，在只改變光柵總長度的情況下，觀察取樣光柵的反射譜，由圖可以看出，隨著取樣光柵總長度的增加，旁瓣效應在減小，光譜的帶寬在減小，光譜的反射率也在減小。（4） 在取樣周期不同的情況下，如圖：參數設置：折射率調制強度，占空比：T=0.5，光柵總長度L=50mm。圖5 不同取樣周期對光柵反射譜的影響由圖中可以看出，在僅改變取樣光柵取樣周期的情況下，反射光譜的通道數目沒有發生改變，但是相鄰通道之間的間隔在減小，取波長

6、在發生漂移。二、 結束語文章當中對于取樣光柵的MATLAB仿真中，主是是對其調制折射率、取樣光柵總長度、取樣周期、占空比四個方面來分析，可以得出，前兩者只會改變取樣光柵反射譜的反射率，同時對于旁瓣也會起到增大作用，而使光柵反射譜中通道間隔發生變化的在于后兩者，增大取樣光柵的取樣周期，會導致相鄰通道間隔的減小，而增大占空比，則會導致光柵反射譜中相鄰通道間隔增大，如此可以得出，光柵節點長度增加，通道間隔增加，同時也取決于占空比。三、 參考文獻1王燕 ,葉志清 (2004). 取樣光柵的反射譜特性及其應用. 現代有線傳輸 2: 33-35.2朱丹丹, 田秀仙, et al. (2007). 取樣光柵

7、各參量變化對反射譜影響規律的研究. 光學與光電技術 5(5): 61-64.3高劭宏, 黃德修, et al. (2005). 利用傳輸矩陣法分析取樣光柵dbr半導體激光器.紅外與激光工程 34(4): 415-420.4蒲會蘭 (2008.5). 取樣光柵的特性仿真及其在光纖系統中的應用. 光纖與電纜及其技術 2008年第5期.5劉全, 吳建宏, et al. (2005).取樣光柵的設計及衍射行為研究.激光技術 29(4): 398-400.6劉晴，黃勇林 (2010.2). 取樣光纖Bragg光柵特性的數值模擬分析. 光通信研究: 39-41.7楊乾鎖, 吳寶根, et al. (200

8、0). 用耦合波方法研究取樣光柵的衍射特性. 強激光與粒子束 12(B11): 109-112.附錄 MATLAB源代碼 %-主程序-function sampling_opticfiber(delta_n,T,L_all,Period)%-% M-取樣個數% delta_n-調制折射率變化% T-取樣光柵占空比% L_all-取樣光柵總長度% L_grating-取樣光柵節點長度 % Period-取樣光柵的取樣周期%-disp('調制折射率變化為：');disp(delta_n);disp('取樣光柵占空比：');disp(T);disp('取樣光柵

9、總長度:');disp(L_all);disp('取樣光柵周期:');disp(Period);lambda=1e-9*linspace(1548,1552,1024);n_eff=1.45;L_grating=Period*T;M=L_all/Period; disp('取樣個數：');disp(M);lambda_Brag=1550e-9; L_normal=Period-L_grating;for j=1:1024F1=Optic_Fiber(lambda,lambda_Brag,delta_n,n_eff,j,L_grating);phai=No

10、rmal_OpticFiber(L_normal,n_eff,j,lambda);F1=(phai*F1*phai)M; R(j)=(abs(-F1(2,1)/F1(1,1)2;endplot(lambda*1e9,R);axis(1548 1552 0 1);title('The Reflective of Sampling Grating Fiber');xlabel('Wavelength /nm');ylabel('Reflective'); axis on; hold onend%-取樣光柵正常段-function phai=Norma

11、l_OpticFiber(L_normal,n_eff,j,lambda) beita(j)=2*pi/lambda(j)*n_eff;phai=exp(-i*beita(j)*L_normal),0;0,exp(i*beita(j)*L_normal);end%-取樣光柵均勻段-function F1=Optic_Fiber(lambda,lambda_Brag,delta_n,n_eff,j,L_grating)delta=1/2 *2*pi*n_eff*(1./lambda-1/lambda_Brag);k=pi./lambda*delta_n;sigma1=2*pi./lambda*d

12、elta_n;sigma2=delta+sigma1;s=sqrt(k.2-delta.2); f11(j)=(cosh(s(j)*L_grating)-i*sigma2(j)/s(j)*sinh(s(j)*L_grating); f12(j)=-(i*k(j)/s(j)*sinh(s(j)*L_grating); f21(j)=(i*k(j)/s(j)*sinh(s(j)*L_grating); f22(j)=(cosh(s(j)*L_grating)+i*sigma2(j)/s(j)*sinh(s(j)*L_grating); F1=f11(j) f12(j);f21(j) f22(j);End()利用傳輸矩陣法分析取樣DBR半導體激光器取樣光柵激光器（SBGDBR）是目前最光