级联长周期与Bragg光纤光栅光学特性研究

"级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性" 本文深入探讨了级联长周期光纤光栅（Long-Period Fiber Gratings, LPFGs）和Bragg光纤光栅（Bragg Gratings, BGs）的光学特性，特别是它们在耦合模理论和传输矩阵法框架下的行为。级联这两个类型的光纤光栅构成的系统（CLBG）在光纤通信和传感领域具有广泛的应用潜力。 耦合模理论是分析光纤光栅光学性质的基础，它描述了光在光栅结构中如何通过相互耦合的模式传播。在CLBG系统中，长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅相互作用，形成独特的反射谱。这种级联结构使得光栅能够对特定波长进行选择性反射，从而在反射谱上产生多个反射峰。通过理论建模和模拟，作者得到了与已有文献中描述一致的反射峰位置关系，验证了理论的准确性。 传输矩阵法则是从全局角度考虑整个系统的光传播，它能够更全面地揭示光栅系统的行为。通过这种方法，作者模拟了CLBG系统中光纤长度、薄膜折射率和薄膜厚度等因素对反射谱的影响。结果显示，CLBG的反射峰对这些参数变化非常敏感，尤其是对薄膜折射率的变化，其分辨率比单独的镀膜长周期光纤光栅高两个数量级。这意味着CLBG可以作为高精度的传感元件，用于监测薄膜性质的微小变化。 CLBG在薄膜传感领域的应用价值主要体现在其高灵敏度。由于反射峰对薄膜折射率的高分辨率，CLBG可以用于实时监测各种环境参数，如温度、压力或化学物质的存在，这在环境监控、生物医学检测和工业过程控制等领域有重要应用。同时，由于其级联特性，CLBG还能实现多参数同时测量，增加了系统复杂性和多功能性。 级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的组合提供了强大的光学传感平台，通过耦合模理论和传输矩阵法的深入研究，可以优化设计和利用这些光栅系统，以实现更高精度和更复杂的传感解决方案。这一工作不仅深化了我们对光纤光栅物理特性的理解，也为未来光纤传感器的设计和应用提供了理论支持。