长周期光纤光栅透射特性分析与模拟

"长周期光纤光栅耦合模理论分析 (2008年) - 冯仙群，叶斌元" 本文主要探讨了长周期光纤光栅（Long-Period Fiber Gratings, LPFGs）的理论分析，这是一种重要的光无源器件，在通信和传感领域有广泛应用。LPFGs因其独特的光学特性，如选择性反射和透射，成为光通信系统中的滤波器、传感器等组件的理想选择。 文章首先指出，为了设计和优化满足特定需求的光纤光栅，对其透射谱的深入理解至关重要。作者通过耦合模理论（Mode-Coupling Theory）分析了LPFGs的工作原理，该理论主要涉及光纤内部基模（Fundamental Mode）与一阶包层模（First-Order Cladding Modes）之间的相互作用。耦合模方程用于计算这些模式之间的耦合常数，这是理解LPFGs性能的关键参数。 文章中提到，通过设定特定的光纤光栅参数，如周期（Period）、长度和折射率，可以利用Matlab进行数值模拟，以预测和控制LPFGs的透射谱。研究发现，长周期光纤光栅的谐振波长位置主要取决于光栅的周期。这意味着通过改变光栅的周期，可以精确地调整其工作波长，从而适应不同通信频段的需求。此外，损耗的大小可以通过调整光栅的长度和光纤的折射率来实现，这为优化光栅的性能提供了可能。 论文还指出，长周期光纤光栅的这种特性使其在传感应用中尤为突出，例如温度、压力或化学物质浓度的监测。通过监测谐振波长的变化，可以间接感知这些物理或化学参数的变化，因此LPFGs在环境监测、生物医学检测等领域有着潜在的应用价值。 冯仙群和叶斌元的这篇论文详细介绍了长周期光纤光栅的耦合模理论，强调了周期、长度和折射率对光栅性能的影响，并通过Matlab仿真展示了如何根据需求定制光栅的光学特性。这项工作为光纤光栅的设计和工程应用提供了理论依据，对于推动光纤通信和传感技术的发展具有重要意义。