书书书
第
37
卷
第
5
期
中
国
激
光
Vol.37
,
No.5
2010
年
5
月
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2010
文章编号:
02587025
(
2010
)
05127505
基于超模的双芯光纤长周期光栅理论分析
郑晶晶
宁提纲
简水生
(北京交通大学光波技术研究所,北京
100044
)
摘要
以耦合模理论导出的超模为基础,推导出适用于双芯光纤矩形折射率分 布长 周期光 栅(
LPG
)计算 的理 论方
法,给出了输出的一般解析表达式。针对两纤芯完全相同的双芯光纤上写入两同 步均匀 且完 全相同 光栅 的特殊 模
型,给出了单芯输出可用于直接计算的一般解析表达式,这 种模 型中 光 栅的 影响 表 现为 各波 长 上的 附加 相 位和 谐
振波长的偏移,可以用于双芯光纤谐振波长的调整和可控的相位变化。对于两光 栅仅有 折射 率变化 幅度 差异的 模
型
,给出了数值模拟结果,讨论了这一因素对输出的影响。
关键词
光栅;双芯光纤;超模;耦合模理论
中图分类号
O436
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
CJL20103705.1275
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收稿日期:
20090809
;收到修改稿日期:
20090905
基金 项 目:国 家 自 然 科 学 基 金 (
60477017
,
60771008
),北 京 市 自 然 科 学 基 金 (
4082024
)和 北 京 交 通 大 学 校 科 技 基 金
(
2006XM003
)资助课题。
作者简介:郑晶晶(
1982
—),女,博士研究生,主要从事长周期光纤光栅方面的研究。
Email
:
jj
zhen
g
.c
@
g
mail.com
导师简介:简水生(
1929
—),男,中国科学院院士,主要从事光纤通信关键器件方面的研究。
Email
:
ss
j
ian
@
b
j
u.edu.cn
1
引
言
两根平行光纤 相互靠近,可以使它 们 传输的能
量周期性地相互转移。这个结构在器件上主要表现
为光纤耦合器和双 芯光纤,在光纤 通 信系统的 上 下
话路、滤波、光开关以及传感等领域都有可供研究利
用的良好特性
[
1
~
3
]
。它们在计算时所用的模型是相
同的,都是在共同包层中存在两根相互平行的纤芯。
光纤耦合器的熔融拉锥过程会因为工艺和设备引入
影响器件性 能 的 因 素
[
4
,
5
]
,直 接 拉 丝 成 型 的 双 芯 光
纤避免了这一过程,因 而 在长度方 向 上的均匀 性 更
好,与一般计算所用的均匀波导模型也更接近。
双芯 光纤的耦合 特性主要由 结构参数决 定,在
双芯光纤上写入光 栅,可 以经由很 短 的距离明 显 改
变双芯光纤的耦合 特性,因此得到 了 广泛的研 究 和
应用
[
6
,
7
]
。
目前的双 芯
+
光栅结构理 论分析的主 要方法,
以两纤芯分别与包层构成的波导能够支持的模式为
基础,通过把光栅的 影 响与双芯 的 影响同时 并 入耦
合模方程,推导出这 个 共同结构 的 输出特性
[
8
]
。本
文将从双芯结构的 超模开始,推导出写 入 光栅对输
出造成的影响。