光纤Bragg光栅理论分析与研究进展

"光纤Bragg光栅的理论分析与研究 (1996年) - 北方交通大学学报" 光纤Bragg光栅（FBG）是光纤通信领域中的重要组成部分，它利用光的布拉格反射原理工作，即当入射光的波长与光栅的反射波长相匹配时，光将被反射，从而实现特定波长的选择性过滤。该技术在1978年由K.O.Hill首次引入，并在之后的几十年里得到了广泛的研究和发展。 本文由龚岩栋、张玉金和简水生于1996年发表在北方交通大学学报上，基于耦合模理论对光纤Bragg光栅进行了深入的理论分析。耦合模理论是一种用于理解和预测光在光学结构中如何传播和相互作用的数学工具，它可以解释光在光栅中形成模式耦合的现象，进而计算出光栅的反射和透射特性。 作者们导出了一种新的简单公式，这个公式能够处理任意折射率调制和任意chirp周期的光栅，极大地简化了计算机模拟的过程，降低了计算复杂度，加快了计算速度。Chirp是指光栅周期随位置的变化，这种特性在光纤通信中用于实现宽带滤波或色散管理。 文章还回顾了当时国内外关于紫外写入光纤光栅的研究进展。1989年，G.Meltz等人采用全息边写入法利用紫外光成功写入光纤光栅，这种方法开启了紫外写入技术的新时代。自那时起，人们发展出了多种写入技术，包括内写入法、双光束干涉法、相位掩膜法和逐点写入法等。每种方法都有其独特优势和局限性，例如，相位掩膜法适用于大规模生产，而逐点写入法则可以实现更精细的光栅结构控制。 在理论分析方面，虽然均匀光纤光栅的解析解已经成熟，但非均匀光栅则需要通过数值方法解决。作者们改进了耦合模方程组，将其简化为一阶常微分方程，这一创新使得非均匀周期光栅的模拟分析变得更加便捷。 这篇文章不仅提供了对光纤Bragg光栅理论的深入理解，还探讨了其实验制造技术的最新动态，对于理解和设计具有特定功能的光纤光栅具有重要的参考价值，对于当时的光纤通信领域具有显著的科学贡献。