长周期光纤光栅的包层模场分布与耦合系数研究

本文主要探讨了长周期光纤光栅（Long Period Fiber Gratings, LPFG）的包层模场分布及其与基模的耦合特性。基于一个简化了的三层模型，作者深入分析了单模光纤（如SMF228）的包层模理论，这是一种光纤设计中的关键参数，因为它影响光信号在光纤中的传播和模式转换。 在研究中，作者通过计算机模拟，利用MATLAB软件对实际应用广泛的SMF228单模光纤进行了细致的分析。他们特别关注了一阶不同阶次的包层模，即低次奇数模和偶数模。研究发现，一阶低次奇数模和偶数模在沿光纤半径方向的光密度分布表现出显著差异：奇数模的光密度分布更为集中，意味着其能量集中在纤芯内部，而偶数模的能量则相对分散。 这种差异直接影响了包层模与基模（通常指的是纤芯内的主模）的耦合系数。研究结果显示，奇数模与基模的耦合系数显著大于偶数模与基模的耦合系数。这个结论对于理解光在长周期光纤光栅中的行为，特别是在光信号处理、滤波和模式选择等领域具有重要意义。 包层模理论和耦合系数的精确了解对于设计高性能的光纤光栅器件至关重要，例如用于光信号调制、隔离特定波长或实现光纤传感器等应用。因此，这项研究不仅深化了我们对长周期光纤光栅内部光学现象的理解，还为优化这些设备的性能提供了有价值的理论依据。 本文的关键词包括“长周期光纤光栅”、“包层模”以及“耦合系数”，这些都是光纤通信领域中的核心概念，对于从事相关研究和实践工作的工程师来说，这篇文章提供了实用的数值结果和理论支持，有助于推动光纤通信技术的进一步发展。