LPFG中不同諧振模式的敏感性研究.pdf

1、目前光網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。隨著人們對網(wǎng)絡(luò)資源需求量的日益擴大，交換節(jié)點的設(shè)計也變得越來越重要。光纖光柵憑借體積小、損耗低、成本低的優(yōu)勢在傳統(tǒng)光纖網(wǎng)絡(luò)中有著很好的應(yīng)用前景。 長周期光纖光柵(Long-period Fiber Grating,簡稱LPFG)透射譜的諧振峰對環(huán)境折射率的高靈敏度使其在基于電光調(diào)制原理的波長選擇光開關(guān)器件中得到廣泛的應(yīng)用。本文以研究光纖光柵耦合特性為出發(fā)點，針對光纖包層半徑和環(huán)境折射率

2、變化對長周期光纖光柵不同包層模式諧振峰漂移量的影響進行了研究，并嘗試提出了提高耦合諧振及提高對環(huán)境折射率靈敏度的方法。主要內(nèi)容如下： (1) 從理論上，對LPFG基模和包層模間的耦合原理進行仿真分析，包括對各階包層模有效折射率的計算，以及模場分布示意圖的仿真。 (2) 針對環(huán)境折射率對不同模式諧振峰的影響作了理論分析和實驗論證。研究發(fā)現(xiàn)，在同樣環(huán)境折射率變化的過程中，LP04模的諧振峰從1577.6nm 漂移到1570nm

3、；LP03模的諧振峰從1591.2nm 漂移到1589.6nm ；而LP02模則穩(wěn)定于1453nm 處。然后對高階模式的諧振峰漂移量大于低階模式的現(xiàn)象給出了理論解釋。 (3) 研究了不同包層半徑LPFG 在不同模式下對環(huán)境折射率靈敏度的影響。實驗表明，在同樣環(huán)境折射率變化過程中，包層半徑為62.5 m μ時，LP04模的諧振波長漂移量為1.6nm ；LP03模為1.6 nm ； LP02模諧振峰位置保持不變。而當(dāng)包層半徑為

4、45 m μ時，同樣環(huán)境折射率的變化令LP04模的諧振波長漂移量上升到8nm ；LP03模上升到2.4nm ；而LP02模諧振峰位置變化較小?？梢?，包層半徑的減小對LP04模諧振峰漂移量的增強效果更加顯著。 (4) 在基于LPFG的波長選擇模型中引入一層高折射率覆蓋層，通過理論分析和仿真計算證明：當(dāng)固定高折射率層的折射率，高折射率層的厚度從0.1 m μ增加到0.5 m μ時，LP06模的諧振峰漂移量從3nm增加到9.5nm ；當(dāng)

5、固定高折射率層厚度，高折射率層的折射率從1.5 增加到1.52時，LP06模的諧振峰漂移量從9.5 nm 增加到30.6nm ；當(dāng)固定高折射率層折射率和厚度，內(nèi)包層半徑從62.5 μm減小到40 μm時，LP06模的諧振峰漂移量從9.5nm 增加到45.4 nm 。 因此，可以通過增加高折射率層的厚度和折射率，減小內(nèi)包層半徑，以及三種方法的結(jié)合來促進模式間的耦合效果，并擴大高靈敏度工作點的范圍。 上述研究表明，通過減