課程設(shè)計(jì)----光纖光柵特性分析

1、<p><b>　　專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　電子科學(xué)與技術(shù)教研室</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　　光纖光柵的特性分析</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b>&l

2、t;/p><p>　　用MATLAB進(jìn)行程序編寫，進(jìn)行軟件仿真畫出波長—反射率曲線，對光纖光柵進(jìn)行特性分析。</p><p>　　.對光纖光柵的特性進(jìn)行分析；</p><p>　　3、分析光柵長度、分層數(shù)、光纖周期、折射率擾動(dòng)等參數(shù)對反射光譜的影響；</p><p>　　4、用MATLAB進(jìn)行程序編寫，進(jìn)行軟件仿真畫出波長—反射率曲線，對光纖光柵

3、進(jìn)行特性分析。；</p><p>　　5.分析仿真結(jié)果和理論分析作對比，得出合理的結(jié)論。</p><p><b>　　三、分析設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、查閱相關(guān)資料，列出要解決的問題：</p><p>　　問題一：光纖光柵的形成機(jī)理</p><p>　　光纖光柵是利用光纖中的光敏性而制

4、成的。光敏性是指當(dāng)外界入射的紫外光照射到纖芯中摻鍺的光纖時(shí)，光纖的折射率將隨光強(qiáng)而發(fā)生永久性改變。光纖的折射率將隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)的變化，并被保存下來，對包層的折射率沒有影響，就成為光纖光柵。</p><p>　　問題二：運(yùn)用何種算法分析光纖光柵特性</p><p>　　由于光纖光柵的折射率是隨著長度的變化而變化的，因此，我覺得可以把光纖光柵分成很多段（層），每一段（層）盡可能短（層

5、），這樣，每一小段（層）內(nèi)的折射率可以認(rèn)為是相同的，只要找到每一小段（層）的傳輸矩陣，將所有段（層）連乘起來就能得到總的傳輸矩陣，即傳輸矩陣法。</p><p>　　問題三：研究光纖光柵的哪些特性參數(shù)</p><p>　　由于在光纖光柵的應(yīng)用領(lǐng)域如色散補(bǔ)償器、分插復(fù)用器、光纖激光器、光纖傳感器都主要應(yīng)用其反射率，因此我們將反射率作為光纖光柵特性的一個(gè)重要參數(shù)來研究</p>&

6、lt;p><b>　　2、具體的算法分析</b></p><p>　　運(yùn)用矩陣傳輸法，利用分段（層）的思想將光纖光柵分段（層）處理，每一層看做折射率n恒定不變，層與層之間折射率不同利用，即： </p><p>　　相鄰層的界面矩陣 ， 層矩陣，</p><p>　　由，有

7、 M=MINTERFAC1×MLAYER1×MINTERFAC2×MLAYER2×……，即 傳輸矩陣， 光纖光柵的反射系數(shù)，反射率R=。</p><p>　　再用MATLAB軟件根據(jù)以上編寫程序，畫出反射譜（波長—反射率曲線）。</p><p><b>　　

8、四、實(shí)驗(yàn)調(diào)試</b></p><p><b>　　1、程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）層數(shù)nn=15000</p><p>　　折射率n(i)=1.452+0.75*10^(-3)*((sin(pi*z/(535*10^(-9))))^2)</p><p>　　自由空間傳輸矩陣M=[1 0;0 1

9、]</p><p>　　相鄰層的界面矩陣M1=[n(i)+n(i+1),n(i)-n(i+1);n(i)-n(i+1),n(i)+n(i+1)]/(2*n(i)) 層矩陣M2=[exp(j*((2*pi)/k0*n(i)*di)),0;0,exp(j*(-1)*(2*pi)/k0*n(i)*di)]</p><p>　　傳輸矩陣M=M*M2*M1</p><p>　

10、　反射系數(shù)r(t)=M(2,1)/M(1,1)</p><p>　　反射率R(t)=(abs(r(t)))^2</p><p>　?。?）用for循環(huán)得出特性參數(shù)的變化值，取合適的波長范圍，畫出波長-反射率曲線。</p><p><b>　　2、調(diào)試</b></p><p>　　（1）取不同層數(shù)，畫出不同的曲線，比較之下

11、取圖的效果比較好，而且程序運(yùn)行速度合適的層數(shù)。</p><p>　?。?）取不同的的波長范圍，比較之下，取能將圖形居中，能較好反映出特性參數(shù)變化的波長范圍。</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　1、程序運(yùn)行結(jié)果</b></p><p><b>　　

12、（1）反射率譜線</b></p><p>　　層數(shù)nn=15000，光纖光柵長度L= 48.636×10-4，</p><p>　　反射率n(i)=1.452+0.75×10 -3(sin(πz/(535×10-9)) 2 </p><p><b>　　圖1</b></p><p&g

13、t;　　結(jié)果分析：反射率最大值在布拉格波長處，反射率幾乎接近1。出現(xiàn)旁瓣是由于光纖光柵兩端折射率突變引起的Fabry-Perot效應(yīng)所致。</p><p>　?。?）精度（層厚度）對反射率的影響</p><p>　　層數(shù)nn=15000，反射率n(i)=1.452+0.75×10 -3(sin(πz/(535×10-9)) 2，</p><p>

14、　　長度L取值分別為56.636×10-4， 48.636×10-4，40.636×10-4，32.636×10-4</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　結(jié)果分析：分的層數(shù)一定，光柵長度越短則精度越高。由圖看出，反射率曲線形狀不變，即在布拉格波長處反射率最大，精度越高，同一波長下的反射率越高，但當(dāng)精度達(dá)