直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響

尚云博

摘要：采用數(shù)值計算的方法研究了直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響。結(jié)果表明：隨著直流有效折射率的增大時延量不斷增大，增長的幅度也在增大；峰值波長產(chǎn)生紅移，移動的距離不斷增大；一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時譜寬增加；整體呈現(xiàn)遞增趨勢。這些規(guī)律為設(shè)計新型的光器件提供理論參考。

關(guān)鍵詞：光纖Bragg光柵 群時延 光器件

中圖分類號：TN012 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0045-01

迄今為止，人們對光纖Bragg光柵（FBG）的特性、制作及應(yīng)用已有了深入的研究[1]，且取得了突出成果，但由于沒有足夠詳盡的實驗數(shù)據(jù)以及自身復(fù)雜的物理特性，其光敏性的動力學(xué)機(jī)理到目前為止仍不能給出一個完整的解釋，因此對FBG的研究依然具有非常重要的實際意義[2]。

1 理論分析

設(shè)纖芯半徑為，相對折射率差為的光纖Bragg光柵的沿z軸向的分布為[3]

式中為纖芯折射率，為直流有效折射率的變化，為調(diào)制深度，為光柵周期。

根據(jù)耦合模理論，利用“同步近似”，在波導(dǎo)邊界條件下，可得到基于振幅系數(shù)ρ[4]的光纖Bragg光柵的群時延為[5]。

2 計算結(jié)果及分析

設(shè)=5，=1.06cm，N=20000，n0=1.46，=0.002，= 0.0001及=1可計算出光纖Bragg光柵的時延譜。保持其它參數(shù)不變，分別取直流有效折射率為0.0002，0.0003和0.0004，可得FBG群時延譜，如圖1所示。可以看出，隨著的增大群時延量不斷增大，且增長的幅度也在逐漸增大；峰值波長向長波長方向移動，即產(chǎn)生紅移，移動的距離也不斷增大；且一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時時延譜的譜寬也增加。

（圖2）更加直觀的說明了隨著的增加，F(xiàn)BG的最大時延量呈現(xiàn)出遞增的趨勢，且增長的幅度較大。為制作基于光纖Bragg光柵的傳感器提供了理論依據(jù)。

3 結(jié)語

通過以上的理論分析和數(shù)值計算討論了直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響。結(jié)果表明：隨著直流有效折射率的增大群時延量不斷增大，且增長的幅度逐漸增大；峰值波長產(chǎn)生紅移，移動的距離不斷增大；且一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時譜寬也增加；整體呈現(xiàn)遞增趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]Liu Chao， Pei Li， Li Zhuo-Xuan， et al. Characteristics of the fiber Bragg grating based all-fiber acousto-optic modulator[J].Acta Physica Sinica， 2013， 62（3）： 0342081-0342087.

[2]Song Minqing， Hou Shanglin， Zhang Baoxia et al. Invesrigation on slow light of photonic crystal fiber Bragg gratings[J]. Infrared and Laser Engineering， 2013， 42（6）：1547-1552.

[3]Erdogan T. Fiber grating spectra [J]. Lightwave Technol， 1997， 15（8）： 1277-1282.

[4]Ball G A， Glenn W H， Morey W W. Programmable fiber optical delay line [J]. IEEE Photon. Technol Lett， 1994， 6（6）： 741-743.

[5]Shang-Lin Hou， Yun-bo Shang， Yan-Jun Liu， Jing-li Lei， and Yongzhao Xu. Influence of Grating Period of Uniform Fiber Bragg Grating on Slow Light Delay. In： PIERS. SuZhou， 2011.

摘要：采用數(shù)值計算的方法研究了直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響。結(jié)果表明：隨著直流有效折射率的增大時延量不斷增大，增長的幅度也在增大；峰值波長產(chǎn)生紅移，移動的距離不斷增大；一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時譜寬增加；整體呈現(xiàn)遞增趨勢。這些規(guī)律為設(shè)計新型的光器件提供理論參考。

關(guān)鍵詞：光纖Bragg光柵 群時延 光器件

中圖分類號：TN012 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0045-01

迄今為止，人們對光纖Bragg光柵（FBG）的特性、制作及應(yīng)用已有了深入的研究[1]，且取得了突出成果，但由于沒有足夠詳盡的實驗數(shù)據(jù)以及自身復(fù)雜的物理特性，其光敏性的動力學(xué)機(jī)理到目前為止仍不能給出一個完整的解釋，因此對FBG的研究依然具有非常重要的實際意義[2]。

1 理論分析

設(shè)纖芯半徑為，相對折射率差為的光纖Bragg光柵的沿z軸向的分布為[3]

式中為纖芯折射率，為直流有效折射率的變化，為調(diào)制深度，為光柵周期。

根據(jù)耦合模理論，利用“同步近似”，在波導(dǎo)邊界條件下，可得到基于振幅系數(shù)ρ[4]的光纖Bragg光柵的群時延為[5]。

2 計算結(jié)果及分析

設(shè)=5，=1.06cm，N=20000，n0=1.46，=0.002，= 0.0001及=1可計算出光纖Bragg光柵的時延譜。保持其它參數(shù)不變，分別取直流有效折射率為0.0002，0.0003和0.0004，可得FBG群時延譜，如圖1所示。可以看出，隨著的增大群時延量不斷增大，且增長的幅度也在逐漸增大；峰值波長向長波長方向移動，即產(chǎn)生紅移，移動的距離也不斷增大；且一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時時延譜的譜寬也增加。

（圖2）更加直觀的說明了隨著的增加，F(xiàn)BG的最大時延量呈現(xiàn)出遞增的趨勢，且增長的幅度較大。為制作基于光纖Bragg光柵的傳感器提供了理論依據(jù)。

3 結(jié)語

通過以上的理論分析和數(shù)值計算討論了直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響。結(jié)果表明：隨著直流有效折射率的增大群時延量不斷增大，且增長的幅度逐漸增大；峰值波長產(chǎn)生紅移，移動的距離不斷增大；且一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時譜寬也增加；整體呈現(xiàn)遞增趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]Liu Chao， Pei Li， Li Zhuo-Xuan， et al. Characteristics of the fiber Bragg grating based all-fiber acousto-optic modulator[J].Acta Physica Sinica， 2013， 62（3）： 0342081-0342087.

[2]Song Minqing， Hou Shanglin， Zhang Baoxia et al. Invesrigation on slow light of photonic crystal fiber Bragg gratings[J]. Infrared and Laser Engineering， 2013， 42（6）：1547-1552.

[3]Erdogan T. Fiber grating spectra [J]. Lightwave Technol， 1997， 15（8）： 1277-1282.

[4]Ball G A， Glenn W H， Morey W W. Programmable fiber optical delay line [J]. IEEE Photon. Technol Lett， 1994， 6（6）： 741-743.

[5]Shang-Lin Hou， Yun-bo Shang， Yan-Jun Liu， Jing-li Lei， and Yongzhao Xu. Influence of Grating Period of Uniform Fiber Bragg Grating on Slow Light Delay. In： PIERS. SuZhou， 2011.

摘要：采用數(shù)值計算的方法研究了直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響。結(jié)果表明：隨著直流有效折射率的增大時延量不斷增大，增長的幅度也在增大；峰值波長產(chǎn)生紅移，移動的距離不斷增大；一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時譜寬增加；整體呈現(xiàn)遞增趨勢。這些規(guī)律為設(shè)計新型的光器件提供理論參考。

關(guān)鍵詞：光纖Bragg光柵 群時延 光器件

中圖分類號：TN012 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0045-01

迄今為止，人們對光纖Bragg光柵（FBG）的特性、制作及應(yīng)用已有了深入的研究[1]，且取得了突出成果，但由于沒有足夠詳盡的實驗數(shù)據(jù)以及自身復(fù)雜的物理特性，其光敏性的動力學(xué)機(jī)理到目前為止仍不能給出一個完整的解釋，因此對FBG的研究依然具有非常重要的實際意義[2]。

1 理論分析

設(shè)纖芯半徑為，相對折射率差為的光纖Bragg光柵的沿z軸向的分布為[3]

式中為纖芯折射率，為直流有效折射率的變化，為調(diào)制深度，為光柵周期。

根據(jù)耦合模理論，利用“同步近似”，在波導(dǎo)邊界條件下，可得到基于振幅系數(shù)ρ[4]的光纖Bragg光柵的群時延為[5]。

2 計算結(jié)果及分析

設(shè)=5，=1.06cm，N=20000，n0=1.46，=0.002，= 0.0001及=1可計算出光纖Bragg光柵的時延譜。保持其它參數(shù)不變，分別取直流有效折射率為0.0002，0.0003和0.0004，可得FBG群時延譜，如圖1所示?？梢钥闯?，隨著的增大群時延量不斷增大，且增長的幅度也在逐漸增大；峰值波長向長波長方向移動，即產(chǎn)生紅移，移動的距離也不斷增大；且一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時時延譜的譜寬也增加。

（圖2）更加直觀的說明了隨著的增加，F(xiàn)BG的最大時延量呈現(xiàn)出遞增的趨勢，且增長的幅度較大。為制作基于光纖Bragg光柵的傳感器提供了理論依據(jù)。

3 結(jié)語

通過以上的理論分析和數(shù)值計算討論了直流有效折射率對光纖Bragg光柵群時延的影響。結(jié)果表明：隨著直流有效折射率的增大群時延量不斷增大，且增長的幅度逐漸增大；峰值波長產(chǎn)生紅移，移動的距離不斷增大；且一定帶寬的諧振峰兩邊的旁瓣加強(qiáng)；同時譜寬也增加；整體呈現(xiàn)遞增趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]Liu Chao， Pei Li， Li Zhuo-Xuan， et al. Characteristics of the fiber Bragg grating based all-fiber acousto-optic modulator[J].Acta Physica Sinica， 2013， 62（3）： 0342081-0342087.

[2]Song Minqing， Hou Shanglin， Zhang Baoxia et al. Invesrigation on slow light of photonic crystal fiber Bragg gratings[J]. Infrared and Laser Engineering， 2013， 42（6）：1547-1552.

[3]Erdogan T. Fiber grating spectra [J]. Lightwave Technol， 1997， 15（8）： 1277-1282.

[4]Ball G A， Glenn W H， Morey W W. Programmable fiber optical delay line [J]. IEEE Photon. Technol Lett， 1994， 6（6）： 741-743.

[5]Shang-Lin Hou， Yun-bo Shang， Yan-Jun Liu， Jing-li Lei， and Yongzhao Xu. Influence of Grating Period of Uniform Fiber Bragg Grating on Slow Light Delay. In： PIERS. SuZhou， 2011.