【摘 要】
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倾斜光纤光栅(TFBG)作为一种特殊的光纤光栅,在光纤传感与光纤通信领域内展现出了惊人的潜力与优势。本文从倾斜光纤光栅的光谱出发,利用Matlab、OptiGrating、Rsoft软件仿真
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倾斜光纤光栅(TFBG)作为一种特殊的光纤光栅,在光纤传感与光纤通信领域内展现出了惊人的潜力与优势。本文从倾斜光纤光栅的光谱出发,利用Matlab、OptiGrating、Rsoft软件仿真了其在不同结构参数、不同环境介质中的光谱变化,主要内容如下:1.依次介绍了光纤光栅(FG)的发展情况、分类及应用。介绍了TFBG的简介、研究现状及应用。2.利用耦合模理论和体电流法分别分析了TFBG的纤芯基模谐振峰以及包层模、辐射模谐振峰特性。推导出了纤芯基模的反射率、布拉格谐振波长表达式以及包层模、辐射模的反射率表达式、谐振波长表达式。3.分析并仿真了各向同性介质中不同结构参数下TFBG的光谱特性。其中将不同结构的TFBG划分为二层结构TFBG以及三层结构TFBG两大类,分别分析了倾角、包层厚度、纤芯折射率等结构参数对其光谱的影响。分析并仿真了各向同性环境介质折射率变化对TFBG光谱的影响,发现三层结构TFBG在被用于折射率传感时精度最高可达10-5量级。4.分析并对各向异性介质中光纤布拉格光栅(FBG)的反射谱特性进行了仿真,发现各向异性介质主轴折射率之比kcl对其光谱的影响具有一定的规律性。同时发现当kcl在1附近变化时,布拉格光栅的反射谱将发生剧烈变化这一新特性。基于此特性设计了一种消光比可达42.32 dB的电光开关。分析并仿真了各向异性介质中TFBG的光谱特性,发现当kcl在1附近变化时,倾斜光纤光栅的纤芯基模谐振峰以及高阶辐射模谐振峰拥有完全相反的开关特性。最后,分析并仿真了kcl对TFBG各模式谐振波长的影响以及倾角对TFBG各模式谐振波长的影响。
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