光纤光栅 - 副本.doc

信息工程学院开放性实验 实验报告 实验名称_长周期光纤光栅仿真设计与写制_ 实验学期_2011_至___2012_学年 第_二_ 班级__ __2009级电子信息工程本科_______ _____ 林茂荣 ______ 学 号____ 044103091015 __ 任课教师___________李燕________________ 实验成绩_______________________________ 《光电子技术与现代光通信实验室》课程开放性实验报告 2012年09月12日 实验题目 长周期光纤光栅的仿真设计与写制 一、实验目的和要求 实验目的 通过本实验的学习，使学生能够熟练利用仿真软件（matlab或optic grating）进行光纤光栅的仿真设计；掌握宽带光源、激光打印器的工作原理和使用方法，长周期光纤光栅的写入过程，训练学生发现问题解决问题的能力，充分发挥学生的创造性，为今后学生继续光通信方面的学习奠定了基础。 实验要求 1、模耦合理论与光纤光栅光谱数值模拟，理解长周期光纤光栅的仿真设计理论，熟练使用仿真软件。 2、有关长周期光纤光栅用作EDFA增益平坦滤波器的设计方案多种多样，本课题采用高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅。 设备与环境 计算机 仿真软件（optic grating） 掺铒光纤 10m 光纤切割刀 1把 单模光纤 若干 参杂光纤 若干 光纤熔接机 1台 热缩管 若干 宽带光源 光谱仪 1台 长周期光纤光栅 CO2激光打标机 位移控制平台 实验内容 光纤光栅 光纤光栅基本概念：光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化），在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成（利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性）一个窄带的（投射或反射）滤光器或反射镜。是利用多缝衍射原理使光(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。光纤光栅的种类很多，主要分两大类：一是Bragg光栅(也称为反射或短周期光栅)；二是透射光栅(也称为长周期光栅)。光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅(chirp光栅) 分别是单纤维，光纤耦合器，单的波导，波导耦合器，其他的波导五种。 （2） 图二单纤维简介对话框，在里面可以设置指数剖面,光敏剖面,在网格点的数目,中央的波长。不过一般是保持默认的。 （3） 图三为设置光栅的定义对话框，通过它可以改变光栅形状、周期、倾斜度等参数。 （4）参数设定如图所示 仿真结果 长周期光纤光栅及写入过程 长周期光纤光栅具有制作简单、成本低、插入损耗小、无后向反射、与偏振无关等优点。长周期光栅的这些特性参数可以通过选用不同周期的振幅模板、控制曝光量和光栅长度来改变。 首先利用单模光纤以及光谱仪测量光源特性，存储在光谱仪的通道A中。在测量光栅特性时，将A通道固定，扫描C通道。然后，把打标机的后面空气开关打开，启动电脑进入软件。在界面空白处画光栅，打开软件界面中的变换，调节光栅，用一根截断的光纤先空打一遍，Q=1，Q释放时间：55微秒。写光栅时可以调节Q释放时间、有效矢量步长。Q释放时间越长激光器的能量越大，写出的光栅越明显效果越好。同样的有效矢量步长越长，写出的光栅越明显效果越好。最后观察峰值并存储数据和图形。 在写长周期光纤光栅时往往需要调节激光打标机底座的位置、高度，来找到合适的激光聚焦点，这样才能写出完整的长周期光纤光栅。 但是由于学校激光打标底座的限制，导致找不到激光的聚焦点，所以自己写长周期光纤光栅时遇