OptiSystem應用：FBG濾波仿真

FBG（光纖布拉格光柵）是在光纖內形成一種空間周期性折射率分布的光纖，其作用在于改變或控制光在該區域的傳播行為與方式。光纖光柵是一種新型的光無(wú)源器件，具有制作簡(jiǎn)單、造價(jià)低、穩定性好、體積小、抗電磁干擾、使用靈活、并易于同光纖系統兼容集成等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以近年來(lái)光纖光柵在光通信、光纖激光器和光纖傳感器等領(lǐng)域的應用越來(lái)越受到人們的重視，取得了令人矚目的成就。

 

1. 建模任務(wù)
 

本案例演示了均勻光纖布拉格光柵組件在OptiSystem中作為濾波器的應用。本案例有兩種項目布局。在第一種布局中，使用了白色光源。在第二種布局下，使用了高斯脈沖。

 

2. 白光光源下的FBG濾波器
 

下圖所示為光路圖。

 

初始的頻譜如下圖。

 

 

接下來(lái)我們對布拉格光柵的主選項卡中的反射率進(jìn)行掃描，如圖。

 

 

因為反射率與耦合長(cháng)度和光柵長(cháng)度的乘積有關(guān)，所以這種掃描對應于耦合長(cháng)度和/或光柵長(cháng)度的變化。相應反射光譜的比較如下圖所示。

  

0.19和0.59反射率的均勻布拉格光柵反射光譜

 

透射光譜如下圖。

  

0.19和0.59反射率的均勻布拉格光柵透射光譜
 

3. 高斯脈沖下的FBG濾波器
 

高斯脈沖光學(xué)系統中均勻光纖布拉格光柵濾波器的光路如下圖。

 

我們對高斯脈沖的半高全寬（寬度）進(jìn)行掃描，設置其寬度為0.005、0.05和0.5，如圖。 

 

 

 

 

初始高斯脈沖的頻譜如圖

 

 

高斯脈沖的初始頻譜，寬度為0.5和0.05（分別為12.5ps和1.25ps）
 

獲得的反射光譜如圖所示。

 

反射光譜，寬度為0.5和0.05（分別為12.5ps和1.25ps）

獲得的透射光譜如圖所示。

 

  

透射光譜，寬度為0.5和0.05（分別為12.5ps和1.25ps）
 

正如我們所看到的，因為在第二種情況下，光柵的帶寬（125GHz）遠小于脈沖頻譜，所以脈沖的一部分頻譜被反射。