多功能光纤布拉格光栅仿真软件开发

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光纤布拉格光栅利用纤芯折射率的周期变化,使入射到光纤光栅上的光产生衍射效应,从而达到滤波的效果。由于其损耗小、成本低、抗电磁干扰和耐高温,光纤布拉格光栅已被广泛用于通信和传感领域中。现阶段光纤光栅制备工艺已十分成熟,但现场工艺操作者并不熟悉光纤光栅理论,无法进行光纤光栅设计。在实际应用中,光纤布拉格光栅的结构对其光谱影响显著,这就需要制备人员了解光纤布拉格光栅结构,并根据应用的需求,设计并制备满足条件的光纤布拉格光栅。因此需要开发一种软件,直观表现光纤布拉格光栅结构和光谱特性之间关系。本论文基于传输矩阵方法和层剥离算法开发了一种可视化的光纤布拉格光栅仿真软件,实现了均匀光纤布拉格光栅、非均匀光纤布拉格光栅、级联光纤布拉格光栅的光谱仿真以及信道光谱的光纤布拉格光栅结构仿真,为光纤布拉格光栅的制备奠定了基础。本论文的主要内容包括:(1)论文从光纤布拉格光栅耦合模理论出发,开展基于耦合摸理论推导的光纤布拉格光栅传输矩阵方法的光纤布拉格光栅正向设计算法研究。根据光纤布拉格光栅的结构参数仿真了均匀光纤布拉格光栅、非均匀光纤布拉格光栅、级联光纤布拉格光栅的光谱特性。(2)开展了基于层剥离算法的光纤布拉格光栅反向设计算法研究。根据光谱特征,反向推导获取光纤布拉格光栅结构参数,包括幅度分布、折射率调制分布等光纤布拉格光栅的基本参数,为后期光纤布拉格光栅制备提供指导。(3)开展了基于APP designer的仿真软件界面开发,实现了在前端界面中输入结构参数即可实时调用后台程序完成目标谱的仿真。使用者既可输入光纤布拉格光栅结构参数设计仿真其光谱特性,又可通过输入光谱的形状参数,反向获得光纤布拉格光栅的结构参数,为光纤布拉格光栅制备提供参数指导。
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