基于Rsoft的偏心單模光纖數值仿真
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仿真是選擇BeamPROP模塊的波束包絡法對偏心單模光纖進行仿真,圖1為仿真模型,紅色柱體為單模光纖的包層,包層折射率為1.45,藍色和綠色為單模光纖的纖芯,纖芯折射率為1.46。其中藍色纖芯與綠色纖芯相偏差4μm。建立好模型設置好參數后,設置路徑,并且對路徑的能量進行監測。
圖1 偏心單模光纖建模圖
如圖2分別波長1550nm和1560nm的偏心結構的縱向功率分布圖,光源從纖芯輸入,到中間偏心部分后光被分成兩部分一部分進入纖芯,另一部分進入包層,然后纖芯中的光和包層中的光再匯入單模光纖,由于纖芯和包層的折射率不同,所以傳播相等距離后兩部分匯聚的光會產生光程差,從而產生馬赫—曾德干涉儀(Mach-Zehnder; inter-ferometer)。


圖2 縱向功率分布圖
通過掃描多個波長的縱向功率分布,最后可以得出1560~1650nm波長范圍干涉儀的透射光譜,仿真得到透射光譜如圖3所示,從圖中可以看出透射譜有明顯的干涉峰,可以作為傳感的參考點。當外界環境或者光線自身發生微小變化時參考峰發生移動,從而實現傳感。

圖3 透射光譜
最后對模型進行優化,可以改變偏移量、長度、光線類型等,最后求出合適的模型結構,提高靈敏度。如圖4是將偏芯光纖長度縮短為一半仿真出的透射譜,偏芯長度越短,自由光譜范圍約小。

圖4 優化后的透射光譜
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