[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真
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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源器件,具有制作簡單、造價低、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點,所以近年來光纖光柵在光通信、光纖激光器和光纖傳感器等領域的應用越來越受到人們的重視,取得了令人矚目的成就。
1. 建模任務
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。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖1](https://q8.itc.cn/images01/20260309/e8666051412049bda17a1551bb47f335.png)
初始的頻譜如下圖。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖2](https://q9.itc.cn/images01/20260309/7835286adc6943dc9d6357e58742c9e8.png)
接下來我們對布拉格光柵的主選項卡中的反射率進行掃描,如圖。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖3](https://q4.itc.cn/images01/20260309/feace69b052b40559952f7c23e720118.png)
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖4](https://q9.itc.cn/images01/20260309/469e381b270545cd826aa52d84a4b96c.png)
因為反射率與耦合長度和光柵長度的乘積有關,所以這種掃描對應于耦合長度和/或光柵長度的變化。相應反射光譜的比較如下圖所示。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖5](https://q1.itc.cn/images01/20260309/c0c967a4fa6c4330bb767b35264e5826.png)
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。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖6](https://q3.itc.cn/images01/20260309/cf6114d8771342da87d00749df812018.png)
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
高斯脈沖光學系統中均勻光纖布拉格光柵濾波器的光路如下圖。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖7](https://q3.itc.cn/images01/20260309/0a0421004f94403eb56af5044e606204.png)
我們對高斯脈沖的半高全寬(寬度)進行掃描,設置其寬度為0.005、0.05和0.5,如圖。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖8](https://q4.itc.cn/images01/20260309/204ffd18a9d3400687389132bdceea20.png)
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖9](https://q0.itc.cn/images01/20260309/2095d297f0984ef0b6bc9d6d5329533f.png)
初始高斯脈沖的頻譜如圖
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖10](https://q0.itc.cn/images01/20260309/d86a9b12ce434995bc962ef46f28ec8c.png)
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。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖11](https://q3.itc.cn/images01/20260309/70ea4821508f4eb3a62f86988bca98f6.png)
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。
![[Optiwave] OptiSystem應用:FBG濾波仿真的圖12](https://q8.itc.cn/images01/20260309/7a1d80aee17d41b1ac4322d7bdbc9039.png)
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。
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