布拉格光柵的案例
基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器
本教程基于Lumerical FDTD模塊，闡述如何構建布拉格光柵濾波器，實現特定波段的光波的導通或截止，并計算濾波器帶寬。
一、建立布拉格光柵波導結構
二、設置FDTD計算區域
根據光柵尺度調整FDTD區域大小。
**著重關注上圖FDTD計算邊界的定義，由于驗證傳播方向兩側對稱，可以設置Y軸方向對稱邊界條件，節省仿真時間。將方框中√去掉。將PML設置類型下拉框選擇為第一類型。
三、添加模式光源
重點關注紅色框中的光源設置。根據結構和光源傳播方向設置注入模式光源的方向和模式類別。這里以基礎TE模式為例。注意右側可以提前描繪模式光的場圖，確認場信息。
四、添加透射率反射率監控板和時間監控點。
注意時間監控點分布在光柵首末位置，分別監控流入流出的場強。
五、添加Q因子解析組
利用腳本語言編輯各監控板和監控點監測到的數據根據物理模型計算濾波器的帶寬，震蕩周期，反射譜線，透射譜線等。
六、結果可視化輸出
光源波包
各共振模式震蕩周期圖
濾波器帶寬
反射譜
總結：以上闡述了基于Lumerical軟件FDTD模塊計算典型布拉格光柵濾波器的創建和仿真。利用Q因子腳本語言處理各監控板和監控點仿真得到的場數據，可以實現測量該濾波器的帶寬大小，和透射反射譜線等。該方法為光柵濾波器和光纖濾波器研究工作者提供了便捷的途徑。
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展開 布拉格光柵傳感器在土木工程中的應用
elecfans.com-布拉格光柵傳感器在土木工程中的應用.pdf
闡述了布拉格光柵傳感去的基本原理及其監測系統的基本構造，對其在土木工程中的應用作了較為詳細的闡述，探討可其應用土木工程結構中遇到的一些問題及響應的解決方法。
Lumerical光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
01
說明
該示例演示了一種基于光纖布拉格光柵（FBG）的溫度傳感器，因為光纖折射率會隨溫度而變化，導致其布拉格波長發生偏移，所以可以被用作溫度的測量。
02
綜述
在本示例中要考慮的光纖布拉格光柵（FBG）由具有交替折射率和恒定周期性的纖芯制成。眾所周知，沿著光纖主軸的折射率變化可以在布拉格波長（λ_Bragg）下引起反向傳播模式的耦合，由以下方程給出：
其中n_eff是布拉格波長下光纖基模的有效折射率，Λ是光柵的周期。均勻的FBG在布拉格波長下起到波長選擇鏡的作用。在沿著光纖軸的每個折射率不連續處，都會發生微弱的菲涅耳反射。當來自界面的所有反射累積時，光柵在布拉格波長周圍產生一個明顯由旁瓣包圍的反射帶。
上述方程可以擴展為包括溫度（T）對折射率的影響，從而包括布拉格波長：
其中，α和η分別代表光柵材料的熱膨脹系數和熱光系數。溫度的變化(ΔT)導致纖芯和包層的折射率變化，變化量由η值決定(通常為)，最終導致布拉格波長偏移。光纖的膨脹也會導致布拉格波長的偏移。然而，我們通常會忽略后一種效應，因為（通常為）是小于η的一個數量級。我們采用了η的二階依賴性，因為它已經被證明比線性模型更準確，尤其是在400℃以上的溫度下。
展開 OptiSystem與OptiGrating的聯合使用：光纖布拉格光柵在OCDMA中的應用
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OptiSystem
OptiSystem與OptiGrating的聯合使用：光纖布拉格光柵在OCDMA中的應用
簡介
在本案例中，我們演示了如何將OptiGrating中的設計導出到OptiSystem，并通過“OptiGraitng component”將其作為組件使用。本文首先在OptiGrating中設計了一個均勻光纖光柵，然后在OptiSystem中應用于一個三用戶OCDMA系統。OptiGrating組件位于“Optiwave Software Tools”庫中。
一、在OptiGrating中設計均勻FBG
我們使用OptiGrating軟件中的案例文件“fbguniform”來設計光柵。本設計做了兩個改動：
1)將Average Index設置為均勻
2)將Ind.Mod設置為0.00023，以獲得所需的帶寬。
在這個例子中，我們設計了四個均勻的FBG，帶寬為0.3 nm，中心波長為分別為1548.5 nm、1550.1 nm、1550.9 nm和1552.5 nm。中心波長由光柵的周期長度決定。下表顯示了每個光纖光柵的周期長度。
圖1顯示了均勻光纖光柵設計的設置，圖2顯示了光柵的頻譜。
圖1.均勻FBG的“Grating Definition”選項卡設置
圖2.帶寬為0.3 nm，波長1550.1 nm處均勻FBG的頻譜
在一個設計中也可以有多個光柵。我們設計了一個具有兩個均勻FBG的光柵，其中心波長分別為1548.5 nm和1550.1 nm，帶寬均為0.3 nm。圖3光柵的設置，圖4是光譜。
展開 
Ansys Lumerical | 光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
說明
該示例演示了一種基于光纖布拉格光柵（FBG）的溫度傳感器，因為光纖折射率會隨溫度而變化，導致其布拉格波長發生偏移，所以可以被用作溫度的測量。（聯系我們獲取文章附件）
綜述
在本示例中要考慮的光纖布拉格光柵（FBG）由具有交替折射率和恒定周期性的纖芯制成。眾所周知，沿著光纖主軸的折射率變化可以在布拉格波長（λ_Bragg）下引起反向傳播模式的耦合，由以下方程給出:
其中n_eff是布拉格波長下光纖基模的有效折射率，Λ是光柵的周期。均勻的FBG在布拉格波長下起到波長選擇鏡的作用。在沿著光纖軸的每個折射率不連續處，都會發生微弱的菲涅耳反射。當來自界面的所有反射累積時，光柵在布拉格波長周圍產生一個明顯由旁瓣包圍的反射帶。
上述方程可以擴展為包括溫度（T）對折射率的影響，從而包括布拉格波長：
運行和結果
步驟1:FDE-計算光柵所需的周期和溫度相關有效折射率neff
我們首先使用FDE求解器獲得目標波長下光柵的有效折射率，并計算光柵的所需周期(Λ)。我們計算高折射率區域和低折射率區域的 neff，并將其的平均值作為設計的起點。
此案例中光纖由n=1.4725/1.4728（L/H）和R=4.8μm的纖芯和n=1.466和R=62μm的包層組成。使用腳本添加 FDE求解器，并在室溫下為光柵中的兩個不同位置（高折射率區域和低折射率區域）運行模擬。有效折射率的平均值用于表示光柵的總折射率，并用于估計所需的光柵周期。本例中所考慮的基模的場分布如下所示。正如預期的那樣，該模式被很好地限制在光纖的核心區域。
展開 OptiGrating應用：光纖布拉格光柵
在本次案例中，您將學習如何設計具有啁啾和切趾的光纖布拉格光柵。這種光柵可用于光纖色散補償。
步驟1
首先新建一個項目。然后，選擇五個可用模塊中的一個來使用: Single Fiber, Fiber Coupler, Single Waveguide, Waveguide Coupler, 和Other Waveguide。
選擇Single Fiber：
1.File > New
2.在“New”對話框中，單擊“Single Fiber”選項
我們將模擬如圖1所示的二維光柵布局。
步驟2
接下來，您將為單個光纖定義某些參數。在“Single Fiber”對話框中，您可以設置以下特性: Index Profile, Photosensitivity Profile, Number Of Points In Mesh, Central Wavelength等。
打開“Single Fiber”對話框：
1.在工程窗口，點擊Fiber/Waveguide Parameters按鈕
系統彈出“Single Fiber”對話框
注意:本案例您將使用默認參數，因此不必更改任何預定義選項。
2.點擊OK關閉“Single Fiber”對話框
步驟3
在這一步中，您將訪問列表中的光纖/波導結構的計算模式。你使用的光纖是單模光纖。
打開列表中的計算模式：
1.在菜單的“Parameters”中單擊“Mode …”。
2.Input Amplitude設置為1，Phase設置為0。
3.單擊OK按鈕。
注意:如果您選擇使用單光纖模塊或單波導模塊，您將看到在對話框中只有一個模式列表。如果您正在使用其他模式，您將看到對話框中有兩個可用的列表。
展開 OptiGrating應用：光纖布拉格光柵
在本次案例中，您將學習如何設計具有啁啾和切趾的光纖布拉格光柵。這種光柵可用于光纖色散補償。
步驟1
首先新建一個項目。然后，選擇五個可用模塊中的一個來使用: Single Fiber, Fiber Coupler, Single Waveguide, Waveguide Coupler, 和Other Waveguide。
選擇Single Fiber：
1.File > New
2.在“New”對話框中，單擊“Single Fiber”選項
我們將模擬如圖1所示的二維光柵布局。
步驟2
接下來，您將為單個光纖定義某些參數。在“Single Fiber”對話框中，您可以設置以下特性: Index Profile, Photosensitivity Profile, Number Of Points In Mesh, Central Wavelength等。
打開“Single Fiber”對話框：
1.在工程窗口，點擊Fiber/Waveguide Parameters按鈕
系統彈出“Single Fiber”對話框
注意:本案例您將使用默認參數，因此不必更改任何預定義選項。
2.點擊OK關閉“Single Fiber”對話框
步驟3
在這一步中，您將訪問列表中的光纖/波導結構的計算模式。你使用的光纖是單模光纖。
打開列表中的計算模式：
1.在菜單的“Parameters”中單擊“Mode …”。
2.Input Amplitude設置為1，Phase設置為0。
3.單擊OK按鈕。
注意:如果您選擇使用單光纖模塊或單波導模塊，您將看到在對話框中只有一個模式列表。如果您正在使用其他模式，您將看到對話框中有兩個可用的列表。
展開 OptiSystem與OptiGrating的聯合使用：光纖布拉格光柵在OCDMA中的應用
OptiSystem
OptiSystem與OptiGrating的聯合使用：光纖布拉格光柵在OCDMA中的應用
簡介
在本案例中，我們演示了如何將OptiGrating中的設計導出到OptiSystem，并通過“OptiGraitng component”將其作為組件使用。本文首先在OptiGrating中設計了一個均勻光纖光柵，然后在OptiSystem中應用于一個三用戶OCDMA系統。OptiGrating組件位于“Optiwave Software Tools”庫中。
一、在OptiGrating中設計均勻FBG
我們使用OptiGrating軟件中的案例文件“fbguniform”來設計光柵。本設計做了兩個改動：
1)將Average Index設置為均勻
2)將Ind.Mod設置為0.00023，以獲得所需的帶寬。
在這個例子中，我們設計了四個均勻的FBG，帶寬為0.3 nm，中心波長為分別為1548.5 nm、1550.1 nm、1550.9 nm和1552.5 nm。中心波長由光柵的周期長度決定。下表顯示了每個光纖光柵的周期長度。
圖1顯示了均勻光纖光柵設計的設置，圖2顯示了光柵的頻譜。
圖1.均勻FBG的“Grating Definition”選項卡設置
圖2.帶寬為0.3 nm，波長1550.1 nm處均勻FBG的頻譜
在一個設計中也可以有多個光柵。我們設計了一個具有兩個均勻FBG的光柵，其中心波長分別為1548.5 nm和1550.1 nm，帶寬均為0.3 nm。圖3光柵的設置，圖4是光譜。
展開 張工聊光纖 | 光纖傳感器和常規電阻應變片在結構監測上的對比
首先，我想先介紹下基于
布拉格光柵(FBG)技術的光纖應變片
，迥異于傳統電阻應變片的
工作原理
及
適用性
。
簡單地說，一個布拉格光柵就是在摻雜鍺元素的標準單模通訊光纖上用紫外激光刻制的一個微型結構。這個微型結構使得這根光纖的折射率發生周期性的變化，當光沿著光纖傳播時光柵反射很窄的波長范圍的光，其它波長的光通過光柵繼續傳播。
圖1 布拉格(FBG)光柵應變片工作原理
被反射回的波長帶寬的中心波長定義為布拉格光柵的波長。在受應力狀態下，布拉格光柵的波長周期由于光纖的伸長或收縮會增長，這個變化導致布拉格光柵波長的偏移，這個偏移通過光纖解調儀等數據采集系統捕捉并記錄。
圖2 使用相位掩模法制作布拉格光柵。掩模罩造成入射紫外線的二次折射，在光纖芯上確定最大和最小干涉模式，光纖的折射率根據引入光線強度發生永久改變，柵格的精確間距構成布拉格光柵。
除了應變以外，布拉格光柵同樣對溫度敏感。因此也可以使用布拉格光柵監測溫度，但是也就意味著一個應變傳感器配合一個溫度傳感器同時測量，可以對應變傳感器的溫度效應進行有效的補償。另外，布拉格光柵也可以用做測量其它物理量的傳感器，比如傾角、加速度、壓力等等。
展開 OptiSystem：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。
初始的頻譜如下圖。
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。
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
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。
展開 [Optiwave] 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。
初始的頻譜如下圖。
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。
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。
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。
展開 
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。
初始的頻譜如下圖。
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。
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。
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
高斯脈沖光學系統中均勻光纖布拉格光柵濾波器的光路如下圖。
展開 結構健康監控 | 采用光學技術進行隧道監控
</span></li></ul><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">以上提及幾點，基于布拉格光柵</span><span style="color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">光纖傳感器</span><span style="color: rgb(68, 68, 68);">，過去數年來，已經發展成傳統監控系統強大的替代技術。</span></p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">布拉格光纖技術</strong><strong style="color: rgb(0, 51, 90); background-color: rgb(255, 255, 255);">解決方案</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">布拉格光柵傳感器可以測量</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">多種物理量</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">，例如溫度和應變等。除了其優秀的長期穩定性以外，還有一個巨大的優勢， 即測量值可以</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">遠距離傳輸</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">，并且幾乎沒有任何質量上的損失。另外，單根光纖可以容納多個布拉格光柵傳感器，能夠大幅減少傳感器安裝工作量。這是非常關鍵的，因為隧道往往有數公里長。
展開 你知道靜態和動態解調儀有什么區別嗎？
光纖解調儀，又稱光柵測量單元，布拉格光柵解調儀或光纖數據采集系統，是一種光電儀表，應用于靜態和動態監測應用中讀取布拉格光柵（FBG）傳感器的測量值。
光纖解調儀可同時以不同的采樣率采集數據，測量多根光纖連接的各種類型的傳感器（如應變、溫度、位移、加速度、傾角等）組成的大型傳感網絡。在數據采集過程中，解調儀測量光纖傳感器反射的光的相關波長，然后將其轉換為物理單位。然后，解調儀使用不同的通信協議（如 Ethernet, PROFIBUS 或 CANbus）傳輸讀數，使用軟件接口進行存儲、分析或導出。
靜態和動態解調儀有什么區別？
靜態和動態解調儀之間的根本區別在于它們的采樣率。第一種用于靜態應用，如王文度測量。第二種用于準靜態或動態應用，如應變測量等。 由于它們的設計不同，在性能方面也存在一些差異。靜態解調儀包括用于連續校準的嵌入式可跟蹤波長參考，從而提供 更好的精度和分辨率 ，而動態解調儀 具有更高的采樣率 ，適合于更高頻率的測量。 在沒有外部PC的情況下可采用內部存儲器來存儲數據。
光纖傳感器易于安裝，電磁安全，并可在可能爆炸的環境中使用，但選擇正確的光纖解調儀對于獲得精確的測量值非常重要。 FiberSensing 光纖解調儀能夠 7天/24小時精確和高分辨率地連續測量動態和靜態信號，配備可靠的專用軟件。使用catman?軟件可以方便地實現光纖信號和其它傳感器信號集成在一個測量系統內。FiberSensing光纖解調儀有3個版本： 標準型、機架安裝型和便攜式 。
智能峰值探測（SPD）在大型FBG網絡中的應用
光纖解調儀有 很高的動態范圍 ， 在實際的傳感網絡中，損耗會隨時間而變化，對傳感器的影響也會不同，從而影響測量。
展開 MCGrating光柵設計軟件
軟件具有直觀的可視化界面，可設計各種光柵結構：方波全息光柵，閃耀光柵，正弦、梯形、三角形、三點折線式及其它許多結構光柵等。包含衍射光柵、結構、衍射光學元件、光伏系統和光譜光柵。光柵的特征尺寸可以從納米到毫米量級。同時可以計算衍射效率、近場、偏振、反射、透射以及內部場。全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器、偏光器、抗反射各種定制特性可以使用戶分析和優化用戶自定義結構的光柵。這些包括導入測量的高度輪廓以及使用公式描述一個高度輪廓的可編程高度輪廓或者折射率分布介質。
嚴格設計1D 和2D亞波長光柵
嚴格設計廣角1D和2D光束分束器和點陣器件
嚴格設計薄膜
嚴格設計體光柵
嚴格分析任意自定義的1D光柵
薄層和光柵設計
分析設計薄層膜和各種2D和3D光柵
光源可以偏振和非偏振光源；
擁有全局和局部優化算法可以供選擇；
可以優化光柵材料參數和光柵結構參數；
界面友好，便于操作和優化、它具有三維矢量代碼；
仿真計算精度高，材料齊全；
任意光柵參數分析，包括光柵厚度，材料，電介質材料和金屬材料折射率（可通過實部和虛部來定義）；
任意復雜光柵如多材料，膜層，內部結構等；
薄膜分析，衍射級次及相位角分析，圓錐襯邊及任意偏振；
任意偏振狀態分析，各級指數任意變換，任意光柵級次分析，可編輯材料數據庫，基于遺傳算法優化，可輸入任意代數約束表達式，任意數量控制參數，多重衍射效率目標，全差分優化選項控制。
特色:
寬光譜光源、非偏振光源, TE, TM, Conical 偏振；
700 多種材料數據庫, 自定義函數；
十幾種優化算法；
入射角度和波長掃描；
多種光柵變量, 包括介質 、材料和 相關鏈接變量；
自定義各種高性能2D 和3D 數據輸出。
展開 