光纖布拉格光柵設計的案例
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。
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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 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 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
· 光學技術文章分享 ·
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 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 | 如何輕松設計一個基于光纖光柵的測量鏈
張工說
上期我們介紹了在結構健康監測中，
基于光纖光柵的光學測量鏈的優勢
（點擊可查看上期內容）。
這期
我將向您展示
如何輕松設計
一個典型的
基于光纖光柵的測量鏈
。
光學測量鏈：SHM的完整包
對于一個完整的光學測量鏈，擁有正確的傳感器只是解決方案的三分之一。還需要有合適的光纖解調儀以及合適的軟件，才能獲得總體可靠的結果。傳感器、解調儀和軟件這三個部分構成完整的光學測量鏈。
傳感器是用來測量或“感知”應變、溫度、加速度、力甚至傾角的。
光纖解調儀（鏈條中的第二個組件）也稱為數據采集系統。它是一個光電儀器，可以“讀取”FBG傳感器。
軟件是讓你查看、記錄和分析你的測量數據的。
那么在選擇這些組件時應注意些什么呢？
1. 傳感器
以下是在選擇基于FBG技術的正確光學傳感器時要問的一些問題和注意事項：
傳感器要安裝在哪里，首選的安裝方法是什么？傳感器可以采用螺栓固定、焊接或膠合，主要取決于其設計，這就意味著首選的安裝方法可能會縮小你的選擇范圍。
展開 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。
最后，有相關需求歡迎通過微信公眾號聯系我們。
320科技工作室致力于仿真、編程領域，持續為客戶創造價值。
展開 Lumerical光子晶體布拉格光纖仿真應用
01 說明
FDE求解器可用于精確計算任意復雜結構的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。
02 綜述
模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數化組對象，可以進行結構建模。最初，在x-min和y-min處使用反對稱邊界條件以及在x-max和y-max處使用金屬邊界條件設置模擬。反對稱邊界條件允許我們僅模擬1/4的結構，從而節省時間。但是，我們必須注意不要漏掉可能需要對稱條件或對稱和反對稱條件的組合的重要模式。
03 運行和結果
首先，我們運行仿真并切換到分析模式。我們看到其中一種導模的有效折射率約為0.998。下面是圓柱坐標系中的Hr圖。
要研究此類結構的損耗，需要在x-max和y-max處的邊界條件設置為PML，如下所示。我們最初沒有這樣做，因為它會增加計算時間，并且會更難找到導模的有效折射率。當我們重新計算模式時，我們可以查看折射率0.998附近并發現不同的模式。
MODE有效折射率結果與Uranus等人的結果非常接近。對于這種對數值網格的微小變化（以及實際制造缺陷）非常敏感的結構，計算損耗則更加困難，并且需要進行一些收斂測試才能找到更準確的結果。
收斂測試
我們首先將感興趣的兩種模式復制到全局DECK中，并將它們重命名為TE和HE，如下所示。
我們看到，當我們達到500x500網格數目時，有效折射率開始收斂，但需要更多的網格數目才能獲得更高的精度。根據計算機上的內存量，可以將測試的最大單元數增加到 600x600或更多。
展開 Ansys Lumerical | 光子晶體布拉格光纖仿真應用
01 說明
FDE求解器可用于精確計算任意復雜結構的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。
02 綜述
模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數化組對象，可以進行結構建模。最初，在x-min和y-min處使用反對稱邊界條件以及在x-max和y-max處使用金屬邊界條件設置模擬。反對稱邊界條件允許我們僅模擬1/4的結構，從而節省時間。但是，我們必須注意不要漏掉可能需要對稱條件或對稱和反對稱條件的組合的重要模式。
03 運行和結果
首先，我們運行仿真并切換到分析模式。我們看到其中一種導模的有效折射率約為0.998。下面是圓柱坐標系中的Hr圖。
要研究此類結構的損耗，需要在x-max和y-max處的邊界條件設置為PML，如下所示。我們最初沒有這樣做，因為它會增加計算時間，并且會更難找到導模的有效折射率。當我們重新計算模式時，我們可以查看折射率0.998附近并發現不同的模式。
軟件會計算出將近20種模式。
模式7是
模式8是
上圖顯示了磁場的徑向和角分量，可以與Uranus等人的結果進行比較，我們將有效折射率和損耗與Uranus等人的結果進行比較。
MODE有效折射率結果與Uranus等人的結果非常接近。對于這種對數值網格的微小變化（以及實際制造缺陷）非常敏感的結構，計算損耗則更加困難，并且需要進行一些收斂測試才能找到更準確的結果。
收斂測試
我們首先將感興趣的兩種模式復制到全局DECK中，并將它們重命名為TE和HE，如下所示。
現在可以通過運行優化和掃描來測試收斂性。掃描通過增加網格數目來多次計算模態。
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。
網絡課程 | 5月18日添加布拉格光柵傳感器到經典數據采集系統
培訓內容
在本次演講課程中，我們將介紹：
HBK光纖產品——新一代光纖信號解調儀
HBK經典數據采集平臺的性能特點
光學和電學混合信號數據采集系統
現場演示
培訓時間
5月18日（周三）下午14:00-15:00
課程對象
汽車、軌道交通、風機、土木工程等行業，從事產品測試、大型結構監測和維護的從業人員，相關測試設備從業人員，以及相關研究機構和院校師生等。
講師簡介
費用：
免費
備注
培訓將通過網絡授課的方式進行，請自備具備上網條件的電腦或手機。
報名方式：
點擊這里，即刻報名
* 注冊報名后，您可以點擊HBM微信公眾號菜單欄
【會員中心】-【注冊/登陸】
，進入個人中心，找到您報名的所有課程。
展開 基于啁啾光纖光柵實現對光纖通信系統的色散補償
1、設計需求
本案例是基于啁啾光纖光柵實現對光纖通信系統的色散補償，構建了后置色散補償系統、前置色散補償系統和混合色散補償系統。基于OptiSystem仿真軟件實現了三種不同結構的基于啁啾光纖光柵色散補償的光纖通信系統，通過眼圖評估系統通信性能。
2、系統設計
仿真系統調制格式采用NRZ碼型，激光頻率為193.1 THz，傳輸鏈路采用單模光纖傳輸鏈路，利用啁啾光纖光柵進行色散色度補償，同時利用EDFA光放大器實現損耗補償。最后信號在接收模塊進行信號解調與分析。模塊中的Loop Control器件控制鏈路傳輸次數，其中，SMF的色散系數為16 ps/nm·km，色散斜率系數為0.08 ps/nm2·km，衰減量為0.2 dB/km，單程中SMF長度為80 km。光纖傳輸系統總共傳輸320 km。
2.1后置色散補償系統
圖示為后置色散補償系統，啁啾光纖光柵置于單模光纖后，對信號傳輸過程中產生的色散進行補償。在未進行色散補償的情況下，即將光路中的啁啾光纖光柵去除，此時接收端的信號眼圖如圖所示，可以看到眼圖混亂，誤碼率為1。當采用啁啾光纖光柵時，色散量設置為-1280 ps/nm·km，在10Gbit/s傳輸速率的情況下接收端的信號眼圖如圖所示，可以看到誤碼率為6.05e-20，Q因子為9.03，眼圖張開度好，信號質量佳。
2.2前置色散補償系統
圖示為前置色散補償系統，啁啾光纖光柵置于單模光纖前，對信號傳輸過程中產生的色散進行預補償。
2.3混合色散補償系統
圖示為混合色散補償系統，兩個啁啾光纖光柵分別置于單模光纖前部和后部，對信號分別進行預補償和產生色散后的補償。該方案結合了后置色散補償方式和前置色散補償方式的特點。
展開 張工聊光纖 | 基于光纖光柵的光學測量鏈的優勢
創新型的光纖光柵技術
基于光纖光柵（FBG）技術的光學傳感器，為傳統電學測量鏈提供了一個頗具吸引力的替代方案，是一種創新型結構健康監測解決方案。
這是因為FBG技術具備一些優勢，比如在
一根光纖中安裝多個傳感器
，整體輕量化無源設計，以及低衰減——支持長距離安裝。同時，這種技術不受電磁干擾（EMI）的影響，而且傳感器比電阻應變片更具有環境穩定性（因此其可以承受惡劣的環境條件）。當涉及到中高通道數和總擁有成本時，其價格也具有競爭力。
基于FBG的傳感器的優勢
不受電磁噪聲干擾（EMI）的影響
低衰減，可長距離安裝
在同一條線上可以有幾個傳感器。
展開 基于Rsoft軟件進行長周期光纖光柵模擬
通過光纖光柵模式耦合及透射譜的相關理論知識，LPFG的光譜特性受光柵周期，包層厚度及光柵長度等變量影響。
圖1 LPFG幾何模型
在研究分析光譜特性過程中，相位匹配曲線即諧振波長與光柵周期的關系曲線是不可或缺的環節，本文所建立的LPFG模型均是在Rsoft平臺上操作的，如圖1所示。
上圖中可以詳細全面地觀察到光柵的XYZ各方向的形態。軟件在各參數設置好后如圖2所示其中光纖光柵參數具體設置為：折變量為0.0005，柵區長度為20000，纖芯折射率為1.4681，包層折射率1.4628，纖芯半徑4.15，包層半徑為62.5，環境折射率為1，柵格調制區長度/光柵長度（占空比）為0.5。
圖3中標注的各模式階次,是在Rsoft中Edit Symbols里將free space wavelength改為要查看的模式階次諧振波長，然后在Perform Simulation只仿真該諧振波長，可以查看到對應的階次的模式圖。
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