OptiSystem应用：FBG滤波仿真

FBG（光纤布拉格光栅）是在光纤内形成一种空间周期性折射率分布的光纤，其作用在于改变或控制光在该区域的传播行为与方式。光纤光栅是一种新型的光无源器件，具有制作简单、造价低、稳定性好、体积小、抗电磁干扰、使用灵活、并易于同光纤系统兼容集成等诸多优点，所以近年来光纤光栅在光通信、光纤激光器和光纤传感器等领域的应用越来越受到人们的重视，取得了令人瞩目的成就。

 

1. 建模任务

 

本案例演示了均匀光纤布拉格光栅组件在OptiSystem中作为滤波器的应用。本案例有两种项目布局。在第一种布局中，使用了白色光源。在第二种布局下，使用了高斯脉冲。

 

2. 白光光源下的FBG滤波器

 

下图所示为光路图。

 

初始的频谱如下图。

 

 

接下来我们对布拉格光栅的主选项卡中的反射率进行扫描，如图。

 

 

因为反射率与耦合长度和光栅长度的乘积有关，所以这种扫描对应于耦合长度和/或光栅长度的变化。相应反射光谱的比较如下图所示。

  

                                      0.19和0.59反射率的均匀布拉格光栅反射光谱

 

透射光谱如下图。

  

                                          0.19和0.59反射率的均匀布拉格光栅透射光谱

  

3. 高斯脉冲下的FBG滤波器

 

高斯脉冲光学系统中均匀光纤布拉格光栅滤波器的光路如下图。

 

我们对高斯脉冲的半高全宽（宽度）进行扫描，设置其宽度为0.005、0.05和0.5，如图。 

 

 

 

 

初始高斯脉冲的频谱如图

 

 

                                 高斯脉冲的初始频谱，宽度为0.5和0.05（分别为12.5ps和1.25ps）

 

获得的反射光谱如图所示。

 

                                   反射光谱，宽度为0.5和0.05（分别为12.5ps和1.25ps）

获得的透射光谱如图所示。

 

  

                                         透射光谱，宽度为0.5和0.05（分别为12.5ps和1.25ps）

 

正如我们所看到的，因为在第二种情况下，光栅的带宽（125GHz）远小于脉冲频谱，所以脉冲的一部分频谱被反射。