光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關特性的分析方法
2023-06-06 02:13:46 2
專利名稱：光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關特性的分析方法
技術領域：
本發明屬於光信息技術領域，具體涉及一種非線性光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關特性的分析方法。
背景技術：
當前的光通信系統中，網絡節點的通信方式依然是光-電-光的，受電子器件的影響，信息處理速度仍然受到「電子瓶頸」的制約，從而浪費了光纖的帶寬資源。因此，採用全光通信的方式來進行網絡提速，實現全光路由和交換，克服電中繼的瓶頸效應就顯得非常必要。非線性光纖光柵是一種重要的無源光子器件，光纖光柵光開關的原理是，當強入射光進入光纖光柵時，光纖光柵的光譜會隨著入射光功率的大小變化而變化，非線性效應隨著功率的增大而增強，折射率受到非線性調製，從而使帶隙發生移動，原本被完全反射，不能透過光柵的光就可以透過了，從而實現光開關的功能。光纖光柵和光纖耦合器發展速度越來越快，隨著製作工藝的不斷提高，在光纖通信系統中逐漸成為最重要的光纖無源器件之一。目前，已經能夠製作出各種不同周期、非周期性光纖光柵。
發明內容
針對光纖光柵中信號傳輸的特點和耦合模方程，本發明提供了一種基於耦合模方程，分析光纖光柵或類似光纖光柵中脈衝傳輸和開關特性的方法(類似光纖光柵例如:負折射率材料反向波導耦合器)。開關的特性指陡峭性和閾值；傳輸特性是指脈衝走離、幅度、寬度變化特性。本發明採取以下技術方案:一種光纖光柵或類似光纖光柵中傳輸和開關特性的分析方法，其按如下步驟進行:第一步:建立光纖光柵中I禹合模方程。本發明考慮的光柵內部折射率的變化中，既要考慮到周期性變化，同時需要其非線性變化，可將折射率寫成
權利要求
1.光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關特性的分析方法，其特徵是按如下步驟進行: 第一步:建立光纖光柵中耦合模方程； 第二步:確定光纖光柵的邊界和初始條件； 第三步:網格劃分； 第四步:將偏微分方程離散化為常微分方程； 第五步:利用龍格-庫塔方法對第四步的常微分方程進行數值求解； 第六步:得到表徵開關特性的透射係數。
2.如權利要求1所述的分析方法，其特徵是:第一步，光纖光柵中耦合模方程:將光柵內部折射率寫成
3.如權利要求2所述的分析方法，其特徵是:第二步，假設光只在I埠輸入，因為反射從光柵的末端開始，則邊界條件為 Af (O, t) =A (t), Ab (L, t) =0 (12) 第二個方程表示在光柵的尾部沒有反射信號；假設光柵在初始時刻內部沒有能量，即 Af』b(ζ, O) = O (13)。
4.如權利要求3所述的分析方法，其特徵是:第三步，將耦合區L。等分成N(N ^ Lc)段，每段長Δζ = L/N,取每段最前端的點作為參考點，即Zj = j Δ z, j = 1，2...，Ν ；Af；b(j)=Af；b(j, t)=Af；b(Zj, t), Af(j)、Ab(j)分別表示f禹合區內各位置的正向和反向波解,對距離的微分改為對距離的差分，即dy/dz = [y(j)-y(j-l)]/ Δζ。
5.如權利要求4所述的分析方法，其特徵是:第四步，考慮到傳輸過程中，反射波與透射波的傳輸方法相反，用y(j)=Af(Zj) (j=l,2, 3,-,N)來表示纖芯的正向波解，y (j)=Af (z2N+1_j) (j=N+l, N+2,…，2N)表示纖芯的反向波解，y (N, t) = U+ (L, t), y (2N, t) =U_(O, t)分別表示透射埠和反射埠的輸出值；將原來的偏微分方程變為只對時間的常微分方程:
6.如權利要求5所述的分析方法，其特徵是:第五步，利用龍格-庫塔方法對第四步的常微分方程即式子(14a)、(14b), (14c)進行數值求解。
7.如權利要求6所述的分析方法，其特徵是:第六步，光柵的透射係數和反射係數分別用如下式子來定義:
全文摘要
本發明公開了光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關特性的分析方法，其按如下步驟進行第一步建立光纖光柵中耦合模方程；第二步確定光纖光柵的邊界和初始條件；第三步網格劃分；第四步將偏微分方程離散化為常微分方程；第五步利用龍格-庫塔方法對第四步的常微分方程進行數值求解；第六步得到表徵開關特性的透射係數。本發明能準確地分析開關特性及信號傳輸特性，所分析的傳輸特性能準確反映信號在光纖光柵中的走離、幅度和寬度變化情況。
文檔編號G01M11/00GK103115750SQ20131004627
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者李齊良, 唐向宏, 李承家, 張世龍, 胡淼, 周雪芳, 錢勝 申請人:杭州電子科技大學