基于Rsoft软件进行长周期光纤光栅模拟

各位友友们，因个人原因拖更许久，现在我又重新来了哦。

通过光纤光栅模式耦合及透射谱的相关理论知识，LPFG的光谱特性受光栅周期，包层厚度及光栅长度等变量影响。

                                                                  图1 LPFG几何模型

在研究分析光谱特性过程中，相位匹配曲线即谐振波长与光栅周期的关系曲线是不可或缺的环节，本文所建立的LPFG模型均是在Rsoft平台上操作的，如图1所示。

上图中可以详细全面地观察到光栅的XYZ各方向的形态。软件在各参数设置好后如图2所示其中光纤光栅参数具体设置为：折变量为0.0005，栅区长度为20000，纤芯折射率为1.4681，包层折射率1.4628，纤芯半径4.15，包层半径为62.5，环境折射率为1，栅格调制区长度/光栅长度（占空比）为0.5。

图3中标注的各模式阶次,是在Rsoft中Edit Symbols里将free space wavelength改为要查看的模式阶次谐振波长，然后在Perform Simulation只仿真该谐振波长，可以查看到对应的阶次的模式图。

图2 仿真模型设置参数

图3 模拟光谱图及模式阶次

经之前讲述的扫描过程仿真出来的是透射谱曲线，如图3所示，其中纵坐标表示损耗功率（使用Rsoft将各光纤光栅周期仿出来的透射谱数据在数据处理软件上处理后，可以得到各周期透射谱曲线图，不同谐振波长所对应的模式也已标注上）如果要观察到某一位置处的光场分布如图4所示，具体要将最后的展示output设置为XY视角,同时在field output format和far field output设置为Amp、Phase 和 intensivity。

                                                                 图4  模式光场分布图

在光纤光栅中，纤芯中的光传播时，能量会向包层发生泄露，如图5所示。这是通过simulation（红绿灯），配置光源后运行得到的。详细步骤在之前的教程中有所谈及。

                                                      图.5 单波长下结构能量分布图

由上图可知在LPFG传输过程中，如果观测到波长满足相位匹配条件时候足够大时，不同包层模式能量与纤芯模式能量发生耦合作用。由于不同位置处能量的逐渐衰减扩散，导致更多的高阶模式能量被激发，并彼此发生耦合（次要）与纤芯模能量发生耦合（主要）作用，进而使得光的能量大幅的衰减。

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