基于Rsoft的偏心单模光纤数值仿真

仿真是选择BeamPROP模块的波束包络法对偏心单模光纤进行仿真，图1为仿真模型，红色柱体为单模光纤的包层，包层折射率为1.45，蓝色和绿色为单模光纤的纤芯，纤芯折射率为1.46。其中蓝色纤芯与绿色纤芯相偏差4μm。建立好模型设置好参数后，设置路径，并且对路径的能量进行监测。

图1 偏心单模光纤建模图

如图2分别波长1550nm和1560nm的偏心结构的纵向功率分布图，光源从纤芯输入，到中间偏心部分后光被分成两部分一部分进入纤芯，另一部分进入包层，然后纤芯中的光和包层中的光再汇入单模光纤，由于纤芯和包层的折射率不同，所以传播相等距离后两部分汇聚的光会产生光程差，从而产生马赫—曾德干涉仪(Mach-Zehnder; inter-ferometer)。

图2 纵向功率分布图

通过扫描多个波长的纵向功率分布，最后可以得出1560~1650nm波长范围干涉仪的透射光谱，仿真得到透射光谱如图3所示，从图中可以看出透射谱有明显的干涉峰，可以作为传感的参考点。当外界环境或者光线自身发生微小变化时参考峰发生移动，从而实现传感。

图3 透射光谱

最后对模型进行优化，可以改变偏移量、长度、光线类型等，最后求出合适的模型结构，提高灵敏度。如图4是将偏芯光纤长度缩短为一半仿真出的透射谱，偏芯长度越短，自由光谱范围约小。

图4 优化后的透射光谱