專利名稱：光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關(guān)特性的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光信息技術(shù)領(lǐng)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(guān)特性的分析方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的光通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(fèi)了光纖的帶寬資源。因此，采用全光通信的方式來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)提速，實(shí)現(xiàn)全光路由和交換，克服電中繼的瓶頸效應(yīng)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(guān)的原理是，當(dāng)強(qiáng)入射光進(jìn)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(yīng)隨著功率的增大而增強(qiáng)，折射率受到非線性調(diào)制，從而使帶隙發(fā)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(shí)現(xiàn)光開關(guān)的功能。光纖光柵和光纖耦合器發(fā)展速度越來越快，隨著制作工藝的不斷提高，在光纖通信系統(tǒng)中逐漸成為最重要的光纖無源器件之一。目前，已經(jīng)能夠制作出各種不同周期、非周期性光纖光柵。

發(fā)明內(nèi)容
針對光纖光柵中信號傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和耦合模方程，本發(fā)明提供了一種基于耦合模方程，分析光纖光柵或類似光纖光柵中脈沖傳輸和開關(guān)特性的方法(類似光纖光柵例如:負(fù)折射率材料反向波導(dǎo)耦合器)。開關(guān)的特性指陡峭性和閾值；傳輸特性是指脈沖走離、幅度、寬度變化特性。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種光纖光柵或類似光纖光柵中傳輸和開關(guān)特性的分析方法，其按如下步驟進(jìn)行:第一步:建立光纖光柵中I禹合模方程。本發(fā)明考慮的光柵內(nèi)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(quán)利要求
1.光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關(guān)特性的分析方法，其特征是按如下步驟進(jìn)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(wǎng)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(jìn)行數(shù)值求解； 第六步:得到表征開關(guān)特性的透射系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征是:第一步，光纖光柵中耦合模方程:將光柵內(nèi)部折射率寫成
3.如權(quán)利要求2所述的分析方法，其特征是:第二步，假設(shè)光只在I端口輸入，因?yàn)榉瓷鋸墓鈻诺哪┒碎_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(shè)光柵在初始時刻內(nèi)部沒有能量，即 Af’b(ζ, O) = O (13)。
4.如權(quán)利要求3所述的分析方法，其特征是:第三步，將耦合區(qū)L。等分成N(N ^ Lc)段，每段長Δζ = L/N,取每段最前端的點(diǎn)作為參考點(diǎn)，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(qū)內(nèi)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(quán)利要求4所述的分析方法，其特征是: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)分別表示透射端口和反射端口的輸出值；將原來的偏微分方程變?yōu)橹粚r間的常微分方程:
6.如權(quán)利要求5所述的分析方法，其特征是: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(jìn)行數(shù)值求解。
7.如權(quán)利要求6所述的分析方法，其特征是:第六步，光柵的透射系數(shù)和反射系數(shù)分別用如下式子來定義:
全文摘要
本發(fā)明公開了光纖光柵或類似光纖光柵中信號傳輸和開關(guān)特性的分析方法，其按如下步驟進(jìn)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(wǎng)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(jìn)行數(shù)值求解；第六步得到表征開關(guān)特性的透射系數(shù)。本發(fā)明能準(zhǔn)確地分析開關(guān)特性及信號傳輸特性，所分析的傳輸特性能準(zhǔn)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(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)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(xué)