[发明专利]光纤光栅或类似光纤光栅中信号传输和开关特性的分析方法

说明书

技术领域

本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种非线性光纤光栅或类似光纤光栅中信号传输和开关特性的分析方法。 

背景技术

当前的光通信系统中，网络节点的通信方式依然是光-电-光的，受电子器件的影响，信息处理速度仍然受到“电子瓶颈”的制约，从而浪费了光纤的带宽资源。因此，采用全光通信的方式来进行网络提速，实现全光路由和交换，克服电中继的瓶颈效应就显得非常必要。非线性光纤光栅是一种重要的无源光子器件，光纤光栅光开关的原理是，当强入射光进入光纤光栅时，光纤光栅的光谱会随着入射光功率的大小变化而变化，非线性效应随着功率的增大而增强，折射率受到非线性调制，从而使带隙发生移动，原本被完全反射，不能透过光栅的光就可以透过了，从而实现光开关的功能。 

光纤光栅和光纤耦合器发展速度越来越快，随着制作工艺的不断提高，在光纤通信系统中逐渐成为最重要的光纤无源器件之一。目前，已经能够制作出各种不同周期、非周期性光纤光栅。 

发明内容

针对光纤光栅中信号传输的特点和耦合模方程，本发明提供了一种基于耦合模方程，分析光纤光栅或类似光纤光栅中脉冲传输和开关特性的方法（类似光纤光栅例如：负折射率材料反向波导耦合器）。开关的特性指陡峭性和阈值；传输特性是指脉冲走离、幅度、宽度变化特性。 

本发明采取以下技术方案： 

一种光纤光栅或类似光纤光栅中传输和开关特性的分析方法，其按如下步骤进行： 

第一步：建立光纤光栅中耦合模方程。 

本发明考虑的光栅内部折射率的变化中，既要考虑到周期性变化，同时需要其非线性变化，可将折射率写成 

n~(ω,z)=n-(ω)+n2|E|2+δng(z)---(1)]]>

其中，为光栅平均折射率，δn_g(z)表述了光栅内的周期性变化，n₂是非线性参量。结合麦克斯韦方程组，可以得到在频域上满足的亥姆霍兹方程： 

▿2E~+n~2(ω,z)ω2/c2E~=0---(2)]]>

其中，为时域电场E(t)的傅里叶变化。 

将δn_g(z)作傅立叶级数展开：