运用耦合模理论对均匀光纤光栅内部特性作了数值模拟与理论分析,数值模拟显示:光纤光栅内部前向波、后向波以及它们的相干迭加都是振荡的。在禁带内,前向波、后向波能量单调递减,其相干迭加能量振荡,振荡周期与光纤光栅周期一致;在禁带边缘及外部,前向波、后向波能量是振荡的,二者相干迭加的能量也是振荡的,且呈包络变化,迭加能量的快变周期亦与光栅周期相同;在禁带边缘及外部,前、后向波振荡周期与包络周期一致,都和入射波长有关,入射波长偏离Bragg波长的程度越大,周期越小。理论分析表明:当以本文所定义的“阶数波长”入射时,前、后向波振幅呈正弦振荡且振荡步调一致,极大值个数与“波长阶数”相同,极大值大小亦与“波长阶数”有关,而与在光栅中的位置无关,极大值周期分布于整个光栅长度;后向波振幅极小值为零。 利用传输矩阵法对线性啁啾光纤光栅,高斯切趾光纤光栅和本文给出的半高斯切趾光纤光栅内部后向波特性进行了数值模拟。结果发现,线性啁啾光纤光栅振荡剧烈,峰值反射带宽增加;切趾光栅在消除旁瓣、抑制振荡方面作用显著。除了这些特点之外,半高斯切趾光栅还有新的特点:单纯就光栅切趾而言,左半高斯消除旁瓣、抑制振荡的效果要优于右半高斯和高斯;考虑线性啁啾后,左半高斯切趾在大于中心波长部分的平滑作用十分显著,右半高斯切趾在小于中心波长部分的平滑作用突出(高斯切趾则在整个波长范围内的平滑作用介于两者之间)。 耦合模方程、反射率公式、传输矩阵公式的详细推导在附录中。
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