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1、课程设计任务书学生姓名： 陈湘宝 专业班级:电子科学与技术0901班指引教师: 葛 华 工作单位： 信息工程学院 题 目: ragg光纤光栅的光谱仿真 初始条件:计算机、bamro软件规定完毕的重要任务:、课程设计工作量:周2、技术规定：(1）学习bmpro软件。（2）设计Brg光纤光栅的光谱仿真(3)对Bragg光纤光栅进行beaprop软件仿真工作。、查阅至少5篇参照文献。按武汉理工大学课程设计工作规范规定撰写设计报告书。全文用A纸打印,图纸应符合绘图规范。时间安排:6.25做课设具体实行安排和课设报告格式规定阐明。.25-6.28学习beapro软件，查阅有关资料,复习所设计内容的基本理
2、论知识。.29-75对Bragg光纤光栅进行设计仿真工作，完毕课设报告的撰写。.7.6 提交课程设计报告,进行答辩。指引教师签名: 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目 录摘 要IAbstractII1光纤光栅简介12 BeaPRP软件简介23光纤光栅的绘制与设立3 3.1光纤光栅波导的全局设立 2光纤光栅的绘制4 光路的设立74光纤光栅的仿真8 光栅Z切面图 4.2波形仿真9 4.3参数扫描105心得体会16参照文献12摘 要光纤光栅是运用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的措施将入射光相干场图样写入纤芯,在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅,其
3、作用实质上是在纤芯内形成一种窄带的滤波器或反射镜。本文简介的是通过BeaPROP软件进行光纤光栅的光谱仿真,以及讨论了不同参量对光谱图的影响。本文涉及了光纤光栅的基本原理、BeamOP软件简介、以及进行光谱仿真的具体环节。核心词：光纤光栅;BeamPROP;光谱仿真Abat pial ibrragg ratg is sig fie maerialphotsenstve x, thrugh te mhod uvepoure will ncident liht o acoherent ptr fibercre，in fbrcorog he fiber xi witinthe oreo the re
4、ractndx cylical change，o s o fme rann space hae gating,andit function is esentyifieore is fom in anarow bn filtr or mirors Thispaper itrodce s hrough theBemPROP oftwar i h pectrum of iber ga simuatio, anddisse he ierent ameterf iflene he pectr. This article contain fiber gatin, h basi picilefofwr is
5、 inrodced, and BeaOP spectalsimltion of the peifi stes.Keyords： ibergtig; BeamPOP;ectrumsmaio1光纤光栅简介布拉格光纤光栅（FiberBrgg Gatig）简称为FG。在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅,其作用的实质就是在纤芯内形成一种窄带的(透射或反射）滤波器或反射镜。运用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。这些器件具有反射带宽范畴大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合,可与其他光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优秀性能。目前应用重要集中在光纤通信领域和光纤传感器领域。由于光纤自身的低损
6、耗、抗电磁干扰，它在远距离通信中的到了广泛应用,并随之在通信、传感等领域得到注重和应用。通过近二三十年的研究与实践，光纤光栅迅速了很大发展,种类也迅速增长，浮现了多种非均匀光纤光栅,996年又浮现了长周期光纤光栅。在实际需要的推动下,光纤光栅家族不断得到完善和丰富，也在通信和传感领域起到了无法替代的作用。其光谱图如图1.1所示。图1.1光纤光栅光谱2 BeamPROP软件简介S是一种高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真的专业软件,专用于设计集成光学波导元件和光路。此软件由美国RSOFT公司出品,其主程序为一套完善的用于设计光波导元件和光路CAD设计系统，且可控制有关的模拟参数。Sof是一款非常实
7、用的光波导仿真软件。其中涉及了B,FDD,FEM等多种算法,使得它可以合用于多种不同规定场合。BPM计算措施也有多种形式，其中有限差分波束传播法(FPM）得到了最广泛的应用，FD-PM可以实现很精确的设计计算,同步可以容许较大的计算步进。我们使用的软件重要基于这种措施。其操作页面如图2.1所示。图2.1Soft的操作界面3光纤光栅的绘制与设立31光纤光栅波导的全局设立 一方面,打开BemPROP ALyout程序，开始这次的波导的总体设立。在菜单中选择“New Cicit”，在MOptons一项选择3D的波导,其中波导类型选择iber,然后依次修改其中的“FreeSpace Waveength
8、”、“Background ndex”等参数,参数设立如图3.所示。图.1光纤光栅的全局设立 定义完全局后,开始定义变量。点击“dit ymbols”按钮进行变量定义。其中我定义了Perid、i、ou、M、etgatig等4个变量。如图3.2所示.图3.2 变量定义表3光纤光栅的绘制光纤光栅一共分层。第一层的参数设立如图33所示。图3.3 第1层的参数设立图4 第2层的参数设立图3.5第层的参数设立光栅的第、层的参数设立如图3.4、图3.所示。光栅的绘制过程中,我通过鼠标的点击与拖动画出三层光栅，通过对每个光栅的位置的设定可以实现第二层的首端与第一层的末端连接，第三层的首端与第二层的末端连接。
9、第二层的User 1的设定如图3.所示。图.6 Use的定义为了以示区别,我把中间的一层光栅的颜色设立为yellow。然后通过右键点击光栅层对每层分别进行设立，最后生成的光栅图形如图3.7所示。图光纤光栅的波导3.3光路的设立 把光纤光栅绘制好后，就需要定义光路了。点击左侧工具栏中的“Edit Phway”按钮,然后点击“ew”将三层光波导涂成绿色。如图8所示。图3.8 定义光的途径 然后点击“Montors”打开监测器对话框，持续点击两次“New”，让第一种保持默认状态,第二个监测器,将“Moitoomponen”设为“ajorBackward”。如图3.9所示。图3.9 监视器和监视器2的
10、定义4光纤光栅的仿真4.1光栅XZ切面图 点击“ompe Indx Prile”按钮，将“Dispay Moe”选择为“Conourap(Z）”，将“ Compu Step”和“Slice Step”设立为.5,如图4.1所示。观测的切面图如图42所示。图4.1 Compute Indx Profl的设定图4. 光栅XZ切面图.2波形仿真 为了进一步观测光在波导中传播时的分布状况。点击“Perrm Smulatin”图标打开仿真对话框。仿真对话框的参数设立如图43所示。点击“Bdrecina”按钮以及修改“Tlrace”为5e。仿真成果,如图4.4所示。图4.3仿真对话框的参数设立 图4.4
11、仿真成果的波形4.3参数扫描 点击“Peform Paramtr can”按钮弹出对话框,设立如图4.所示。设定好参数之后,得到对的的仿真成果如图46所示。图4.5 参数扫描对话框图6 仿真波形图仿真波形讨论5.1变化Globl Stis的设立通过变化Gbal Seting中的自由空间波长和Bckgrnd Idex的大小可以让波形左右移动。仿真波形随着波长和折射率的变化而变化,如图51所示。图5.1 仿真波形随波长和折射率的变化.2变化变量M的设立Gloa Setin的设立保持开始的设立不变，通过变化变量M、Peiod和delta_gaing的大小的设立可以让波形的顶点上下移动。仿真波形随着变
12、量、Peo和detagain的变化而变化。由于三种变量的讨论大体相似，我们只讨论了M的变化，仿真波形随的变化如图52所示。 M=40,Pi=.5 M=,Period=0.5 M=60,Priod=0.5 M=70，Prio=0图.仿真波形随的变化6心得体会通过本次课程设计，我重新学习和弄清晰了光纤光栅的原理及其设计，并且初步学会用BeamPROP进行仿真。课程设计也让我学会了要充足的查找资料，运用身边的资源以及学会冷静的面对课程设计中浮现的问题,从而去有效地解决问题。 在课程设计过程中，收获知识，提高能力的同步，我也学到了诸多人生的哲理,懂得怎么样去制定筹划,怎么样去实现这个筹划，并掌握了在执
13、行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。同步我也明白对任何事情如果付出越多，那么你收获也就越多。 通过这次设计,我懂得了学习的重要性，理解到理论知识与实践相结合的重要意义,学会了坚持、耐心和努力。我明白了，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才干提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。 对这门课程的最大收获除了学习到了知识以外，更重要的是让我明白了一种道理:只要全身心的投入到一件事中,并且要有持之以恒的决心，就一定会有收获。有的人觉得自己做不出来,就网上搜一种了事，但是，放弃一次黑暗中摸索的经历,就放弃了一次成长的机会！如果你付出了,没有收获。那只能说,是付出的还不够多。我想我对光电子的学习只能算是个入门,这个领域的发展空间非常大,应用范畴也非常广泛,并且我相信在将来还会有更加广阔的应用前景。因此在后来的学习过程中,我不能由于课程学习的结束而结束了我对这个领域的摸索，相反我会更加努力的去学习它。感谢教师孜孜不倦的教导，让我不仅学到了知识，也学到了做
