光纤布拉格光栅耦合模理论反射谱matlab仿真

%--------1光纤布拉格光栅耦合模理论反射谱仿真--------- close all; clc; L=10*1e-3;%布拉格光栅长度（单位m） dn=0.0001;%折射率调制深度 v=0.95;%折射率变化条纹可见度 p=534.4828*1e-9;%布拉格光栅周期（单位m） n_eff=1.45;%光纤光栅有效折射率 lambda_Brag=2*p*n_eff;%光纤布拉格光栅布拉格波长计算公式 lambda=1e-9*linspace(1548,1552,2000);%生成线性矢量 for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R(num)=R_m(num)/R_d(num); end figure plot(lambda*1e9,R,'r'); xlabel('Wavelength/nm');ylabel('Reflectivity'); title('光纤布拉格光栅仿真反射谱'); %-------------2不同光栅长度光纤布拉格光栅的反射谱仿真---------- L1=2*1e-3;L2=5*1e-3;L3=10*1e-3;L4=20*1e-3;%布拉格光栅长度（单位m） dn=0.0001;%折射率调制深度 v=0.95;%折射率变化条纹可见度 p=534.4828*1e-9;%布拉格光栅周期（单位m） n_eff=1.45;%光纤光栅有效折射率 lambda_Brag=2*p*n_eff;%光纤布拉格光栅布拉格波长计算公式 lambda=1e-9*linspace(1548,1552,2000);%生成线性矢量 for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L1).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L1).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R1(num)=R_m(num)/R_d(num); end for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L2).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L2).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R2(num)=R_m(num)/R_d(num); end for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L3).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L3).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R3(num)=R_m(num)/R_d(num); end for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L4).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L4).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R4(num)=R_m(num)/R_d(num); end figure plot(lambda*1e9,R1,'r'); hold on plot(lambda*1e9,R2,'g'); hold on plot(lambda*1e9,R3,'b'); hold on plot(lambda*1e9,R4,'c'); xlabel('Wavelength/nm');ylabel('Reflectivity'); title('不同光栅长度对应的光纤布拉格光栅仿真反射谱'); legend('L=2mm','L=5mm','L=10mm','L=20mm','Location','SouthEast' ); %-------------3不同折射率调制深度下光纤布拉格光栅的反射谱仿真---------- L=10*1e-3;%布拉格光栅长度（单位m） dn1=0.0001;dn2=0.0002;dn3=0.0003;dn4=0.0005;%折射率调制深度 v=0.95;%折射率变化条纹可见度 p=534.4828*1e-9;%布拉格光栅周期（单位m） n_eff=1.45;%光纤光栅有效折射率 lambda_Brag=2*p*n_eff;%光纤布拉格光栅布拉格波长计算公式 lambda=1e-9*linspace(1548,1552,2000);%生成线性矢量 for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn1/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn1/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R1(num)=R_m(num)/R_d(num); end for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn2/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn2/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L2).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L2).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R2(num)=R_m(num)/R_d(num); end for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn3/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn3/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L3).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L3).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R3(num)=R_m(num)/R_d(num); end for num=1:2000 K(num)=pi*v*dn4/lambda(num);%交流耦合系数 delata(num)=2*pi*dn4/lambda(num)+2*pi*n_eff*(1./lambda(num)-1./lambda_Brag); s(num)=sqrt(K(num).^2-delata(num).^2); R_m(num)=sinh(s(num)*L4).^2; R_d(num)=cosh(s(num)*L4).^2-delata(num).^2/K(num).^2; R4(num)=R_m(num)/R_d(num); end figure plot(lambda*1e9,R1,'r');hold on plot(lambda*1e9,R2,'g');hold on plot(lambda*1e9,R3,'b');hold on plot(lambda*1e9,R4,'c'); xlabel('Wavelength/nm');ylabel('Reflectivity'); title('不同折射率调制深度对应的光纤布拉格光栅仿真反射谱'); legend('\Delta n=0.0001','\Delta n=0.0002','\Delta n=0.0003','\Delta n=0.0005','Location','northeast' ); %------------4不同交流耦合系数情况下峰值反射率与光栅长度的关系曲线----------- K1=0.1;K2=0.2;K3=0.3;K4=0.4; L=linspace(0,30,500); for num=1:500 R_max1(num)=tanh(K1*L(num)).^2; end for num=1:500 R_max2(num)=tanh(K2*L(num)).^2; end for num=1:500 R_max3(num)=tanh(K3*L(num)).^2; end for num=1:500 R_max4(num)=tanh(K4*L(num)).^2; end figure plot(L,R_max1,'r');hold on plot(L,R_max2,'g');hold on plot(L,R_max3,'b');hold on plot(L,R_max4,'c'); xlabel('光纤布拉格光栅长度L/mm');ylabel('光纤光栅峰值反射率R_m_a_x'); title('不同耦合系数情况下峰值反射率与光栅长度的关系曲线'); legend('k=0.1mm^-^1','k=0.2mm^-^1','k=0.3mm^-^1','k=0.4mm^-^1','Location','SouthEast' ); %------------5不同光栅长度情况下峰值反射率与交流耦合系数的关系曲线----------- L1=2;L2=5;L3=10;L4=20;%布拉格光栅长度（单位mm） K=linspace(0.0,2.0,500); for num=1:500 R_max5(num)=tanh(L1*K(num)).^2; end for num=1:500 R_max6(num)=tanh(L2*K(num)).^2; end for num=1:500 R_max7(num)=tanh(L3*K(num)).^2; end for num=1:500 R_max8(num)=tanh(L4*K(num)).^2; end figure plot(K,R_max5,'r'); hold on plot(K,R_max6,'g'); hold on plot(K,R_max7,'b'); hold on plot(K,R_max8,'c'); xlabel('光纤布拉格光栅交流耦合系数k/mm^-^1');ylabel('光纤光栅峰值反射率R_m_a_x'); title('不同光栅长度情况下峰值反射率与交流耦合系数的关系'); legend('L=2mm','L=5mm','L=10mm','L=20mm','Location','SouthEast' ); %------------6峰值反射率与KL的关系曲线----------- KL=linspace(0,8,500); for num=1:500 R_max(num)=tanh(KL(num)).^2; end figure plot(KL,R_max,'r'); xlabel('kL');ylabel('光纤光栅峰值反射率R_m_a_x'); title('光纤布拉格光栅峰值反射率R_m_a_x与KL的关系曲线');