CN1245614C - 实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，在光波导耦合模理论基础上，通过分析光在光纤光栅中的传输情况，利用传输矩阵法建立起传输矩阵并根据光纤光栅的结构参数计算出结果。该方法能模拟包括均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和抽样光纤光栅的性能参数，供设计者按所需要的性能参数来分析、设计不同类型的光纤光栅器件。具体包括以下步骤：运用传输矩阵法，求得光波在一段光纤光栅中的传输矩阵，并根据光纤光栅类型和相关的结构参数，计算传输矩阵；根据传输矩阵计算结果求得该段光纤光栅与每一光波波长λ对应的反射率和时延；用计算机界面显示时延和反射率。所设计的传输矩阵为见右下式。改变结构参数，可获得直观的模拟结果。

Description

实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法

技术领域

本发明涉及光电子学和仿真软件技术领域，更确切地说是涉及一种用软件实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，供快速并直观地设计、分析光纤光栅。

背景技术

光纤光栅是一种新型的光纤器件，以具有光敏性的光纤为原材料制作。光纤光栅的基本制作工艺是：用紫外光源对光敏光纤进行曝光处理，使光敏光纤的折射率沿其轴向呈周期性变化。这种折射率周期性变化的光敏光纤就是光纤光栅。

根据光纤光栅的物理结构，可以将光纤光栅分为均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和抽样光纤光栅，不同类型的光纤光栅，具有不同的光学性质。

由于光纤光栅对入射光有反射滤波的作用，利用该功能可在光纤通信系统中用光纤光栅对光信号进行滤波、色散补偿、上/下路及复用/解复用等，因此光纤光栅有着非常重要的应用前景。

由于光纤光栅器件的性能受很多因素的影响，因此在具体设计某种性能的光纤光栅器件时，需要反复分析、计算、试验，不仅耗时长，还要花费大量的人力与财力，且效果欠佳。

为了能有效地分析光纤光栅器件的性能、降低生产成本和缩短研发周期，可以采用编制光纤光栅模拟软件的方法来解决，但目前关于光纤光栅的模拟软件都是根据自身需求编制的数值计算软件，应用范围极窄，仅适用于某种特定类型的光纤光栅，因专用性强没有普遍应用意义更增加了开发成本。

发明内容

本发明的目的是设计一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，能对不同类型光纤光栅器件的性能参数进行模拟，供设计者按所需要的性能参数来分析、设计不同类型的光纤光栅器件，包括均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和抽样光纤光栅。

实现本发明目的的技术方案是这样的：一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于包括以下步骤：

A.根据初始化参数，确定待仿真光纤光栅类型；运用耦合模理论和传输矩阵法，求得光波在一段光纤光栅中传播的传输矩阵；对于均匀抽样光纤光栅，在抽样周期不变但抽样占空比不等于1的条件下，根据均匀抽样光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；对于啁啾抽样光纤光栅，在抽样周期啁啾变化但抽样占空比不等于1的条件下，根据啁啾抽样光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；对于均匀光纤光栅，在抽样周期不变且抽样占空比为1的条件下，根据均匀光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；对于啁啾光纤光栅，在抽样周期啁啾变化但抽样占空比为1的条件下，根据啁啾光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；

B.根据传输矩阵计算结果求得该段光纤光栅与每一光波波长λ对应的反射率和时延；

C.用计算机界面显示时延和反射率。

本发明适用于不同类型光纤光栅的统一数学模型即传输矩阵是：

$\left[\begin{array}{c}S\left(0\right)\\ R\left(0\right)\end{array}\right]=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(M_{\mathrm{grating}}\·M_{\mathrm{shift}})\left[\begin{array}{c}S\left(L\right)\\ R\left(L\right)\end{array}\right].$

其中，M_grating是对光纤光栅在一个抽样长度区域内第X次抽样的传输矩阵M_x的连乘，M_shift是一个抽样周期中的空白区域对光波只产生相移的相移矩阵，R(0)是长度为L的光纤光栅头端前向波横向电场展开系数，S(0)是长度为L的光纤光栅头端后向波横向电场展开系数，R(L)是长度为L的光纤光栅尾端前向波横向电场展开系数，S(L)是长度为L的光纤光栅尾端后向波横向电场展示系数。

根据本发明的方法所开发出的仿真软件，能模拟不同类型光纤光栅器件的性能，包括均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和抽样光纤光栅的反射率、时延、时延抖动、带宽、带宽间隔、信道数等随输入参数变化而变化的情况(仿真结果)，为设计、制作、加工不同用途光纤光栅提供有实用价值的指导。

本发明的方法是在光波导耦合模理论的基础上，用分析光纤光栅中光波传输情况的方法—传输矩阵法，通过建立数学模型实现的，即利用光波导耦合模理论和传输矩阵方法，在一定的软件(如Visual c++)开发环境下实现的。

本发明方法的有益效果是：将软件仿真技术应用于光纤光栅的理论研究中，将光纤光栅抽象、深奥的理论研究具体化与形象化，用本发明方法制作的软件可成为分析、设计光纤光栅器件的有效工具，利用它能模拟出光纤通信系统中具有色散补偿、滤波、上下路、复用/解复用等功能的光纤光栅器件的性能参数；通过本发明建立的适用于不同类型光纤光栅的统一数学模型，能实现对均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅、均匀抽样光纤光栅、啁啾抽样光纤光栅等性能参数的仿真模拟。

附图说明

图1是抽样光纤光栅的传输模型示意图；

图2是实现对各种类型光纤光栅性能参数仿真模拟的流程框图；

图3是实现本发明方法的仿真软件界面图；

图4是采用本发明方法的一种光波反射率和时延仿真结果图；

图5是采用本发明方法的一种抽样均匀光纤光栅对入射光波的反射率软件仿真结果图。

具体实施方式

研制光纤光栅的过程也即根据实际需要改变光纤光栅折射率分布的过程。通过研究光纤光栅折射率分布情况对光波传输性质的影响，就可以对光纤光栅这种光学器件的性质进行分析判断。采用耦合模理论和传输矩阵法，可以反映出光纤光栅介质对光波电磁场起作用的关键因素是这种传输光波的介质折射率分布情况。

本发明利用光纤光栅耦合模理论和传输矩阵法，建立起数学模型。再利用软件模拟技术，从而使光纤光栅理论的研究形象化、具体化。只需利用仿真软件界面改变光纤光栅的物理结构参数，就可得到直观的模拟结果，从而对设计作出指导，即设计出符合实际需要的光纤光栅器件。

光波作为一种电磁波在光纤光栅中传输，遵循电磁场在介质中传播的普遍规律一麦克斯韦方程组。这一普遍规律是光波导耦合模理论的根源。在光纤光栅这种特殊的介质中，研究、分析光波的传输问题，主要考虑的是光波横向电场的变化情况。这种光波横向电场的变化是由光波电磁场与光纤光栅介质间相互作用引起的。其基本的耦合模方程组可表示为公式(1)：

$\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dz}}=-i\widehat{\mathrm{\σ}}R-\mathrm{ikS}---\left(1\right)$

$\frac{\mathrm{dS}}{\mathrm{dz}}=i\widehat{\mathrm{\σ}}S+{\mathrm{ik}}^{*}R$

方程组中，R、S分别是与前向波、后向波相关的横向电场展开系数。

是失谐量， $\widehat{\mathrm{\σ}}=\mathrm{\δ}+\mathrm{\σ}-\frac{1}{2}\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dz}}---\mathrm{\σ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}v\widehat{\mathrm{\δ}}{n}_{\mathrm{eff}},$ 且 $\mathrm{\δ}=\mathrm{\β}-\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\Λ}}=2\mathrm{\π}{n}_{\mathrm{eff}}(\frac{1}{\mathrm{\λ}}-\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_D}),$ к为光纤光栅对光波的耦合系数，抽样前， $\mathrm{\κ}=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}v\stackrel{\‾}{\mathrm{\δ}}{n}_{\mathrm{eff}},$ 即к由光波波长λ、折射率调制深度 δ_neff决定；v是光栅中前、后向波传输能量的转换百分比；式中λ_D，β，Λ分别为光栅周期的谐振波长、光波在光纤光栅中的传播常数、光栅周期。

由于可以将均匀光纤光栅和啁啾光纤光栅，看成是抽样光纤光栅的特例，因此以下仅就抽样光纤光栅进行实施例说明。

结合图1说明用传输矩阵法分析光波在抽样光纤光栅中的传输情况，通过推导过程，使公式(1)能计算。图1中，示意了前向传输的光波R_i-1、后向传输的光波S_i-1在一个抽样周期长度Ls中的情况(经过一个抽样长度Lg区域的前向传输光波为R′_i-1，后向传输光波为S′_i-1)：

在抽样光纤光栅的一个抽样周期长度Ls中，包括抽样长度Lg区域和空白区域11。抽样长度Lg区域可按照耦合模理论进行微扰分析(光纤折射率发生微扰)，对沿光栅轴向z的微小位移Δz，在抽样长度Lg区域内第x次抽样的传输矩阵为：

$M_x=\left[\begin{array}{cc}\cosh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)-j\frac{\widehat{\mathrm{\σ}}}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)& -j\frac{k}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)\\ j\frac{k}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)& \cosh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)+j\frac{\widehat{\mathrm{\σ}}}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中γ是传播常数偏移量， $\mathrm{\γ}=\sqrt{k^2-{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2},$ 它反映的是不同波长频率对光栅周期谐振波长频率的偏移量(或称失谐量)。在软件仿真中，通过输入谐振波长λ_D、有效折射率n_eff、折射率调制深度等初始参量可计算出传输矩阵的各参量值，为仿真模拟提供数据结果。

根据传输矩阵的理论，一个抽样长度区域Ls的传输矩阵为：

$M_{\mathrm{grating}}=\underset{x}{\mathrm{\Π}}{M}_x---\left(3\right)$

这里∏表示连乘，共x次。

图1中的空白区域11对光波只产生相移，所对应的是一个相移的传输矩阵，即：

$M_{\mathrm{shift}}=\left[\begin{array}{cc}\exp \left(\mathrm{i\φ}\right)& 0\\ 0& \exp \left(\mathrm{i\φ}\right)\end{array}\right]---\left(4\right)$

上式中，相移量 $\mathrm{\φ}=\frac{2\mathrm{\π}{n}_{\mathrm{eff}}}{\mathrm{\λ}}(L_s-L_g),$ 式中n_eff为光纤的有效折射率，(Ls-Lg)是空白区域11的长度。

由上面一个抽样长度区域Lg的传输模型，有传输矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{S}_{i-1}\\ R_{i-1}\end{array}\right]=M_{\mathrm{grating}}\·\left[\begin{array}{c}{S}_{i-1}^{\′}\\ R_{i-1}^{\′}\end{array}\right]---\left(5\right)$

由上面空白区域11的传输模型，有传输矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{S}_{i-1}^{\′}\\ R_{i-1}^{\′}\end{array}\right]=M_{\mathrm{shift}}\·\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ R_i\end{array}\right]---\left(6\right)$

将(6)式代入式(5)中，得到光波在抽样光纤光栅的一个抽样周期长度Ls内的传输，可以表示为式(7)：

$\left[\begin{array}{c}{S}_{i-1}\\ R_{i-1}\end{array}\right]=M_{\mathrm{grating}}\·M_{\mathrm{shift}}\·\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ R_i\end{array}\right]---\left(7\right)$

对于整个抽样光纤光栅，在光纤光栅的总长为L时，其头端(入射端)前向波横向电场展开系数为S(0)，头端(入射端)反向波横向电场展开系数为R(0)，其尾端(反射端)前向波横向电场展开系数为S(L)，尾端(反射端)反向波横向电场展开系数为R(L)。

设长度为L的抽样光纤光栅有n个抽样周期，由以上分析可以得到光波在抽样光纤光栅(L)中的传输矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S\left(0\right)\\ R\left(0\right)\end{array}\right]=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(M_{\mathrm{grating}}\·M_{\mathrm{shift}})\left[\begin{array}{c}S\left(L\right)\\ R\left(L\right)\end{array}\right]---\left(8\right)$

抽样光纤光栅的边界条件为：S(0)＝1，R(L)＝0。∏是连乘，共n次。

通过上述过程，就可以求得光波经光纤光栅反射后的振幅和相位变化情况，而振幅和相位情况是能充分反映光波在光纤光栅中的传播情况的。

振幅变化情况用反射率表示，即反射率 $r=\frac{{\left|R\left(0\right)\right|}^2}{{\left|S\left(0\right)\right|}^2},$ 表示光波经光纤光栅反射后的振幅与光波进入光纤光栅前的振幅的比值。

相位变化情况由时延表示，即时延 $\mathrm{\τ}=\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{d\ω}}=-\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\πc}}\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{d\λ}},$ 式中 $\mathrm{\φ}=\arctan \left[\frac{R\left(0\right)}{S\left(0\right)}\right],$ 是进入光纤光栅前与从光纤光栅反射后的光波相位差；λ是光波波长；c是光波在真空中的传播速度。

上述对抽样光纤光栅的传输矩阵法分析同样适用于均匀光纤光栅和啁啾光纤光栅这两类光栅。

利用上述以耦合模理论为基础的传输矩阵法，所求出的针对不同类型光纤光栅的统一的传输矩阵(数学模型)，就可以分析出光波在任一种类型光纤光栅中的传输情况，并为用计算机模拟仿真分析光纤光栅的结构参数及其对光谱特性的影响提供了切实可行的理论依据与实践手段。

参见图2，图中示出使用软件仿真技术实现模拟光纤光栅性能参数的实施过程。

步骤201，参数初始化，包括抽样周期啁啾度、抽样占空比、光栅周期啁啾度、光纤光栅长度、中心波长、信道数、信道带宽间隔和抽样函数；

步骤202，通过判断抽样占空比是否等于1来确定是抽样光纤光栅还是均匀或啁啾光纤光栅，当抽样占空比等于1时可确定为均匀或啁啾光纤光栅，当抽样占空比不等于1时，可确定为抽样光纤光栅；

步骤203，当确定为抽样光纤光栅后，通过判断抽样周期啁啾度进一步确定是均匀抽样光纤光栅还是啁啾抽样光纤光栅；

步骤204，当抽样周期啁啾度等于零时可确定为均匀抽样光纤光栅，此时的抽样周期长度不变；

步骤205，当抽样周期啁啾度不等于零时可确定为啁啾抽样光纤光栅，此时的抽样周期长度是啁啾变化的；

步骤206，对于由204步骤确定好的均匀抽样光纤光栅，在抽样周期长度不变的情况下，根据初始化时的参数确定光纤光栅的结构参数，对于由205步骤确定好的啁啾抽样光纤光栅，在抽样周期长度啁啾变化的情况下，根据初始化时的参数确定光纤光栅的结构参数，光纤光栅的结构参数包括耦合系数、失谐量和传播常数偏移量；

步骤207，根据结构参数和具体的占空比求抽样长度区域的传输矩阵(公式3)和空白区域传输矩阵(公式4)，并通过传输矩阵(公式8)求出光波在抽样光纤光栅中的传输矩阵结果。

步骤208，通过执行步骤202后，当抽样占空比等于1，确定为均匀或啁啾光纤光栅后，进一步通过判断光纤光栅周期啁啾度是否等于零来确定是均匀光纤光栅还是啁啾光纤光栅；

步骤209，当光纤光栅周期啁啾度等于零时，可确定为均匀光纤光栅，此时的光栅周期不变(作为均匀抽样光纤光栅、抽样周期长度不变且为1的情况处理)；

步骤210，当光纤光栅周期啁啾度不等于零时，可确定为啁啾光纤光栅，此时的光纤光栅周期是啁啾的(作为啁啾抽样光纤光栅，抽样周期长度啁啾变化但抽样周期啁啾度为1的情况处理)；

步骤211，对于由209步骤确定好的均匀光纤光栅，在抽样周期长度不变但抽样周期长度为1的情况下，根据初始化时的参数确定光纤光栅的结构参数；对于由210步骤确定好的啁啾光纤光栅，在抽样周期长度啁啾变化但抽样周期啁啾度为1的情况下，根据初始化时的参数确定光纤光栅的结构参数，光纤光栅的结构参数包括耦合系数、失谐量和传播常数偏移量；

步骤212，根据结构参数求传输矩阵(公式3)。

步骤213，根据步骤207与212传输矩阵的计算结果计算与每一光波波长λ对应的反射率和时延；

步骤214，利用目前成熟的计算机软件仿真技术实现上述步骤并通过简单界面显示出计算结果，根据该显示就可直观地反映出在当前结构参数下所模拟出的光纤光栅性能参数。

参见图3，是实现本发明方法的一种软件界面，提供选择、调整的光纤光栅参数包括：中心波长、信道数、折射率调制深度、有效折射率、多信道总带宽、信道带宽间隔、光纤光栅长度、抽样占空比、切趾函数和抽样函数；提供选择、调整的啁啾取样参数包括：线性啁啾度、二次啁啾度和抽样周期啁啾度。利用该软件界面，通过不断地仿真计算和根据显示结果修正参数的过程，最终获得所要的仿真结果，从而确定此时的光纤光栅设计参数。

参见图4，图中示出在光纤光栅长度为10cm，折射率调制深度为0.00006，光纤光栅啁啾参数为0.052nm/cm时的光波反射率和时延仿真结果。

参见图5，图中示出在折射率调制深度δn_eff＝0.0003及光纤光栅长度L＝10cm时，抽样均匀光纤光栅对入射光波的反射率的软件仿真结果。抽样周期长度为1.011mm，带宽间隔为0.8nm。这时光纤光栅对反射波具有滤波特性。

利用本发明的方法所设计的应用软件，可用于模拟、设计和分析光纤光栅性能。应用软件可在多种软件环境下开发，如Visual C++。

Claims (8)

1.一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于包括以下步骤：

A.根据初始化参数，确定待仿真光纤光栅类型；运用耦合模理论和传输矩阵法，求得光波在一段光纤光栅中传播的传输矩阵；对于均匀抽样光纤光栅，在抽样周期不变但抽样占空比不等于1的条件下，根据均匀抽样光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；对于啁啾抽样光纤光栅，在抽样周期啁啾变化但抽样占空比不等于1的条件下，根据啁啾抽样光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；对于均匀光纤光栅，在抽样周期不变且抽样占空比为1的条件下，根据均匀光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；对于啁啾光纤光栅，在抽样周期啁啾变化但抽样占空比为1的条件下，根据啁啾光纤光栅类型和相关的结构参数计算传输矩阵；

B.根据传输矩阵计算结果求得该段光纤光栅与每一光波波长λ对应的反射率和时延；

C.用计算机界面显示时延和反射率。

2.根据权利要求1所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于所述的确定光纤光栅类型的步骤，为：

a.判断参数初始化时光纤光栅的抽样占空比；

b.当抽样占空比不为1时，进一步判断参数初始化时的抽样周期啁啾度；

c.当抽样周期啁啾度等于零时，判断为均匀抽样光纤光栅，当抽样周期啁啾度不等于零时，判断为啁啾抽样光纤光栅；

d.当抽样占空比为1时，进一步判断参数初始化时的光纤光栅周期啁啾度；

e.当光纤光栅周期啁啾度等于零时，判断为均匀光纤光栅，当光栅周期啁啾度不等于零时，判断为啁啾光纤光栅。

3.根据权利要求1所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于所述步骤A中，在n个抽样周期条件下，所述的传输矩阵是：

$\left[\begin{array}{c}S\left(0\right)\\ R\left(0\right)\end{array}\right]=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(M_{\mathrm{grating}}\·M_{\mathrm{shift}})\left[\begin{array}{c}S\left(L\right)\\ R\left(L\right)\end{array}\right]$

其中，R(0)是长度为L的光纤光栅头端前向波横向电场展开系数，S(0)是长度为L的光纤光栅头端后向波横向电场展开系数，R(L)是长度为L的光纤光栅尾端前向波横向电场展开系数，S(L)是长度为L的光纤光栅尾端后向波横向电场展开系数，M_grating是对光纤光栅在一个抽样周期中一个抽样长度区域内第X次抽样的传输矩阵M_x的连乘： $M_{\mathrm{grating}}=\underset{x}{\mathrm{\Π}}{M}_x,$ M_shift是对光纤光栅在一个抽样周期中一个空白区域的传输矩阵： $M_{\mathrm{shift}}=\left[\begin{array}{cc}\exp \left(\mathrm{i\φ}\right)& 0\\ 0& \exp \left(\mathrm{i\φ}\right)\end{array}\right],$ 式中φ是相移量，光纤光栅的边界条件为S(0)＝1，R(L)＝0。

4.根据权利要求3所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于：

所述的M_x， $M_x=\left[\begin{array}{cc}\cosh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)-j\frac{\widehat{\mathrm{\σ}}}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)& -j\frac{k}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)\\ j\frac{k}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)& \cosh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)+j\frac{\widehat{\mathrm{\σ}}}{\mathrm{\γ}}\sinh \left(\mathrm{\γ\Δz}\right)\end{array}\right].$ 式中γ是传播常数偏移量， $\mathrm{\γ}=\sqrt{k^2-{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2},$

是失谐量， $\widehat{\mathrm{\σ}}=\mathrm{\δ}+\mathrm{\σ}-\frac{1}{2}\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dz}},\mathrm{\σ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\ν}\widehat{\mathrm{\δ}}{n}_{\mathrm{eff}},$ 且 $\mathrm{\δ}=\mathrm{\β}-\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\Λ}}=2\mathrm{\π}{n}_{\mathrm{eff}}(\frac{1}{\mathrm{\λ}}-\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_D}),$ λ_D是与光栅周期相对应的谐振波长，κ为光纤光栅对光波的耦合系数， $\mathrm{\κ}=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\ν}\stackrel{\‾}{\mathrm{\δ}}{n}_{\mathrm{eff}},$ δn_eff为折射率调制深度，ν是光纤光栅中前、后向波传输能量的转换百分比。

5.根据权利要求3所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于：所述M_shift是一个抽样周期中的空白区域对光波只产生相移的相移矩阵，相移量 式中n_eff为有效折射率。

6.根据权利要求1所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于：所述步骤A中，与光纤光栅类型相关的结构参数是包括耦合系数、失谐量和传播常数偏移量的光纤光栅的结构参数。

7.根据权利要求1所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于：所述步骤B中，根据传输矩阵计算结果求时延和反射率，其中的反射率是光波经光纤光栅反射后的振幅与光波进入光纤光栅时的振幅之比，表示为： $r=\frac{{\left|R\left(0\right)\right|}^2}{{\left|S\left(0\right)\right|}^2};$

其中的时延是光波经光纤光栅反射后的相位与光波进入光纤光栅时的相位之差，表示为： $\mathrm{\τ}=\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{d\ω}}=-\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\πc}}\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{d\λ}},$ c是光波在真空中的传播速度， $\mathrm{\φ}=\arctan \left[\frac{R\left(0\right)}{S\left(0\right)}\right],$ R(0)是光纤光栅头端前向波横向电场展开系数，S(0)是光纤光栅头端后向波横向电场展开系数。

8.根据权利要求1所述的一种实现光纤光栅性能参数仿真模拟的方法，其特征在于：所述步骤C中，进一步包括根据显示的时延和反射率，在所述的计算机界面上，输入调整其时延和反射率的光纤光栅参数，包括中心波长、信道数、折射率调制深度、有效折射率、多信道总带宽、信道带宽间隔、光纤光栅长度、抽样占空比、切趾函数和抽样函数；输入包括线性啁啾度和二次啁啾度的啁啾取样参数；和输入抽样周期啁啾度。

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