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目前光网络在现代通信网结构中起着重要的作用。随着人们对网络资源需求量的日益扩大,交换节点的设计也变得越来越重要。光纤光栅凭借体积小、损耗低、成本低的优势在传统光纤网络中有着很好的应用前景。长周期光纤光栅(Long-period Fiber Grating,简称LPFG)透射谱的谐振峰对环境折射率的高灵敏度使其在基于电光调制原理的波长选择光开关器件中得到广泛的应用。本文以研究光纤光栅耦合特性为出发点,针对光纤包层半径和环境折射率变化对长周期光纤光栅不同包层模式谐振峰漂移量的影响进行了研究,并尝试提出了提高耦合谐振及提高对环境折射率灵敏度的方法。主要内容如下:(1)从理论上,对LPFG基模和包层模间的耦合原理进行仿真分析,包括对各阶包层模有效折射率的计算,以及模场分布示意图的仿真。(2)针对环境折射率对不同模式谐振峰的影响作了理论分析和实验论证。研究发现,在同样环境折射率变化的过程中,LP04模的谐振峰从1577.6nm漂移到1570nm;LP03模的谐振峰从1591.2nm漂移到1589.6nm;而LP02模则稳定于1453nm处。然后对高阶模式的谐振峰漂移量大于低阶模式的现象给出了理论解释。(3)研究了不同包层半径LPFG在不同模式下对环境折射率灵敏度的影响。实验表明,在同样环境折射率变化过程中,包层半径为62.5μm时, LP04模的谐振波长漂移量为1.6nm;LP03模为1.6nm;LP02模谐振峰位置保持不变。而当包层半径为45μm时,同样环境折射率的变化令LP04模的谐振波长漂移量上升到8nm;LP03模上升到2.4nm;而LP02模谐振峰位置变化较小。可见,包层半径的减小对LP04模谐振峰漂移量的增强效果更加显著。(4)在基于LPFG的波长选择模型中引入一层高折射率覆盖层,通过理论分析和仿真计算证明:当固定高折射率层的折射率,高折射率层的厚度从0.1μm增加到0.5μm时,LP06模的谐振峰漂移量从3nm增加到9.5nm;当固定高折射率层厚度,高折射率层的折射率从1.5增加到1.52时,LP06模的谐振峰漂移量从9.5nm增加到30.6nm;当固定高折射率层折射率和厚度,内包层半径从62.5μm减小到40μm时,LP06模的谐振峰漂移量从9.5nm增加到45.4nm。因此,可以通过增加高折射率层的厚度和折射率,减小内包层半径,以及三种方法的结合来促进模式间的耦合效果,并扩大高灵敏度工作点的范围。上述研究表明,通过减小LPFG外包层半径、选择较高的环境折射率变化点、锁定高阶耦合模作为调谐模式可以有效提高基于LPFG的波长选择器件对于环境折射率的灵敏度。