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大学物理实验, 2026, 39(2): 101-110     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2026.02.018
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基于 MATLAB 的布拉格光栅传输矩阵法仿真研究#br#
李沁哲 1 ,裴盼琥 2,孙驿 3,尹航 4 ,何学敏 4*
1.南京邮电大学 化学与生命科学学院,江苏 南京 210023;2.南京邮电大学 物联网学院,江苏 南京 210023;3.南京
邮电大学 人工智能学院,江苏 南京 210023;4.南京邮电大学 理学院,江苏 南京 210023
Simulation of Fiber Bragg Gratings Using the Transfer Matrix Method Based on MATLAB#br#
LI Qinzhe 1 ,PEI Panhu 2 ,SUN Yi 3 ,YIN Hang 4 ,HE Xuemin 4*
1.College of Chemistry and Life Sciences,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210023,China;
2.College of Internet of Things,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210023,China;3. College of
Artificial Intelligence,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210023,China;4.College of Science,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210023,China
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摘要 基于 MATLAB 建立了布拉格光栅光谱特性虚拟仿真平台,采用传输矩阵法与耦合模理论相结合的计算模型系统研究了啁啾量、光栅长度、调制深度、切趾类型等参数对反射谱的影响。仿真结果表明:啁啾量从 0 nm/cm 增至 1.0 nm/cm 时,反射谱 3 dB 带宽从 0.80 nm 展宽至 2.60 nm,展宽比例达3.25 倍;光栅长度从 1 mm 增至 15 mm 时,峰值反射率从 25%提升至 100%,带宽从 1.60 nm 缩窄至0.50 nm;调制深度从 2.0×10-4增至 2.0×10-3时,峰值反射率从 40%提升至100%,带宽从 0.15 nm 扩展至1.25 nm;切趾类型分析显示,双曲正切切趾可将旁瓣水平从均匀光栅的 -14 dB 优化至 -32 dB。仿真程序实现了光谱计算、深度反射分布及能量积累可视化,定量揭示光栅前 30%区域贡献超 60%反射能量,
且起始处反射率梯度最大。该平台计算精度高,物理机制清晰,为布拉格光栅设计优化与实验教学提供了有力的技术支撑。
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李沁哲
裴盼琥
孙 驿
尹 航
何学敏
关键词:  布拉格光栅  MATLAB 仿真  深度反射  带宽    
Abstract: A virtual simulation platform for Bragg grating spectral characteristics was established based on MATLAB,employing a computational model combining the transfer matrix method and coupled-mode theory to systematically investigate the effects of parameters including chirp,grating length,modulation depth,and apodization type on reflection spectra.Simulation results demonstrate that when chirp increases from 0 nm/cm to 1.0 nm/cm,the 3 dB bandwidth of the reflection spectrum expands from 0.80 nm to 2.60 nm,representing abroadening ratio of 3.25 times.When grating length increases from 1 mm to 15 mm,peak reflectivity rises from25% to 100%,with bandwidth narrowing from 1.60 nm to 0.50 nm.As modulation depth increases from 2.0×10-4 to 2.0×10-3,peak reflectivity improves from 40% to 100%,while bandwidth extends from 0.15 nm to 1.25 nm.Apodization analysis reveals that hyperbolic tangent apodization optimizes sidelobe levels from -14 dB in uniform gratings to -32 dB. The simulation program achieves spectral calculation,depth reflection distribution,and energy accumulation visualization,quantitatively revealing that the front 30% of the grating contributes over 60% of reflection energy,with the maximum reflection rate gradient occurring at the initial section.This platform exhibits high computational accuracy and clear physical mechanisms,providing robust
technical support for Bragg grating design optimization and experimental teaching.
Key words:  Bragg gratings    MATLAB simulation    depth-dependent reflection    bandwidth
                    发布日期:  2026-04-25     
ZTFLH:  O 441  
基金资助: 南京邮电大学大学生创新创业训练计划项目(CXXYB2025204)
引用本文:    
李沁哲 , 裴盼琥 , 孙 驿 , 尹 航 , 何学敏 . 基于 MATLAB 的布拉格光栅传输矩阵法仿真研究#br#[J]. 大学物理实验, 2026, 39(2): 101-110.
LI Qinzhe , PEI Panhu , SUN Yi , YIN Hang , HE Xuemin . Simulation of Fiber Bragg Gratings Using the Transfer Matrix Method Based on MATLAB#br#. Physical Experiment of College, 2026, 39(2): 101-110.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2026.02.018  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2026/V39/I2/101
[1] 赵颖慧, 于伟威 . 基于 MATLAB GUI 夫琅禾费衍射教学资源开发#br#[J]. 大学物理实验, 2026, 39(2): 95-100.
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