采用严格的耦合模理论,建立了镀金属膜和敏感膜的两层膜系长周期光纤光栅复特征方程,用微扰法对复数超越特征方程进行求解,结果和文献[5]给出的数据相符。理论模拟数据表明,金属的消光系数对功率密度和透射谱影响很大,低阶偶次模式在纤芯内的功率密度所占比重远大于奇次模式,其衰减峰幅度也比奇次模高,因此,金属镀层长周期光纤光栅实际应用时,需要选择偶次模作为研究对象。进一步理论分析了金属和敏感膜层参数对长周期光纤光栅谐振特性的影响,研究发现,金属膜厚、敏感膜厚和折射率对谐振波长有较大的影响,谐振波长随金属膜厚、敏感膜厚和折射率的增大向短波方向漂移。在某些区域谐振波长存在跳变现象,长周期光纤光栅实际应用时应避开此区域。

采用严格的耦合模理论建立了表面涂覆弱吸收薄膜长周期光纤光栅(LPFG)的理论模型,用微扰法对复数超越特征方程进行了求解。研究发现,对应某一膜厚,存在一折射率范围,有效折射率的变化和谐振波长偏移特别明显;但消光系数对有效折射率和谐振波长的影响则很小。从功率密度分布曲线可看出低阶奇次包层模式与纤芯模式的耦合要强于低阶偶次包层模式与纤芯模式的耦合,消光系数引起的功率损耗较小。薄膜折射率对透射谱的变化(幅度和谐振峰偏移)影响很大;消光系数对谐振峰偏移影响很小,对谐振峰幅度的影响与具体的薄膜折射率有关。结果表明,敏感薄膜折射率和消光系数与传感器的灵敏度高低有直接关系,传感器的结构优化非常必要。