光纤通信实验指导书样本

光纤通信实验指导书刘光灿 3 月实验 1-1 光纤中传导模式 MATLAB 仿真实验1、 实验目的( 1) 掌握用 MATLAB 编写程序的方法; ( 2) 掌握光纤中不同模式的模场分布特点。2、 实验原理LP01 模: (Ey)01＝A[J0(U01r/a)/J0(U01)]0＜U01＜2.405; 由贝塞尔函数曲线可知, J0(U01r／a)及 J0(U01)在其宗量的取值区域(0-2.405)之内均大于零,故导模场沿径向无零点; 由于 m＝0,导模场沿角向也无零点。于是得 LP01 模的光强分布为一园光斑。LP 02 模: (Ey)02＝A[J0(U02r/a)/J0(U02)] 3.823＜U02＜5.520J0(U02r／a)有一个零点(r＝2.405a／U02)而 J0(U02)始终小于零。故导模场沿径向有一个零点(振幅变号)。沿角向无零点。光强分布为一亮园环和纤芯中心的亮斑。LP 11 模: (Ey)11＝A[J1(U11r/a)/J1(U11)]·cosφ 2.405＜U11＜3.823;J1(U11r／a)与 J1(U11)均大于零,即场沿径向无零点;沿角向场分布为cosφ,当 φ＝π/2 和 3π/2 时出现零点,故场沿角向有一条零线。因此,场的振幅分布在 y 轴两侧改变符号,其光强分布为两个半园光斑,纤芯中心为暗线。LP 21 模: (Ey)21＝A[J2(U21r/a)/J2(U21)]·cos2φ3.823＜U21＜5.136;0＜U21r/a＜5.136J2(U21r／a)与 J2(U21)均大于零,即场沿径向无零点,沿角向场分布为cos2φ,当 φ＝p/4, 3p/4, 5p/4 以及 7p/4 时出现零点, 即场沿角向有两条暗线,将光场分为四个亮斑。3、 实验仪器计算机一台( 安装 MATLAB 软件) 。4、 实验步骤( 1) 分析 LPmn 模在纤芯的横向电场公式, 理解公式中贝塞尔函数和一些变量的意思; ( 2) 利用 MATLAB 语言编写计算纤芯中横向电场的程序; ( 3) 在 MATLAB 界面中调试; ( 4) 观察 LPmn 模的图形。5、 测量结果程序调试通后, 输入不同的纤芯半径和 m 值, 观察并分析得到的 LPmn 模场图, 画出 LP01、 LP11、 LP02、 LP12模场图。6、 实验报告( 1) 实验目的; ( 2) 实验原理; ( 3) 设计软件流程图; ( 4) 实验结果及分析; ( 5) 附 MATLAB 软件清单。附参考程序wavelength=1.55e-6;%光波长%光纤半径 %LP02 模%m=0 a=5e-6%LP01 模%m=0 a=2e-6%LP11 模%m=1 a=2e-6%LP12 模%m=1 a=5e-6; a=3e-6;m=1;K0=2*pi/wavelength;n1=1.45;n2=1.4;beta=2*pi/wavelength*(n1+n2)/2;U=(K0^2*n1^2- beta^2)^0.5*a;W=(beta^2- K0^2*n2^2)^0.5*a;step=100;[xx,yy]=meshgrid(-2*a:2*a/50:2*a, -2*a...