运用MATLAB对阶跃型光纤的传输特性的仿真

摘要

光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它以其自身的特点使高速率、大容量的通信成为可能。目前它已成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。在这一背景下，研究与分析光纤的结构和传输特性对光纤的进一步发展与应用具有了重要的意义。本文首先总结了光纤技术的发展概况和未来的发展趋势以及它的特点、优势所在；接着引入本毕业设计的关键理论——波动光学理论，以及仿真工具——MATLAB软件；然后阐述了光纤材料的结构和传输原理。并着重分析和描述了阶跃型光纤的传输特性，运用波动光学理论推导传输特性方程，求解出其标量解，并阐述了模式的定义和分类；最后运用MTLAB绘制出阶跃型光纤几种低阶模式在光纤截面上的强度分布图。

关键词：阶跃型光纤，标量模（线性偏振模），MATLAB，仿真

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 课题设计背景——光纤通信的发展 1

1.1.1光纤通信研究的现状 1

1.1.2光纤通信技术的未来 3

1.2 课题设计 4

1.3 内容安排 4

第2章 设计理论介绍及工具介绍 5

2.1 波动光学理论 5

2.2 MATLAB 6

2.3 MATLAB系统结构与仿真平台 7

第3章 光纤传输原理 9

3.1 光纤概述及导光原理 9

3.1.1 光理论 9

3.1.3 光纤制造，衰减及特点 11

3.1.3.3 光纤特点 11

3.1.4 光纤的导光原理 12

3.1.5 数值孔径与相对折射指数 12

3.2 阶跃型光纤的波动光学理论 13

3.2.1 波动方程 13

3.3 波动方程的解和光纤中的模式 15

3.3.1 标量解 15

3.3.2 标量模的特征方程 20

3.4 传播模式分类 20

3.4.1 光纤中的各种导模 20

3.4.2 线性偏振模及其特性 21

第4章 MATLAB仿真实现 22

4.1 函数中参数意义及取值 22

4.1.1 参数意义 22

4.1.2 模可导的条件 23

4.1.3 参数取值 25

4.2 MATLAB程序编写及调试 25

4.2.1 模的强度分布 26

4.2.2 的强度分布 27

4.2.3 模的强度分布 28

4.2.4 模的强度分布 29

第5章 毕业设计总结 30

第6章 致谢 31

参考文献 32

附录1 MATLAB程序代码及说明 33