基于Matlab的弱導光纖模式特性仿真

馬愈昭， 許明妍， 范 懿， 張 喆

(中國民航大學 1. 民航氣象技術研究所； 2. 電子信息工程學院， 天津 300300)

基于Matlab的弱導光纖模式特性仿真

馬愈昭1，2， 許明妍2， 范 懿2， 張 喆2

(中國民航大學 1. 民航氣象技術研究所； 2. 電子信息工程學院， 天津 300300)

本文介紹了在Matlab中實現弱導光纖本征方程的求解和模式特性的仿真，闡述了相應的仿真實驗設計思想。基于Matlab的的弱導光纖模式特性仿真實驗主要應用于“光纖通信”課程的實踐教學中，相應的實驗設計思想也可用于部分專業課程中傳輸線和波導的仿真實驗中。

光纖通信；模式；本征方程

0 引言

“光纖通信”是我校通信工程專業(現代通信方向)本科生的一門重要專業課程[1,2]。在該課程講授的內容中，光纖模式理論歷來是教學的重點和難點。此部分內容涉及大量數學推導，例如，光纖中傳導模式的本征方程及電磁場分布是通過麥克斯韋方程，經過復雜的推導過程才得到的。公式推導過程繁瑣、結果抽象復雜。為此我們針對此部分內容設計了仿真實驗[3-5]。在此之前，我們已在該課程仿真實驗教學中引入了基于高級數值方法模擬仿真物理場問題的通用軟件平臺COMSOL Multiphysics，用于光纖模式特性的仿真[6,7]。而本文，我們介紹的是在通用數學軟件Matlab中實現弱導光纖模式特性的仿真，同樣是對光纖模式特性的仿真，在Matlab中仿真與在COMSOL中仿真對學生和教師的要求差別很大。在COMSOL中對光纖模式特性進行仿真，主要要求學生掌握基本光纖參數的設定及使用COMSOL對光纖問題進行仿真的一般流程。……