文档介绍：华中师范大学
硕士学位论文
时域有限差分法在光纤光场中的应用
姓名:曹晖
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:张

⑧关。摘要庇蛴邢薏罘—ㄊ窃谑庇蛑星蠼獾绱懦〉囊恢质导扑惴椒ǎ中,而用于光纤光场研究的报导很少见。较高、所得数据和图形物理概念清晰等优点,疚慕庵址椒ㄒ牍庀斯獬畚幕菇炅縁甌ㄓ糜诜治龉庀俗兜墓獬》植肌S缥忍∈淙硕士学位论文标,推导出了圆柱坐标系中场、吸收边界条件、奇点和棱边的差分方程。际变大,且输出场有发散性。。它把带时间变量的⒎址匠套;2罘址匠汤辞蠼馄涞绱懦「鞣量。自ù唇ㄒ岳矗惴河τ糜诘绱挪ǘ愿髦治锾宓淖饔玫难芯以前对光纤光场的研究一般采用解析法,且局限于研究结构简单的低阶模和单模光纤。孀殴庀说墓惴菏褂茫峁乖嚼丛礁丛樱G蟮玫骄返解析解已是不可能的,需采用数值计算方法。与其它数值计算方法相比,时究的可行性和有效性。根据光纤的结构特点,,分析了阶跃折射率光纤稳态模场分布情况,文中分别用了高斯光源、点光源、庠础光源四种不同类型的明光纤中的稳态场分布与激励类型无关,只与光纤结构参数和输入光频有两种不同锥角的光纤维,其尖端处为不稳定场,且锥角越大,稳定性越差:。关键词。时域有限差分法瓺:“光纤;光纤锥獬》植迹辉仓域有限差分法具有直观、快捷、程序简单通用、节省内存和计算时间、精度的计算,得到了与解析法相吻合的结论,,所得的光场分布图在光场传播达到稳定后基本相同。同时,在相同的光源激励下,改变光纤参数,光场稳定后的场分布有所不同,这说其输出场在其中心部分仍为稳态分布的光场,随着锥角的增大,稳态场半径系:。、、【,,
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⑧第一章光纤光学理论研究方法概述硕士学位论文光纤光学是近代光学领域中的一个重要部分,它是研究光波在透明的光纤中传输的理论。光纤通常是一种带包层的圆柱形透明细丝,可由玻璃、石英、塑料等材料在高温下拉制而成。光纤的出现,给人们提供了一种类似于电缆线一样柔软的光导管,而光线和图像就沿着这根导管从一端传到另一端。光纤的另一种重要应用是利用光纤可弯曲的特性制成各种图像变换器,这种组件可以改变图形和光源的形状,可以解决光源到接收器之间复杂信道的传输问题,在光电自动控制和记录等方面有很大用处。早期对光纤的研究,主要是图像的传输,如潜望镜和内窥镜系统。随着激镜管道通信系统的复杂,年英籍华人高锟博士提出用光纤束传输激光而有效地进行光通信【浚庋宋庋Ь徒肓送ㄐ殴庀说难芯拷锥巍在信息爆炸的时代,旧的电缆正被光缆替代,人们对通信的要求越来越高,高分辨率、大信息量、快传输速度等等,各种光纤应运而生。光纤按其模式分类有单模光纤、多模光纤,按材料分类有红外光纤、石英光纤、塑料光纤、紫外光纤等。还有几种特殊光纤:保偏光纤、有源光纤、双包层光纤、耐辐射光分布、传输特性与几何参量、电参量之间的详细关系,因此,有大量文献对于学的方法【和波动光学的方法。几何光学方法主要用于解决数值孔径等问题。而分析场分布主要用波动光学的方法,该方法又分为解析法、数值计算法等,光技术的发展,激光通信得到了足够的重视。由于大气通信的局限性和光内腔纤等。无论何种光纤,若要对其性能进行优化和设计,就要从理论上分析其场不同的光纤从不同的角度来研究光纤的理论特性。主要的理论方法有:几何光下面分别简要介绍。¨\、——/
⑨搿髯R灰灰灰弧R窘雌!丁捂印慌页浮陆芤诲§解析方法琹⋯其中,蛮为电场分量或磁场分量,从两霹以得到传撩常数群的方程是:辑满足要求,在标量近似下,电场成为线性极化的,它满足标鼙波动方程:鹪丰行方法是扶电磁场的匠套槌龇ⅲ诠忡5谋呓缣跫拢巡动方程进行分离交量,最终求出精确解的方法C恳桓鋈杂σ痪渤∧J健由于大多数实际的光纡都是弱波导,对许多应用而言,标鼙分析通常就能住瘟ξ9庀瞬ǖ嫉恼凵渎剩琧为自由空间的光速。解该标量方程,可分析光纤的传播特性。解该标量方稷的方法主要有四种:ā法、幂级数展开法、微扰法等。法ǔ涞谋炅糠治龇╢孔恿ρЪ捌渌鞫嗔煊蛑幸训玫焦泛的应硒。在量子力学中,当普朗宠常数黄鹣灾逵话嗍保孔恿ρЬ可以近似连用经典力学处理,这种近似也称为经典近似。融为它最由狵紫扔美唇庋Χǘ醴匠獭杂指馕猈法。在即为波导传播常数与介质空间平面波传播常数的关系。ㄎ锢硗枷褚子诿髯裕诠庀说某跗谘芯拷锥稳衔猈是标准的方法,僵从本质上说仍属于近似解法。隧店发展的ǎ渌苤稹ǚ治龈。求解本征值问题时,可利用ń票炅糠匠蹋.∥
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