单模光纤模场强度分布以及高斯近似的MATLAB仿真

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了单模光纤模场强度分布以及高斯近似的MATLAB仿真。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

已知纤芯半径5um,数值孔径NA = 0.1,波长

用波长和数值孔径计算归一化常数V

之前我们在单模光纤特征方程及其MATLAB数值求解中,用线性关系拟合过V和W,这里直接用拟合结果
U用V和W计算

clc
clear
close all

a = 5e-6;%纤芯半径
NA = 0.1;%数值孔径
lambda = [1.32e-6 1.55e-6];%两种波长

V = 2*pi*a*NA./lambda;
W = 1.145*V - 1.0001;
U = sqrt(V.^2-W.^2);
MFD = (0.65+1.619./V.^(3/2)+2.879./V.^6)*2*a;%模场半径的经验公式(阶跃光纤)*2

r = linspace(-3*a,3*a,100);%半径
for i = 1:length(lambda)
    subplot(1,length(lambda),i)
    IrB = (besselj(0,U(i)).*besselk(0,W(i).*abs(r/a))./besselk(0,W(i))).^2;
    IrB(find(abs(r)<a)) = besselj(0,U(i)*r(find(abs(r)<a))/a).^2;
    IrG = exp(-2*r.^2/(MFD(i)/2)^2);
    plot(r,IrG,r,IrB,'r--')
    axis([-3*a 3*a 0 1])
    title(['\lambda = ' num2str(lambda(i)) ',V=' num2str(V(i))])
    xlabel('r')
    ylabel('I(r)')

    line([-MFD(i)/2 MFD(i)/2],[exp(-2) exp(-2)])
    text(-a,exp(-2)+0.02,['MFD=' num2str(MFD(i))])
end

结果:

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红色虚线是用计算公式计算出的模场分布

实线表示高斯光束近似的结果

中间的部分表示模场直径

可以看出,两种结果是有一定的相似度的,很多时候可以用高斯近似来仿真光纤中的光束

一般情况下,单模光纤的模场半径随波长变化而变大

参考:《高等光学仿真——光波导、激光》文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-648053.html

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原文地址:https://blog.csdn.net/fendoudecheng/article/details/130702375

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