光纖通信实验指导书09.docVIP

光纤通信实验指导书 刘光灿 2009年3月 实验1-1 光纤中传导模式MATLAB仿真实验 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。 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。 LP02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。 LP11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。 LP21模: (Ey)21＝A[J2(U21r/a)/J2(U21)]·cos2φ 3.823＜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。 实验仪器 计算机一台（安装MATLAB软件）。 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。 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。 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:2*a/50:2*a); xx=-2*a:2*a/50:2*a; yy=xx; nx=0;ny=0; for x=xx nx=nx+1; ny=0; for y=yy ny=ny+1; sita=atan2(y,x); r=(x^2+y^2)^0.5; if ra Ex(nx,ny)=besselj(m,U/a*r)/besselj(m,U)*cos(m*sita); else Ex(nx,ny)=besselk(m,U/a*r)/besselk(m,W)*cos(m*sita); end end end figure;surf(xx,yy,abs(Ex)); 参考文献：陈明阳.MATLAB在光纤通信课程教学中的应用[J]，计算机教育，2007（），229-230. 实验1-2 1310/1550波长合波器测量实验 实 验 内 容 1. 了解光波分复用器的各种特性 2. 熟悉光波分复用器的应用方法 一、 1. 深入了解光波分复用器的各种特性 2. 熟悉光波分复用器的应用方法 二、 图19-1 波分复用器合波的连接示意图 测量波分复用器的插入损耗 用光功率计测量光源（1310）Tx1输出的光功率，记为P1，送入波分复用器后（此时1550波长光源断开），用光功率计测量输出线路上“Tw”点的光功率，记为Pw。记录测量结果，填入表格表19－1，计算波分复用器在1310波长时的插入损耗。 断开1310波长光源，用光功率计测量光源（1550