单模和多模光纤模场特性及仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义

光纤是光导纤维的简称，是由高折射率的纤芯、低折射率的包层和起保护作用的涂覆层组成的细长的圆柱状光波导结构。光纤在现代光通信领域有着至关重要的作用。其基本原理为光的全反射，即当光从光密介质射向光疏介质时，当入射光角度大于临界角，折射光线会消失。

按照光纤中光的传播模式，光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤芯径粗，可传播多种模式的光。但其模间色散较大，且随距离增加会越严重，因此多模光纤传输的数字信号频率受限，且距离较短；单模光纤芯径细，只能传播单一模式的光，因此模间色散小，适于远程通信。但由于同时还存在着材料色散和波导色散，故对用于单模光纤的光源谱宽和稳定性要求较高。且单模光纤因为芯径小，耦合难度较大。由于单模光纤与多模光纤的差异，实际应用中的关键在于这两种光纤的合理分配以达到效能的最大化，因此，清楚了两类光纤的模场特性，也就能知道两类光纤各自最佳的工作环境，使光纤系统效能分析更简便。

论文对单模和多模光纤的模场特性进行分析，并运用matlab软件对其特性进行模拟，对比分析单模和多模光纤的特征和区别。

2. 研究内容和预期目标

主要内容：

本课题运用matlab软件对单模光纤和多模光纤的模场特性进行仿真研究，在此基础上，对单模光纤和多模光纤的模场特性进行详细阐述。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

研究方法、步骤

（1）通过查阅文献资料，了解单模和多模光纤的模场特性；

（2）学习光纤模场特性的分析方法：仿真研究；以及常见的数值分析方法有:有效折射率法、有限元法、光束传播法等；

4. 参考文献

5. 计划与进度安排